重慶張家壩至秀山220kV線路工程設(shè)計

1、61 61 重慶張家壩至秀山220kV線路工程設(shè)計（J1-J40-2）學(xué) 生：指導(dǎo)老師：（ 電氣與新能源學(xué)院）摘 要：本文綜述了重慶張家壩至秀山地區(qū)的氣象條件，根據(jù)重慶張家壩至秀山220kv輸電線路（J1-J40-2標(biāo)段）平斷面圖，指定塔型（耐張塔采用干字型塔，直線塔采用酒杯型塔），屬于設(shè)計型課題，主要是參考架空輸電線路書中的設(shè)計步驟進(jìn)行的，包括導(dǎo)地線的選型，導(dǎo)地線的比載計算，桿塔排桿定位，各種校核，金具的選取，基礎(chǔ)設(shè)計，防雷設(shè)計，防震設(shè)計等內(nèi)容。關(guān)鍵詞：輸電線路；排桿定位；線路特性計算；線路設(shè)計Abstract:：This article reviews the region the Cho

2、ngqing zhangjiaba Xiushan the weather conditions, of Chongqing zhangjiaba to Xiushan 220kv transmission line (J1-J40-2tenders) flat cross-section diagram, specify the tower type (tension tower dry fontstowerstraight line

3、 tower glass-type tower), are design issues, the main reference book ofthe overhead transmission line design steps, including the selection of GroundedGrounded Load Calculation tower row lever po

4、sitioning.a variety of checking, theselection of fittings, basic design, mine design, shock-proof design and so on.Keywords: Transmission line, Location row bar, Calculation of line characteristics, Circuit design緒 論本設(shè)計為新建張家壩變至秀山變的220kv線路設(shè)計，參考由重慶電力設(shè)計院設(shè)計的張

5、家壩至秀山220kv線路工程初步設(shè)計的內(nèi)容。本次設(shè)計主要包括比載、臨界檔距、應(yīng)力弧垂的計算，桿塔排桿定位，桿塔和基礎(chǔ)選型及改型設(shè)計論證與制圖，防覆冰、防雷等設(shè)計。是一個常規(guī)設(shè)計，線路設(shè)計過程中涉及到本專業(yè)所學(xué)的基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程,是對四年所學(xué)知識的一次綜合利用。1設(shè)計總體說明1.1 設(shè)計依據(jù)（1） 重慶張家壩至秀山220kV線路工程（J1-J40-2）平斷面圖（2） 地質(zhì)勘測報告書；（3） 當(dāng)?shù)貧庀髼l件；（4） 根據(jù)國家經(jīng)貿(mào)委頒發(fā)的110kV-500kV 架空送電線路設(shè)計技術(shù)規(guī)程(DL/T5092-1999)；（5） 根據(jù)架空輸電線路設(shè)計；（6） 根據(jù)輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計；（7） 根據(jù)電力金具手

6、冊（第二版）（8） 東北電力設(shè)計院主編的(第二版)電力工程高壓送電線路設(shè)計手冊1.2 技術(shù)要求（1）國家電力公司.110500kV輸電線路設(shè)計技術(shù)規(guī)程.2008（2）國家電力公司.110500kV輸電桿塔設(shè)計技術(shù)規(guī)程.20081.3 標(biāo)段線路概況本線路為張家壩至秀山220kV樁J1到樁J40-2標(biāo)段部分，標(biāo)段總長約為13.07km，實際設(shè)計長度為4.58km，擬為雙回線路，線路走廊為丘陵地區(qū)。根據(jù)所在區(qū)域的覆冰情況（15mm）據(jù)可研查記錄，推薦導(dǎo)線LGJ-400/50，安全系數(shù)取2.5，地線JLB20A-120,安全系數(shù)取3.5。該地區(qū)環(huán)境污染較輕，按級污區(qū)處理。本次線路所在區(qū)域為非典型氣象區(qū)

7、域，最大設(shè)計風(fēng)速為25m/s,覆冰厚度為15mm，最高氣溫為40，最低氣溫為-10。2 導(dǎo)、地線應(yīng)力弧垂曲線的繪制2.1導(dǎo)地線選用根據(jù)論證張秀線僅考慮秀山站最終規(guī)模2×180MVA加上轉(zhuǎn)供180MVA，共計540MVA的送出需求，所在區(qū)域的覆冰情況（15mm）。推薦導(dǎo)線LGJ-400/50，安全系數(shù)取2.5。地線型號選擇的依據(jù)：接合本工程系統(tǒng)通信需架設(shè)一根OPGW光纖復(fù)合地線要求的線路，另一根地線除應(yīng)滿足常規(guī)的電氣和機械強度要求外，還需具有分流能力，以保證OPGW上通過的短路電流不超過其短路熱容量的要求。故推薦地線為JLB20A-120,安全系數(shù)取3.5（地線安全系數(shù)應(yīng)大于導(dǎo)線）.本

8、次線路所在區(qū)域為非典型氣象區(qū)域，最大設(shè)計風(fēng)速為25m/s,覆冰厚度為15mm，最高氣溫為40，最低氣溫為-10.2.2 導(dǎo)地線應(yīng)力弧垂計算及曲線繪制表1 設(shè)計區(qū)域氣象條件氣象條件溫度風(fēng)速冰厚最高氣溫4000最低氣溫-1000最大風(fēng)速10250最厚覆冰-51015外過15100內(nèi)過15150安裝-5100年均氣溫1500雷暴日（日/年）502.2.1 導(dǎo)線LGJ-400/50的基本參數(shù)表2 LGJ-400/50的有關(guān)參數(shù)截面積A（）導(dǎo)線直徑d（）彈性系數(shù)E（MPa）溫膨系數(shù)計算拉斷力（N）計算質(zhì)量q（kg/km）抗拉強度（MPa）安全系數(shù)k許用應(yīng)力（MPa）年均應(yīng)力上限（MPa）451.5527

