架空輸電線路設計課程設計-劉志宏

1、架空輸電線路設計課程設計題目：110KV架空輸電線路設計姓 名：劉志宏 專 業(yè)：農業(yè)電氣化與自動化班 級：農業(yè)電氣化與自動化2012級本科班學 號：2012556114所在學院：電氣工程學院指導教師：朱瑞金完成日期：2015.7.8前 言架空輸電線路設計的主要內容包括架空輸電線路基本知識、設計用氣象條件、架空線的機械物理特性和比載、均布荷載下架空線的計算、氣象條件變化時架空線的計算、均布荷載下架空線計算的進一步研究、非均布荷載下架空線的計算、連續(xù)檔架空線的應力和弧垂、架空線的斷線張力和不平衡張力、架空線的振動和防振、路徑選擇和桿塔定位、計算機在線路設計中的應用。在本學期中，重點學習了架空線的在

2、各種氣象條件下及狀態(tài)下的比載、應力及弧垂計算，要求了解架空線的振動危害及防震措施。要求力求通過學習架空輸電線路設計，基本掌握架空輸電線路的基本理論知識，培養(yǎng)技能素養(yǎng)。而此次架空輸電線路的課程設計，是在學習完成架空輸電線路的專業(yè)課程后，進一步培養(yǎng)我們綜合運用所學理論知識與技能，解決實際問題的重要能力。此次課程設計時110KV架空輸電線路的設計，包含了氣象條件的選取、比載、臨界檔距、應力及弧垂的計算，把整本書的重點及難點全部包含。通過此次課程設計，使我們將次數的重難點知識進行了系統(tǒng)整理，并學會將理論聯(lián)系實際，系統(tǒng)綜合的運用所學知識，培養(yǎng)我們分析實際問題的能力和獨立工作的能力。此次課程設計的時間短、

3、任務重，因此在進行應力及弧垂計算時，采取的是選取特殊氣象進行計算，并繪制其曲線，在大家的一致努力下克服了計算難關，因采用的是筆算及試值法，其計算結果可能稍有偏差?？傮w說來，此次課程設計為我們對于架空輸電線路的實際設計有了進一步的深入了解，為以后從事電力行業(yè)培養(yǎng)了一個良好的設計、思考習慣。目 錄1、整理該氣象區(qū)的計算所用氣象條件.12、計算許用應力及年均應力.13、計算各種氣象條件下的比載.23.1自重比載.33.2冰重比載.33.3垂直總比載.33.4風壓比載.33.5無冰綜合比載.43.6覆冰綜合比載.44、計算臨界檔距、判斷控制氣象條件.54.1可能控制條件的有關參數.54.2按等高懸點考

4、慮，計算各臨界檔距.55、最大弧垂的判定.66、計算各氣象條件的應力和弧垂，并繪制其曲線.76.1檔距控制范圍下的已知條件及參數.76.2氣象條件為待求條件及已知參數.86.3利用狀態(tài)方程式求解應力.86.4求解最高氣溫、覆冰無風與外過無風時弧垂.107、計算并繪制安裝曲線.117.1計算-1040安裝曲線.117.2繪制安裝曲線.148、結束語.14附錄：主接線圖.15圖1：導線應力曲線.15圖2：導線弧垂曲線.15圖3：導線安裝曲線.151、整理該氣象區(qū)的計算所用氣象條件表1：計算用氣象條件氣象項目最高氣溫最低氣溫最大風最厚覆冰內過電壓外過無風外過有風安裝有風事故氣象年均氣溫大氣溫度（）4

5、0-10+10-5+15+15+15-5-10+15風速003010150101000覆冰厚度（mm）00010000000查表2-9及各種氣象條件得：最高氣溫為40，無冰無風；最低氣溫：最低氣溫為-10，無冰無風；最大風速：最大設計風速為30m/s，無冰，月平均氣溫10；最厚覆冰：氣溫-5，風速10m/s，覆冰厚度10mm；內過電壓：年均氣溫15，無冰，0.5位最大風速15m/s；外過無風：溫度15，無風無冰；外過有風：溫度15，風速V區(qū)取10m/s，無冰；安裝有風：風速10m/s，無冰，最低氣溫月的平均氣溫-5；事故氣象：V氣象區(qū)覆冰厚度為10mm<20mm，則為一般地區(qū)，因此氣像條