9、.636900019.3×10-31234001511259.6172.5103.84764.904注：（考慮到線路區(qū)域較為陡峭 取安全系數(shù)為2.5）其中 抗拉強度 許用應(yīng)力 年均應(yīng)力上限2.2.2 各氣象條件下導(dǎo)線比載的計算 （1）自重比載（2）冰重比載（3）垂直總比載（4）風(fēng)壓比載。假設(shè)風(fēng)垂直于線路方向即，對于220kV線路 。因為,所以，利用公式 和 可得 外過電壓，安裝有風(fēng) 時，即有 外過電壓時，即有 最大風(fēng)速 計算強度時， 即有計算風(fēng)偏時， 即有覆冰風(fēng)壓比載，此時一律。根據(jù)公式 和有， 計算強度時，有 計算風(fēng)偏時，有（5）無冰綜合比載外過電壓，安裝有風(fēng) 內(nèi)過電壓最大風(fēng)速計算

10、強度時，計算風(fēng)偏時，（6）覆冰綜合比載計算強度時， 計算風(fēng)偏時，將所有計算所得各種比載列于下表表3 導(dǎo)線比載匯總表項目自重覆冰無風(fēng)無冰綜合（安裝有風(fēng)，外過有風(fēng)）無冰綜合（內(nèi)過電壓）無冰綜合（最大風(fēng)速，用于強度）無冰綜合（最大風(fēng)速，用于風(fēng)偏）覆冰綜合（用于強度）覆冰綜合（用于風(fēng)偏）數(shù)據(jù)（）32.81672.08233.08433.57539.70336.52572.71564.904備注-2.2.3 計算臨界檔距，判定控制條件（1）可能控制條件的有關(guān)參數(shù)見表四現(xiàn)實中，某些氣象區(qū)最大風(fēng)速和最厚覆冰時的氣溫并不相同，不能只從比載的大小來確定二者哪個可能是控制條件。此外，架空線還具有足夠的耐震能力，這

11、決定于年平均運行應(yīng)力的大小，該應(yīng)力是根據(jù)年平均氣溫計算的，因此年平均氣溫時架空線的應(yīng)力不能大于平均運行應(yīng)力規(guī)定的上限值。因此最低氣溫、最大風(fēng)速、最厚覆冰和年平均氣溫四種氣象條件都有可能成為控制條件，設(shè)計必須考慮。表4 可能的應(yīng)力控制氣象條件 條 件項 目最大風(fēng)速最厚覆冰最低氣溫年均氣溫許用應(yīng)力103.8468103.8468103.846864.9042比載39.70372.71532.81632.816（1/m）0.3820.7000.3160.506溫度t（）+10-5-10+15由小至大編號bdac（2）按等高懸掛點考慮，計算各臨界檔距計算臨界檔距時，把一種控制條件作為第狀態(tài)，其比載為，

12、溫度為，應(yīng)力達(dá)到允許值；另一種控制條件作為第狀態(tài)，相應(yīng)參數(shù)分別為、。臨界狀態(tài)下，利用狀態(tài)方程可得臨界檔距的計算公式：將數(shù)值依次帶入公式計算得 = 虛數(shù) （3）判定有效臨界檔距，確定控制條件。將各臨界檔距值填入有效臨界檔距判別表五中。表5 有效臨界檔距判別表可能的控制條件a(最低氣溫)b（最大風(fēng)速）c（年均溫度）d（最厚覆冰）臨界檔距-容易看出，為有效臨界檔距。實際檔距，年均氣溫為控制條件；實際檔距，覆冰有風(fēng)為控制條件。2.2.4 計算各氣象條件的應(yīng)力和弧垂（1）以各檔距范圍的控制條件為已知條件，相關(guān)數(shù)據(jù)如表六所示。表6 已知條件及參數(shù)已知條件最低氣溫年均氣溫 控制區(qū)域參數(shù)0135.070813

13、5.0708+-10+15000032.81632.816103.846864.9042（2）以各氣象條件為待求條件，已知參數(shù)如表七所示。表7 待求條件及已知參數(shù)條項 件目最高氣溫最低氣溫年均氣溫事故外過有風(fēng)外過無風(fēng)內(nèi)過電壓+40-1015-5+15+1515000000000001001032.81632.81632.81632.11633.08432.81634.153 條項 件目安裝覆冰無風(fēng)覆冰有風(fēng)（強度）覆冰有風(fēng)（風(fēng)偏）最大風(fēng)（強度）最大風(fēng)（風(fēng)偏）-5-5-5-510100151515001001010252533.08472.08272.714572.71439.70336.525（

14、3）計算各個氣象條件下導(dǎo)線的應(yīng)力和弧垂以控制氣象條件年均氣溫（覆冰有風(fēng)）為已知條件，以年均氣溫（覆冰有風(fēng)）為第一狀態(tài)，待求應(yīng)力為第二狀態(tài)，利用狀態(tài)方程式，求得各個氣象條件下的應(yīng)力。令可將狀態(tài)方程式簡化為計算出相應(yīng)的應(yīng)力后，根據(jù)下述公司計算去相應(yīng)的弧垂：已年均氣溫（覆冰有風(fēng)）時的比載、應(yīng)力、氣溫為已知條件，求出其他氣象條件時的比載、應(yīng)力和氣溫。匯入導(dǎo)線應(yīng)力弧垂計算表。2.2.5 繪制導(dǎo)線應(yīng)力弧垂曲線圖根據(jù)附表1的數(shù)據(jù)，以檔距為橫坐標(biāo)，以應(yīng)力和弧垂為縱坐標(biāo)，繪出導(dǎo)線應(yīng)力弧垂曲線圖（附圖1）。由圖可以看出，最大弧垂發(fā)生在最高氣溫。圖1 導(dǎo)線應(yīng)力弧垂曲線圖應(yīng)力狀態(tài)方程求解各施工氣象（無風(fēng)、無冰、不同氣