6、件為無風無冰，最低平均氣溫-10；年均氣溫:15。將所有已知氣象參數整理于表1中。2、計算許用應力及年均應力LGJ-150/25型導線的有關參數，記錄于表2中：表2:LGJ-150/25導線參數記錄表截面積A導線直徑d彈性系數E溫膨系數a計算拉斷力（N)單位長度質量（kg/km）抗拉強度安全系數K許用應力年均應力上限173.1117.107600018.955808.39601.0306.26752.5122.50776.5669查附表A-1可得截面積、導線直徑、單位長度質量，由于LGJ-150/25的鋁鋼線根數比為26/7，則查表3-1可得綜合彈性系數、溫膨系數及安全系數：絞線拉斷力的計算式

7、為：。由于鋁直徑為d=2.70mm，2.50<d<3.00，查表33得，；由于鋼絲直徑為d=2.10mm，1.24<d<2.25，又在110kv線路下，位于區(qū)，為保證線路的正常運行，選擇高強度的鍍鋅鋼絲，則；鋁絞線股數為26股，則鋁線的強度損失系數為a=0.95； 則絞線的拉斷力為： 架空線的抗拉強度為： 架空線的許用應力為： 年均應力為：3、 計算各種氣象條件下比載各種氣象條件下的計算比載值記于表3中：表3：各氣象條件下比載的計算值項目自重r1(0,0)冰重r2(10,0)垂直總比載r3(10,0)無冰風壓r4(0,30)計算強度無冰風壓r4(0,30)計算風偏覆冰無

8、風r3(10,0)覆冰風壓r5(10,10)計算強度數據34.0443.4177.4645.8437.2877.4616.07備注項目覆冰風壓r5(10,10)計算風偏無冰綜合r6(0,30)計算強度無冰綜合r6(0,30)計算風偏覆冰綜合r7(10,10)計算強度覆冰綜合r7(10,10)計算風偏無冰綜合r6(0,10)無冰綜合r6(0,15)數據16.0757.1050.4979.1179.1134.7235.93備注其詳細計算步驟如下：3.1自重比載自重比載是架空線自身質量引起的比載，其大小認為不受氣象條件變化的影響。其值為：3.2冰重比載冰重比載是架空線的覆冰重量引起的比載，與覆冰厚度

9、相關。其值為：3.3垂直總比載垂直總比載為自重比載與冰重比載之和，即為：3.4風壓比載包括無冰風壓比載和覆冰風壓比載，方向作用在水平面內。假設風向垂直于線路風向，即，因d=17.10mm>17mm，取；110kv線路，。無冰時風壓比載計算式為：（1） 外過電壓、安裝有風：v=10m/s，所以：（2） 內過電壓：所以：（3） 最大風速：v=30m/s計算強度時：所以：計算風偏時（校驗電氣間隙）：（4） 覆冰風壓比載：v=10m/s，由于計算強度與風偏時，取值相同，均為所以：3.5無冰綜合比載無冰綜合比載是無冰有風時的的綜合比載，等于架空線的自重比載和無冰風雅比在的矢量和，即：（1） 外過電

10、壓、安裝有風：（2） 內過電壓：（3） 最大風速：計算強度時：計算風偏時：3.6覆冰綜合比載覆冰綜合比載是架空線的垂直總比載和覆冰風壓比載的矢量和。由于在此計算時，計算風偏與強度時，選取的參數一樣，則計算結果也是一樣的。即覆冰綜合比載為：4、計算臨界檔距、判斷控制氣象條件4.1可能控制條件的有關參數將可能的應力控制條件記于表4中：表4：可能的應力控制氣象條件氣象條件最大風速最厚覆冰最低氣溫年均氣溫（a/）57.10×10³78.85×10³34.05×10³34.05×10³0(a)122.507122.50712