15、溫）下的安裝應(yīng)力，進(jìn)而求得相應(yīng)的弧垂，結(jié)果如表九所示。表9 安裝應(yīng)力和百米弧垂2.2.6 繪制導(dǎo)線安裝曲線圖2.2.7 地線比載的計算假設(shè)覆冰厚度b，風(fēng)速為v時的比載用符號表示為i（b，v）。以下比載計算過程中的系數(shù)取值查表十可得。地線相關(guān)參數(shù)表10 地線JLB20A-120參數(shù)截面積地線直徑（mm）彈性系數(shù)溫膨系數(shù)計算拉斷力（KN）計算質(zhì)量q（kg/km）安全系數(shù)k許用應(yīng)力年均應(yīng)力上限121.2114.2514720013.0×10-6146.180810.03.5327.3445286.427其中抗拉強度 許用應(yīng)力 年均應(yīng)力上限（1）垂直比載1）自重比載2）冰重比載3）垂直總比載

16、 （2）水平比載1）無冰風(fēng)壓比載（假設(shè)風(fēng)向垂直于線路方向）地線直徑d=14.25mm<17mm，sc=1.2安裝有風(fēng)、外過電壓，v=10m/s，=1.0內(nèi)過電壓，v=15m/s，=0.75最大風(fēng)速計算強度時：v=25m/s，=0.85計算風(fēng)偏時：v=25m/s， =0.612）覆冰風(fēng)壓比載規(guī)程規(guī)定，無論線徑大小，覆冰時的風(fēng)載體型系數(shù)一律取為sc=1.2。因為v=10m/s，查得計算強度和風(fēng)偏時均有=1.00。所以 （3）無冰綜合比載外過電壓、安裝有風(fēng)時，有v=10m/s內(nèi)過電壓時，有最大風(fēng)速：計算強度時，有最大風(fēng)速：計算風(fēng)偏時，有（4）覆冰綜合比載將上述計算結(jié)果匯入下表11。表11 導(dǎo)線

17、比載項目自重覆冰無風(fēng)無冰綜合6（0，10）無冰綜合6（0，15）無冰綜合6（0，25）(用于強度)無冰綜合6（0，25）(用于風(fēng)偏)覆冰綜合7（15，10）數(shù)據(jù)（×10-3）65.5341165.902566.124667.202080.553773.6530168.1467備注=1.00sc=1.2=0.75sc=1.2=0.85sc=1.2=0.61sc=1.2=1.00sc=1.22.2.8判定有效臨界檔距（1）可能控制條件的有關(guān)參數(shù)如表12所示表12 項目條件最大風(fēng)速最低氣溫覆冰有風(fēng)年均氣溫許用用力(Mpa)327.3445327.3445327.3445286.4265比載

18、()80.5565.534168.14765.534/0(1/m)0.24610.20020.51370.2288溫度°C10-10-515比值編號cadb（2）按等高懸點計算各臨界檔距由 （3）判斷有效臨界檔距，確定控制氣象條件將各臨界檔距填入有效臨界檔距判別表表13。表13 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(fēng)速)d(覆冰有風(fēng))臨界檔距(m)=303.29ml=552.03ml=83.488ml=788.763l=45.160l=虛數(shù)由此可以看出控制氣象條件與檔距的大小有關(guān)：當(dāng)檔距L<83.488時，控制氣象條件為最低氣溫；當(dāng)檔距L>

19、83.488時，控制氣象條件為覆冰有風(fēng)。2.2.9 計算各氣象條件的應(yīng)力和弧垂（1）以各氣象條件為待求條件，已知參數(shù)如表表3-5表14待求條件及已知參數(shù)條件參數(shù)最高氣溫最低氣溫年均氣溫事故外過有風(fēng)外過無風(fēng)內(nèi)過電壓安裝覆冰無風(fēng)覆冰有風(fēng)最大風(fēng)（強度）最大風(fēng)（風(fēng)偏）t ()40-1015-5151515-5-5-51515v(m/s)000010015100102525b(mm)00000000151500(×10-3)65.534165.534165.534165.534166.124665.534167.202066.1246165.9025168.146780.553773.6530

20、（2）計算各氣象條件的應(yīng)力和弧垂以控制氣象條件最低氣溫（覆冰有風(fēng)）為已知條件，以最低氣溫（覆冰有風(fēng)）為第一狀態(tài)，待求氣象為第二狀態(tài)。由狀態(tài)方程式，求得各個氣象條件下的應(yīng)力。令 可將狀態(tài)方程式簡化為：計算出相應(yīng)的應(yīng)力后，根據(jù)下述公司計算去相應(yīng)的弧垂：以最低氣溫（覆冰有風(fēng)）時的比載、應(yīng)力、氣溫為已知條件，求出其他氣象條件下的比載、應(yīng)力、氣溫。匯入地線應(yīng)力弧垂計算表。如附表3.（3）繪制地線應(yīng)力弧垂曲線圖根據(jù)附表3的數(shù)據(jù)，以檔距為橫坐標(biāo)，以應(yīng)力和弧垂為縱坐標(biāo)，繪出地線應(yīng)力弧垂曲線圖附圖3.有附圖3可看出，最大弧垂發(fā)生在覆冰有風(fēng)。由表可得最大弧垂發(fā)生在覆冰無風(fēng)氣象條件下。圖2-3 地線應(yīng)力弧垂曲線（4

21、） 繪制地線安裝曲線圖安裝曲線以檔距為橫坐標(biāo)，弧垂為縱坐標(biāo)，一般從最高施工氣溫至最低施工氣溫每隔10繪制一條曲線。為了使用方便，提高精度，對不同檔距，可根據(jù)其應(yīng)力繪制成百米檔距弧垂觀察檔弧垂可以由下式換算：已知條件仍為表2-7；應(yīng)用狀態(tài)方程式求解各施工氣象下的安裝應(yīng)力（初伸長考慮溫降t=10），進(jìn)而求得相應(yīng)的弧垂，結(jié)果如附表8.按附表4的弧垂數(shù)據(jù)，繪制4010共6條曲線，如下圖所示。圖2-4 地線安裝曲線3 絕緣配合計算及其金具選擇3.1 污區(qū)劃分 本工程絕緣配合根據(jù)“新國標(biāo)”的要求，采用爬電比距進(jìn)行配置?！靶聡鴺?biāo)”級污穢區(qū)規(guī)定的絕緣爬電比距為25-32mm/kv（按標(biāo)稱電壓計算），“新國標(biāo)”

22、級污穢區(qū)規(guī)定的絕緣爬電比距為20-25mm/kv（按標(biāo)稱電壓計算）考慮到本工程線路沿線煤礦、水泥廠、采石場較多，絕緣配置盡量按照爬電比距的上限取值。3.2 絕緣子型號選擇及片數(shù)確定目前國內(nèi)高壓送電線路所用絕緣子主要有玻璃。、瓷質(zhì)及合成絕緣子三種類別。根據(jù)以往工程經(jīng)驗，玻璃絕緣子具有零值自爆及較好的抗污自潔能力，運行維護較為方便；瓷質(zhì)絕緣子采用時間很長、運行經(jīng)驗豐富，因零值檢測工作量大，運行維護不方便；合成絕緣子雖具有免清掃、免測零、自恢復(fù)能力強、重量輕的特點，特別是具有較強的抗污能力。根據(jù)本標(biāo)段的地形、地貌及氣象條件，綜合該地區(qū)其它220kV及以上線路設(shè)計、運行的經(jīng)驗，為防止玻璃絕緣子自爆損傷

23、變電站內(nèi)的設(shè)備，本標(biāo)段絕緣子采用盤形懸式玻璃絕緣子。根據(jù)本標(biāo)段線路通過的的污穢地區(qū)等級（級污區(qū)），結(jié)合絕緣子的選型，并考慮到零值絕緣子的影響，盡量按照上限配置絕緣子。根據(jù)規(guī)程規(guī)定，瓷絕緣子的安全系數(shù)為2.7，斷線條件下的安全系數(shù)為1.8，選擇絕緣子強度聯(lián)數(shù)如下：耐絕緣子串選擇型絕緣子，雙聯(lián)成串，每串絕緣子片數(shù)為16片；懸垂絕緣子串選擇型絕緣子，單聯(lián)成串，每串絕緣子片數(shù)為16片，重要交叉跨越地段跨越直線塔采用雙聯(lián)懸垂串。根據(jù)規(guī)范，當(dāng)有全高超過40m有地線鐵塔時，高度每增加10m，絕緣子片數(shù)增加1片。考慮到標(biāo)段處于重冰區(qū)（20mm）一律選用型絕緣子。根據(jù)資料該標(biāo)段為級污區(qū)，查閱規(guī)程可知，級污區(qū)爬電

24、比距可取為。懸垂串的計算，查詢的相關(guān)參數(shù)表3-1 絕緣子相關(guān)參數(shù)型號公稱結(jié)構(gòu)高度mm瓷件公稱盤徑mm最小公稱爬電距離mm連接形式標(biāo)記機電破壞負(fù)荷Kn沖擊閃絡(luò)電壓Kv濕閃絡(luò)工頻電壓Kv擊穿工頻電壓Kv1552553052016012545110（每片絕緣子的為6.3KG）式中 -每聯(lián)絕緣子的片數(shù) -線路額定電壓 -爬電比距結(jié)合標(biāo)段線路所處的具體環(huán)境，固懸垂串每串絕緣子選用16片絕緣子3.3 絕緣子串聯(lián)數(shù)的確定導(dǎo)線懸掛在直線桿塔上，其絕緣子串聯(lián)數(shù)由以下兩個條件決定：（1）按導(dǎo)線最大綜合荷載進(jìn)行驗算：式中 n懸垂串絕緣子串的聯(lián)數(shù)； K絕緣子串安全系數(shù)； R懸式絕緣子的機電破壞荷載，N；G作用于絕緣子

25、串上的綜合荷載，N； 導(dǎo)線覆冰時的綜合荷載，N； S導(dǎo)線總截面；L垂直檔距（最大值）；絕緣子串重量，N； K取2.0（運行情況）, R=70000N,則有（2） 按導(dǎo)線斷線條件進(jìn)行驗算：導(dǎo)線斷線時絕緣子的安全系數(shù)可以降到1.3式中 導(dǎo)線計算拉斷力，N;由（1），（2）可知懸垂串采用雙聯(lián)方式。根據(jù)重慶市電力公司反事故措施的要求，本工程45度及以上轉(zhuǎn)角塔的外角側(cè)使用雙串跳線絕緣子，15度以內(nèi)的轉(zhuǎn)角內(nèi)外角側(cè)均采用條件絕緣子串。根據(jù)“新國標(biāo)”的規(guī)定，本工程全高超過40m有地線的桿塔，高度每增加10m絕緣子增加1片相當(dāng)于146mm的絕緣子。重要交叉跨越地段跨越直線塔均采用雙聯(lián)懸垂串。3.4 導(dǎo)線金具選型

26、和組裝（1）根據(jù)電力金具手冊選型，主要金具如表3-2表3-2 導(dǎo)線懸垂絕緣子串組裝零件表件號 名稱重量（kg）數(shù)量 型號 1掛 板0.871Z-10 2球頭掛環(huán)0.271QP-7 3絕緣子7.315160KN型 4懸垂線夾4.21XGF-6X 5預(yù)絞絲2.81FYH-400 絕緣子串長度L(mm) 2350 絕緣子串的質(zhì)量 117.64適用導(dǎo)線型號LGJ400/50 適用電壓（kv） 220（2）導(dǎo)線耐張絕緣子串組裝由電力金具可知，單串耐張絕緣子串是用來懸掛中小截面導(dǎo)線（185mm2及以下）而且考慮線路的特殊性，覆冰厚度為15mm，耐張絕緣子選用雙聯(lián)。材料表如下：表3-3 導(dǎo)線耐張絕緣子串組裝

27、零件表件號名稱重量數(shù)量型號1U型掛環(huán)0.953U-122掛環(huán)0.731PH-123聯(lián)板4.662L-12404掛板0.562Z-75球頭掛環(huán)0.272QP-76絕緣子7.32X15160KN型7碗頭掛板0.972WS78耐張線夾4.11NY-400絕緣子串的長度L (mm)3079絕緣子串質(zhì)量（kg）239.6適用導(dǎo)線2×LGJ-400/50適用電壓(KV)2203.5 地線金具選型和組裝 （1）地線型號為JLB20A-120-19（JLB20A-120）。根據(jù)電力金具手冊中地線金具組裝圖，選用地線金具零件見表3-4，3-5表3-4地線用懸垂金具的組裝零件表編號名稱型號數(shù)量質(zhì)量1U型