11、2.50776.5669/0(1/m）氣溫t（）+10510+15/0從小至大編號cdab4.2按等高懸點考慮，計算各臨界檔距由于a、c、d兩兩的控制條件下的許用應力相等即，則可以采用公式：由于b與a、c、d控制條件下的許用應力不等，則只能采用公式：利用上式計算得各臨界檔距為：=虛數將各臨界檔距填入有效臨界檔距判別表如表5所示：表5：有效臨界檔距判別表可能的控制條件a最低氣溫b年均氣溫c最大風速d最厚覆冰臨界檔距（）判斷有效臨界檔距，確定控制氣象條件:因為在某條件欄中，存在臨界檔距為虛數或者0的情況，則該欄的條件不起控制作用，應當舍去。容易看出為有效臨界檔距，則可能的控制條件a、c不起控制作用

12、。因此，當實際臨界檔距時年均氣溫為控制條件，當實際檔距時最厚覆冰為控制條件。5、最大弧垂的判定最大弧垂的判定方法有：臨界溫度法與臨界比載法，此次是利用臨界溫度判定法來判斷最大弧垂的控制氣象條件,即：在某一溫度下，架空線在自載比載作用下產生的弧垂與覆冰無風時弧垂相等，則此溫度為臨界溫度。在等高懸掛點下，覆冰無風時氣溫為，比載，自重比載為：，溫膨系數：，彈性系數：E=76000MPa。計算臨界溫度值：將臨界溫度值與最高氣溫的溫度值相比較，>因此最大弧垂發(fā)生在覆冰無風氣象條件下。6、計算各氣象條件的應力和弧垂，并繪制其弧垂曲線6.1檔距控制范圍下的已知條件及參數以各檔距范圍的控制條件為已知條件

13、，有關數據如下表6所示。表6：已知條件及參數已知條件年均氣溫最厚覆冰參數控制區(qū)間0278.39278.39()+15-5(mm)010(m/s)01034.0578.85(MPa)76.5669122.5076.2氣象條件為待求條件及已知參數以各氣象條件為待求條件，已知參數如表7所示。表7：待求條件及已知參數 待求條件 參數最高氣溫最低氣溫年均氣溫事故外過有風外過無風內過電壓（）+40-10+15-10+15+15+15（mm）0000000（m/s）000010015（×/m）34.0534.0534.0534.0534.7234.0535.93 待求條件 參數安裝覆冰無風覆冰有風

14、(強度）覆冰有風（風偏）最大風（強度）最大風（風偏）（）-5-5-5-5+10+10（mm）010101000(m/s）10010103030（×/m）34.7277.4678.8578.8557.1050.496.3利用狀態(tài)方程式求解應力利用的狀態(tài)方程式為：求解各條件下的待求應力，已知：E=76000N/，。計算在最高氣溫、最低氣溫、年均氣溫、外過無風、覆冰無風時的應力。(1)最高氣溫時已知：代入狀態(tài)方程式得：49.41同理可得：當l=200m時，58.52l=278.39時，63.24l=400m時，67.84l=500m時，70.12l=600m時，71.96l=700m時，7

15、2.97(2)最低氣溫時已知：代入狀態(tài)方程式得：109.31同理可得，當l=200m時，101.92l=278.39時，94.30l=400m時，88.01l=500m時，84.48l=600m時，82.31l=700m時，80.82(3)外過有風時已知：代入狀態(tài)方程式得：76.54同理可得，當l=200m時，76.12l=278.39時，76.60l=400m時，76.55l=500m時，76.56l=600m時，76.55l=700m時，76.56(4)外過無風時已知：代入狀態(tài)方程式得：77.05同理可得，當l=200m時，76.58l=278.39時，76.56l=400m時，76.57

16、l=500m時，76.57l=600m時，76.57l=700m時，76.57（5）覆冰無風時已知：代入狀態(tài)方程式得：91.31同理可得，當l=200m時，83.53l=278.39時，79.56l=400m時，78.61l=500m時，77.80l=600m時，77.03l=700m時，76.596.4求解最高氣溫、覆冰無風與外過無風時的弧垂弧垂計算公式為：（1）在最高氣溫時當l=100m時，49.41 則f=0.86當l=200m時，58.52 則f=2.91當l=278.39m時，63.24 則f=5.22當l=400m時，67.84 則f=10.04當l=500m時，70.12 則f=

17、15.17當l=600m時，71.96 則f=21.29當l=700m時，72.97 則f=28.58（2） 外過無風時當l=100m時，77.05 則f=0.55當l=200m時，76.58 則f=2.22當l=278.39m時，76.56 則f=4.31當l=400m時，76.57 則f=8.89當l=500m時，76.57 則f=13.90當l=600m時，76.57 則f=20.01當l=700m時，76.51 則f=27.24（3） 在覆冰無風時當l=100m時，91.31 則f=1.06當l=200m時，83.53 則f=4.64當l=278.39m時，79.56 則f=9.43當

18、l=400m時，78.61 則f=19.71當l=500m時，77.80 則f=31.11當l=600m時，77.03 則f=45.25當l=700m時，76.59 則f=61.66則將上述計算結果統(tǒng)計入表8應力弧垂計算表表8：LGJ-150/25型導線應力弧垂計算最高氣溫最低氣溫外過有風外過無風覆冰無風（）（m）（）（）（）（m）（）（m）10049.410.86109.3176.5477.050.5591.311.0620058.522.91101.9276.6276.582.2283.534.64278.3963.245.2294.3076.6076.564.3179.569.43400

19、67.8410.0488.0176.5576.578.8978.6119.7150070.1215.1784.4876.5676.5713.9077.8031.1160071.9621.2982.3176.5576.5720.0177.0345.2570072.9728.5880.8276.5676.5727.2476.5961.66 由上表可知最大弧垂出現在厚冰無風。符合提前的最大弧垂判斷，因而計算正確。根據表8繪制應力弧垂曲線分別見圖1、圖2。7、計算并繪制安裝曲線繪制安裝曲線時，以檔距為橫坐標，弧垂為縱坐標，一般從最高施工氣溫每隔10繪制一條弧垂曲線。應用狀態(tài)方程式求解各施工氣象（無風、

20、無冰，不同氣溫）下的安裝應力，進而求出相應的弧垂，如果如下表41所示。7.1計算-1040安裝曲線利用公式有；已知： （1）計算時的應力及百米檔距當時，已在最低氣溫時計算出應力值，因此可直接計算百米檔距。當l=100m時，109.31 則0.389當l=200m時，101.92 則0.418當l=278.39m時，94.3 則0.451當l=400m時，88.01 則0.484當l=500m時，84.48 則0.504當l=600m時，82.31 則0.517當l=700m時，80.82 則0.527（2）計算時的應力及百米檔距當l=100m時，85.41 則0.481當l=200m時，82.

21、57 則0.503當l=278.39m時，76.97 則0.516當l=400m時，73.21 則0.523當l=500m時，71.04 則0.531當l=600m時，70.33 則0.538當l=700m時，69.77 則0.542（3）計算時的應力及百米檔距當l=100m時，72.79 則0.539當l=200m時，70.76 則0.542當l=278.39m時，69.94 則0.547當l=400m時，68.79 則0.553當l=500m時，68.14 則0.558當l=600m時，67.75 則0.561當l=700m時，67.13 則0.562 （4）計算時的應力及百米檔距 當l=

22、100m時，60.01 則0.684當l=200m時，61.07 則0.652當l=278.39m時，62.18 則0.628當l=400m時，63.13 則0.603當l=500m時，64.47 則0.587當l=600m時，64.91 則0.572當l=700m時，63.25 則0.567（5）計算時的應力及百米檔距當l=100m時，47.16 則0.779當l=200m時，51.42 則0.713當l=278.39m時，53.27 則0.673當l=400m時，55.36 則0.624當l=500m時，56.78 則0.598當l=600m時，57.35 則0.583當l=700m時，58.03 則0.576（6）計算時的應力及百米檔距當l=100m時，49.41 則0.861當l=200m時，58.52 則0.727當l=278.39m時，63.24 則0.673當l=400m時，67.84 則0.627當l=500m時，70.12 則0