28、螺絲UB-710.752直角環(huán)ZH-710.853懸垂線夾XGU-312.00表3-5 地線用耐張或轉(zhuǎn)角金具的組裝零件表編號名稱型號數(shù)量質(zhì)量1直角掛板ZS-1010.902耐張線夾NY-150BG12.763鋼線卡子JK-210.34 桿塔定位桿塔定位就是根據(jù)選定的線路路徑，在平斷面圖上合理安排桿塔位置的工作。桿塔定位是線路設(shè)計的重要組成部分，桿塔位置安排得是否合理，直接關(guān)系到輸電線路的造價和施工、運行的方便與安全。4.1桿塔定位原則（1）桿塔的位置1)應(yīng)貫徹以農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)的方針，盡量少占耕地和好地，減少對耕地的影響，減少對林木的砍伐和房屋的拆遷，減少土石方量，在市區(qū)原則上滿足規(guī)劃的要求。2)要

29、充分注意塔位的地形條件，應(yīng)盡量避開水文地質(zhì)條件不良的處所，如洼地、泥塘、水庫、陡坡、沖溝、熔巖、斷層、巖脈、滑坡、塔腳地質(zhì)差異懸殊以及對桿塔具有威脅性的滾石、危石等地段。3）當(dāng)在陡坡布置桿塔時，應(yīng)注意基礎(chǔ)可能受到的沖刷，要采取適當(dāng)?shù)姆雷o措施，如挖排水溝、砌護坡等。4)非直線桿塔應(yīng)立于地勢較平坦的地方，比便于施工緊線、機具運輸和運行檢修。5)桿塔位處應(yīng)具有較好的組桿、立塔條件。6）在使用拉線桿塔時，應(yīng)特別注意拉線位置。在山區(qū)，應(yīng)避免因斜坡而使拉線過長，拉線落地點之間高差不應(yīng)該超過15m,與主柱基礎(chǔ)之間高差不超過10m;在平地及丘陵區(qū)，應(yīng)避免拉線打在公路、河流及泥塘洼地、墳地、稻場等地方。（2）檔

30、距的配置1)排桿塔位時應(yīng)最大限度地利用桿塔的高度。2）盡量不要使相鄰桿塔之間的檔距相差臺懸殊，以免在運行中桿塔承受過大的縱向不平衡張力。3）應(yīng)盡量避免出現(xiàn)孤立檔，尤其是檔距較小的孤立檔，因其易使桿塔的受力情況變壞，施工較困難，檢修不便。4）避免出現(xiàn)特大和過小的檔距，避免使用特高桿塔。5）當(dāng)不同桿塔或不同導(dǎo)線排列方式的桿塔相鄰時，應(yīng)注意檔距中央導(dǎo)線的接近情況。（3）桿塔的選用1）盡可能使用經(jīng)濟的桿塔型式和桿塔高度，充分發(fā)揮桿塔的使用條件，注意盡可能避免使用特殊桿塔和特殊設(shè)計的桿塔。2）耐張桿塔應(yīng)盡可能地使用呼稱高度低的，但在山區(qū)要特別注意跳線對地的距離，尤其是邊線的跳線。3）導(dǎo)線布置方式不同的桿

31、塔、不同結(jié)構(gòu)的桿塔應(yīng)結(jié)合運輸塔位條件使用。在人口密集區(qū)和重要交叉跨越處不采用拉線塔。220kv及以上電壓等級的線路，拉V塔或拉貓塔的連續(xù)基數(shù)不宜超過3基，拉線塔的連續(xù)基數(shù)不宜超過5基。4.2桿塔的選擇及跨越距離的選取根據(jù)任務(wù)書的要求本線路的耐張型塔采用干字型塔，直線型塔采用酒杯型塔。對直線型桿塔 對耐張型桿塔 式中 桿塔呼稱高度，m； 懸垂絕緣子串長度，m； 對地安全距離，m； 考慮勘測、設(shè)計和施工誤差，在定位時預(yù)留的限距裕度。一般檔距200m以下取0.5m，700m以下取1.0m，大于700m以及孤立檔取1.5m，大跨越取2-3m。根據(jù)輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計得：（1）經(jīng)過交通困難、行人很少的地區(qū)

32、的220KV線路，導(dǎo)線對地面最小垂直距離為5.5m；（2）經(jīng)過居民區(qū)的220KV線路，導(dǎo)線對地面最小垂直距離為7.5m；對于非居民區(qū)的最小垂直距離為6.5m；（3）對于220KV線路，導(dǎo)線與建筑物之間的最小垂直距離為6.0m；與樹木之間的最小垂直距離為4.5；（4）對于220kv線路，導(dǎo)線與山坡、峭壁、巖石的最小凈空距離，在不行不可達(dá)到的山坡時最小距離為5.5m。在步行不可到達(dá)的山坡、峭壁和巖石時，最小距離為4.0m。表4-1 導(dǎo)線對地及交叉跨越距離序號被交叉跨越物名稱最小垂直距離(m)備注1非居民區(qū)6.52居民區(qū)7.53等級公路8.04高速公路8.05標(biāo)準(zhǔn)軌鐵路至軌頂8.56標(biāo)準(zhǔn)軌鐵路至承力

33、索4.07電力線4.08通信線4.09對樹木自然生長高度4.010對果樹、經(jīng)濟作物、城市灌木及街道行道樹3.511導(dǎo)線對山坡、巖石的距離5.512特殊管道5.0為保護環(huán)境，本工程線路在通過林區(qū)時，對林木除塔位占用地及附近、以及施工放線通道，危及線路安全運行必須砍伐的林木外，對檔中主要采取高塔跨越設(shè)計方案。對于同一條線路，若使用的鐵塔越高，每基鐵塔的成本越高，但是塔的數(shù)量相對減少；若使用的鐵塔越矮，每基塔的成本越低，但是塔的相對增加。那么必定有一個最優(yōu)的呼稱高度，即經(jīng)濟呼稱高度，使線路的成本最低。查輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計，可知220kV輸電線路鐵塔的經(jīng)濟呼稱高度（標(biāo)準(zhǔn)呼稱高度）為23m。根據(jù)實際塔形

34、選取21-27m的鐵塔。4.3 定位弧垂模板的制作桿塔定位要保證導(dǎo)線對地和交叉跨越的電氣距離，為此須依據(jù)最大弧垂氣象條件下導(dǎo)線的懸鏈線形狀，比量檔內(nèi)導(dǎo)線個點對地及跨越物的垂直距離，來配置桿塔位或者桿塔高度。為了方便起見，導(dǎo)線最大弧垂時的形狀常制成模板。弧垂曲線模板懸掛的導(dǎo)線呈懸鏈線狀，坐標(biāo)原點選取在弧垂最低點時，架空線的弧垂公式為,則該式可簡化為 式中導(dǎo)線最大弧垂時的比載，；導(dǎo)線最大弧垂時的應(yīng)力，； 弧垂模板的值。 從式中可以看出，不論何種導(dǎo)線，只要K值相同其弧垂形狀完全相同，則可以按照一定的K 值，以x為橫坐標(biāo)，y為縱坐標(biāo)，采用與斷面圖相同的縱橫比例作出弧垂曲線，并制成弧垂模板來進(jìn)行排桿。最

35、大弧垂模板的選用由于各耐張段的代表檔距不同，導(dǎo)線最大弧垂時的應(yīng)力和控制氣象條件不同，對應(yīng)的K值也不同。為了方便定位時選擇模板，根據(jù)不同的代表檔距，算出相應(yīng)的K值，繪制成一條K值曲線。在本段線路最大弧垂是發(fā)生在最高溫氣象條件下，則可以選取一系列不同的代表檔距，然后在應(yīng)力弧垂特性曲線中找到最高溫下相應(yīng)檔距的應(yīng)力值，計算出對應(yīng)檔距的模板K值。導(dǎo)線發(fā)生最大弧垂情況為最高溫下，即最高溫氣象條件下，其 則弧垂計算公式可簡化為4-2 導(dǎo)線弧垂模板值數(shù)據(jù)表代表檔距(m)50100135.072002503003504004.5823.9163.3703.4203.4433.4583.4683.475代表檔距(

36、m)4505005506006507007508003.4803.4843.4873.4893.4913.4923.4933.494將所得K值數(shù)據(jù)繪制成曲線可得，弧垂模板K值曲線，如圖所示。圖4-1 弧垂模板K值曲線4.4轉(zhuǎn)角、終端等耐張塔的定位分析本標(biāo)段具體線路，本標(biāo)段實際長度為3.625km，共4個轉(zhuǎn)角，分別為轉(zhuǎn)角：左18o1100、右4o3600、左21o4800、左20o4200.考慮到實際的線路路徑，本標(biāo)段共需4基基耐張塔(轉(zhuǎn)角塔)，其他根據(jù)檔距、具體地形架設(shè)直線塔。本標(biāo)段預(yù)分為留四個耐張段。 根據(jù)所排的桿塔位置，算得該耐張段的代表檔距，查取或計算出導(dǎo)線應(yīng)力，再求出模板K值，檢查該值

37、是否與所選用模板K值相符（誤差在以內(nèi)），如果相符，則表明模板選得恰當(dāng)，該耐張段桿塔位置即排妥。否則，應(yīng)按計算出的K值再選模板，按步驟（2）重新排位，直到前后兩次的模板K值相符時為止。 表4-3 檔距明細(xì)表第一耐張段第二耐張段第三耐張段第四耐張段4.5 模板K值校驗對于第一耐張段，估計代表檔距為，初選，作出模板曲線并進(jìn)行排桿定位，得出檔距為、；高差為、；得 根據(jù)K值模板曲線查得時，其誤差符合要求，故本次排桿符合要求對于第二耐張段，估計代表檔距為，初選，作出模板曲線并進(jìn)行排桿定位，得出檔距為、；高差為、； 根據(jù)K值模板曲線查得時，其誤差符合要求，故本次排桿符合要求。照此依次對第二、第三耐張段進(jìn)行校

38、核，所得代表檔距和代表高差角為，；，均可選用模板進(jìn)行排桿定位。4.6 桿塔明細(xì)表其水平檔距的計算公式采用 其垂直檔距的計算公式采用4-4 桿塔位置表項目塔名稱呼稱高水平檔距垂直檔距檔距高差14.5m210.7m4.79m17.7m228.69m349.59m246.5m-7.71m17.7m282.33m125.54m317.8m12.32m17.7m312.51m284.43m304.2m0.26m14.5m287.71m357.58m271.1m-8.23m23.7m254.01m179.91m184.8m8.97m17.7m218.41m436.44m251.8m-12.29m17.7m

39、289.36m118.67m326.8m8.95m14.5m382.45m218.54m349.3m14m14.5m291.50m402.31m233.4m-2.2m14.5m直線型貓頭塔和酒杯型耐張塔的水平檔距最大是，垂直檔距最大是，所以上述的桿塔選型符合要求。5 桿塔校核5.1 桿塔塔頭荷載計算為保證所選鐵塔能夠在各種荷載情況下正常運行必須對鐵塔所受的荷載進(jìn)行校驗，即先求出各種荷載組合情況下塔頭所受荷載，再與鐵塔本身最大承受荷載值相比，如超過則需要更換更高強度的鐵塔?，F(xiàn)選取五種對鐵塔較為關(guān)鍵的荷重組合：1正常運行情況（最大設(shè)計風(fēng)速、無冰、未斷線）2正常運行情況（覆冰、有相應(yīng)風(fēng)速）3斷導(dǎo)線情

40、況、：斷一根導(dǎo)線、無風(fēng)、無冰 4避雷線張力差驗算:無風(fēng)、無冰5安裝情況：在本段線路中垂直檔距最大為506.63m,水平檔距取371.13m驗算，先驗算其受荷重，如能承受其荷載，其他桿塔也能相應(yīng)滿足承載能力。1、正常運行情況：最大風(fēng)、無冰、未斷線（v=25m/s,t=,b=0mm）導(dǎo)線重量：導(dǎo)線風(fēng)壓：絕緣子串的風(fēng)荷載：地線重量：地線風(fēng)壓：2、正常運行情況：覆冰、有相應(yīng)風(fēng)速（v=10m/s,t=,b=15mm）導(dǎo)線重量：導(dǎo)線風(fēng)壓：絕緣子串的風(fēng)荷載：地線重量：地線風(fēng)壓： 3、斷導(dǎo)線情況、：斷一根導(dǎo)線、無風(fēng)、無冰地線重量： 導(dǎo)線重量： （導(dǎo)線未斷相） （斷導(dǎo)線相）安裝附加荷載：斷線張力：4、地線張力差

41、驗算：無風(fēng)、無冰地線重量： 導(dǎo)線重量： 地線不平衡張力：5、安裝情況：放線方法不知，這時可認(rèn)為導(dǎo)線采用張力放線，桿塔只受順線路方向的拉線張力，既不超過導(dǎo)線的許用拉斷力（v=10m/s,t=-,b=0mm）避雷線重量： 避雷線風(fēng)壓：導(dǎo)線重量: 導(dǎo)線風(fēng)壓：導(dǎo)線拉力：6、塔頭荷載圖所選桿塔的標(biāo)準(zhǔn)荷載如下圖所示： 所選桿塔的標(biāo)準(zhǔn)荷載如下圖所示：所以以上計算的荷載均在允許范圍內(nèi)，符合要求。7、塔頭荷載效驗桿塔設(shè)計除了要保證合理的結(jié)構(gòu)外，還要保證結(jié)構(gòu)的強度，其計算內(nèi)容有：（1） 結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)計算。該計算是用來核算結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在各種不同荷載作用下會不會破壞。它包括強度、穩(wěn)定與承載重復(fù)荷載時的疲勞計算。

42、顯然此項計算是非常重要的。（2） 結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)計算。該計算是用來核算結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件是否滿足正常使用情況下的各項規(guī)定的限值，如變形、裂縫等。5.2桿塔定位校驗1、桿塔荷載校驗(1) 水平檔距校核根據(jù)弧垂曲線模版在平斷面圖上作出的排桿，可以確定本線路中的最大水平檔距是： 而根據(jù)輸電線路塔型手冊可知型直線貓頭塔和酒杯型耐張塔的設(shè)計值分別是： 和 從中可看出實際水平檔距小于設(shè)計規(guī)程，即設(shè)計桿塔符合要求。(2) 垂直檔距校核從平斷面圖中算出最大垂直檔距為：。而根據(jù)輸電線路塔型手冊可知型直線貓頭塔和酒杯型耐張塔的設(shè)計值分別是和。從中可看出實際設(shè)計垂直檔距小于設(shè)計規(guī)程，即設(shè)計桿塔符合要求。(3) 轉(zhuǎn)角

43、桿塔角度校核根據(jù)平斷面圖可知線路中唯一轉(zhuǎn)角度數(shù)為，根據(jù)規(guī)程選擇的酒杯塔的轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)角小于酒杯型耐張塔的轉(zhuǎn)角度數(shù)，因此符合要求。本段線路各鐵塔兩側(cè)檔距相差不大，其相應(yīng)高差也不大，相對高差角較小，其風(fēng)荷載不會產(chǎn)生較大不平衡張力，故不予校驗。2、桿塔最大檔距校驗在桿塔選定后，桿塔上的線間距離是一定的。為保證最大風(fēng)速時檔距中央導(dǎo)線的相間距離，不同型式的桿塔規(guī)定有所能使用的最大檔距： （式5-1）式中最大風(fēng)速時的導(dǎo)線應(yīng)力； 導(dǎo)線自重比載；桿塔線距所允許的最大弧垂導(dǎo)線三角排列的等效水平限距，可按下式計算式中導(dǎo)線三角形排列的等效水平限距導(dǎo)線之間的水平投影距離導(dǎo)線之間的垂直投影距離根據(jù)選擇塔型數(shù)據(jù)水平投影7m，

44、垂直投影5m計算得出D=9.67m按水平線距考慮時，由下式?jīng)Q定（式5-2）式中水平線距； 垂直絕緣子串長度；線路額定電壓得出實際最大檔距，故滿足要求。3、直線桿塔絕緣子串搖擺角（風(fēng)偏角）確定在風(fēng)荷載的作用下，懸垂串產(chǎn)生搖擺，是帶電部分與桿塔結(jié)構(gòu)件間的空氣間隙減小，因此需要限制其搖擺角在其允許的范圍內(nèi)。根據(jù)桿塔頭部結(jié)構(gòu)尺寸和外過電壓、內(nèi)過電壓、標(biāo)稱工作電壓及帶電檢修時的允許空氣間隙，作出電氣間隙圓得到相應(yīng)運行情況下的最大允許搖擺角。對寬身塔，在繪制最大允許搖擺角時，應(yīng)考慮導(dǎo)線在塔身邊緣附近，由于上揚和下垂在風(fēng)偏時對構(gòu)件接近的影響而預(yù)留一定的裕度，一般可取，為安全起見，取，=2510mm，圖中單位

45、：最大允許搖擺角見上圖，從圖中可知允許最大搖擺角為: ，其他角度為：， 220kV線路帶電部分與桿塔構(gòu)件間的最小間隙：雷電過電壓間隙： 1.90m,最大風(fēng)偏角是操作過電壓間隙：1.45m，最大風(fēng)偏角是運行電壓間隙：0.55m，最大風(fēng)偏角是帶電作業(yè)間隙：1.8m，最大風(fēng)偏角是因此可作出絕緣子串的最大風(fēng)偏角。 (2) 懸垂串實際搖擺角的計算計算懸垂錘的搖擺角時，通常視懸垂串為均布荷載的剛性直棒。設(shè)懸垂串的垂向荷載為，橫向風(fēng)荷載為，末端作用的導(dǎo)線荷載為,有上面計算可知.對A點求矩可列平衡方程有 ，V=15m/s (校驗條件下風(fēng)速)所以（式5-3）選取垂直檔距最大為代表塔型，Lh=37.13m，Lv=

46、506.63m，自重比載=31.1110e-3MPa，導(dǎo)線面積A=425.24，絕緣子重量=834.96N 1、外過電壓情況下：風(fēng)壓比載=風(fēng)壓荷載帶入到計算程序得：2，內(nèi)過電壓情況下：風(fēng)壓比載=風(fēng)壓荷載帶入計算程序得：3，運行電壓情況下：風(fēng)壓比載=風(fēng)壓荷載帶入計算程序得：4，帶電作業(yè)情況下：風(fēng)速10m/s，因此風(fēng)壓比載=風(fēng)壓荷載帶入數(shù)據(jù)得：實際值與最大允許搖擺角比較可知，都在設(shè)計要求允許范圍內(nèi)。4、直線桿塔的上拔校驗桿塔產(chǎn)生上拔的臨界條件是垂直檔距為0，通常將最低氣溫作為校驗直線桿塔上拔的氣象條件。校驗上拔的常用方法有最小弧垂曲線（冷線模板）和上拔臨界直線兩種。此次校核由于用到計算機繪圖，所以

47、采用最小弧垂曲線法直接在圖上進(jìn)行校核。利用定位是最大弧垂模板采用的代表檔距，在應(yīng)力弧垂曲線上查得最低氣溫時的架空線應(yīng)力，計算出模板K值，選出相應(yīng)的模板。因該模板時根據(jù)最低氣溫時的架空線應(yīng)力選出的，即稱之為冷線模板或最小弧垂模板。用最小弧垂模板在定位圖上進(jìn)行上拔校核時，平移該模板，使曲線通過被校驗桿塔的兩基相鄰桿塔的架空線懸掛點，如被檢驗的桿塔的懸掛點在最小弧垂模板曲線以下，即表示有上拔力存在，否則不會產(chǎn)生上拔。校核后在最大垂直檔距處沒有產(chǎn)生上拔，故不會產(chǎn)生上拔。5、架空運行條件校驗(1) 架空線懸掛點應(yīng)力校驗根據(jù)如下公式可知導(dǎo)線的極大檔距與其兩端掛點高差的關(guān)系式為 ：式中 -控制條件下架空線最

48、低點的許用應(yīng)力 -控制氣象條件下的架空線比載-架空線的懸掛點許用應(yīng)力與之比值，通常=/2.25,而本設(shè)計=/2.5。由以上公式作出懸掛點應(yīng)力臨界曲線。每一個極大檔距都對應(yīng)著一個最大的導(dǎo)線掛點高差，對于任意檔距，只要實際中導(dǎo)線掛點高差不超過上式計算出來的高差值，則導(dǎo)線是滿足設(shè)計規(guī)程中懸掛點應(yīng)力要求的，反之則導(dǎo)線需要放松。經(jīng)過校驗，該段線路架空線懸掛點應(yīng)力均在安全區(qū)內(nèi)。懸掛點應(yīng)力臨界曲線與校驗見附圖。 (2) 架空線懸垂角校驗在垂直檔距較大的地方，架空線在懸垂線夾出口處的懸垂角（傾斜角）可能會超過線夾的允許值，致使附加彎曲應(yīng)力增大，架空線在線夾處受到損壞。因而需要對架空線的懸垂角進(jìn)行校驗。列出懸垂

49、角臨界方程為式中 懸垂線夾的允許懸垂角，可取； 為架空線最大弧垂時應(yīng)力和比載, 其中取最高氣溫下L=276.99時的值，為53.29Mpa；.分別為被驗桿塔兩側(cè)的單側(cè)垂直檔距，即掛點距兩側(cè)弧垂最低點間的水平距離。(3) 懸垂絕緣子串強度檢查正常運行情況下，檢查懸垂絕緣子串強度的氣象條件是最大比載和年均氣溫。由于靠近桿塔橫擔(dān)的第一片絕緣子所受荷載最大。懸垂絕緣子串強度的臨界狀態(tài)是其所受中和荷載等于允許機電荷載，即TJ=TJ,也就是根據(jù)式作出懸垂絕緣子串強度臨界曲線，見附圖。定位時，若lvm與lh交與臨界曲線的下方，表示滿足單聯(lián)絕緣子串機電強度的要求，否則需要采取措施。經(jīng)過校驗，均滿足強度要求。（

50、4） 耐張絕緣子串倒掛檢查山區(qū)線路因地形起伏較大，某些桿塔的耐張絕緣子串可能經(jīng)常上仰，因此宜將上仰耐張絕緣子串倒掛。檢查耐張絕緣子串是否需要倒掛的氣象條件是年均溫、無冰無風(fēng)。倒掛的臨界條件是架空線產(chǎn)生的上拔力等于耐張絕緣子串重量的一半，有式中 需要倒掛時的臨界高差；年均氣溫時的導(dǎo)線應(yīng)力；導(dǎo)線的截面積,A=210.93；導(dǎo)線的自重比載, ；耐張串的重量, ；檔距=12.37m=23.41m計算得到兩基耐張桿塔的倒掛臨界高差見下表。由表中數(shù)據(jù)可知，所有耐張塔的實際高差均比臨界高差值要小，故所有的耐張塔絕緣子串均不需要考慮倒掛。 (5) 對地及跨越物安全距離檢查 交叉跨越物距離的檢驗當(dāng)線路跨越鐵路、公路、通航河流、通訊線以及電力線路等時，按照規(guī)程規(guī)定及有關(guān)協(xié)議，要保證導(dǎo)線在最大弧垂時對其有足夠的電氣安全距離D，如下圖：圖5-3 交叉跨越示意圖 正常情況下的