架空輸電線路課程設(shè)計(jì)備課講稿

1、架空輸電線路課程設(shè)計(jì)班級(jí)目錄一、設(shè)計(jì)條件 3二、設(shè)計(jì)要求3三、整理已知條件4四、比載計(jì)算5五、計(jì)算臨界檔距，判斷控制條件 6六、判定最大弧垂8七、計(jì)算各氣象條件下的應(yīng)力和弧垂 9八、安裝曲線計(jì)算11九、畫(huà)應(yīng)力弧垂曲線與安裝曲線 14十、感想14一、 設(shè)計(jì)條件1 . 典型氣象區(qū)V 區(qū)2 .導(dǎo)線型號(hào)LGJ-400/503 .電壓等級(jí)330Kv二 、 設(shè)計(jì)要求計(jì)算出比載，判斷臨界檔距，最大弧垂氣象，畫(huà)出應(yīng)力弧垂曲線及安列出各氣象條件，裝曲線。整理已知條件氣象 最Wj 氣溫最低 氣溫取大風(fēng)速（強(qiáng) 度）取大 風(fēng)速（間 距）覆冰 有風(fēng) （強(qiáng) 度）覆冰 有風(fēng) （間 距）內(nèi)過(guò) 電壓外過(guò) 無(wú)風(fēng)外過(guò) 有風(fēng)安裝 氣

2、象事故 氣象年均 氣溫覆冰 無(wú)風(fēng)氣吊40-101010-5-5151515-5-1015-5風(fēng) 速換算前00303010101501010000換算后0032.0132.0110.6710.6716.01010.6710.67000冰厚0000101000000010作用校驗(yàn) 電氣 間距計(jì)算 導(dǎo)線 強(qiáng)度計(jì)算 強(qiáng)度校驗(yàn) 電氣 間距校驗(yàn) 桿塔 強(qiáng)度校驗(yàn) 電氣 間距校驗(yàn)子風(fēng) 偏后 的間 距校驗(yàn) 地線 對(duì)檔 距中 央導(dǎo) 線的 保護(hù)校驗(yàn) 權(quán) 子風(fēng) 偏后 的間 距檢驗(yàn) 安裝 時(shí)條 件檢驗(yàn) 桿塔 強(qiáng)度防微 風(fēng)震 動(dòng)校驗(yàn) 電氣 間距1.氣象條件及其作用表2.風(fēng)速換算由于此處的風(fēng)速是高度為 10米處的基準(zhǔn)風(fēng)速，

3、而 處的風(fēng)速，所以應(yīng)當(dāng)進(jìn)行風(fēng)速高度換算。采用公式110330Kv輸電線路應(yīng)取離地面15米VhV0式中 Vh 一線路設(shè)計(jì)高度h處的風(fēng)速，m/s；10V0 標(biāo)準(zhǔn)高度10m處的風(fēng)速，m/s;一風(fēng)速高度變化系數(shù)；z為粗糙度指數(shù);為修正系數(shù)在此設(shè)計(jì)中采用架空輸電線路設(shè)計(jì)孟遂民版中表則相應(yīng)的z=0.16;=1.0則最大風(fēng)速時(shí)風(fēng)速換算值為h10 v=1.067X30=32.01m/s26規(guī)定，取粗糙度等級(jí)為0 . 161510B；.067覆冰有風(fēng)，外過(guò)有風(fēng)，安裝氣象時(shí)風(fēng)速換算值為v=1.067 X 10=10.67m/s內(nèi)過(guò)電壓時(shí)風(fēng)速換算值為v=1.067 x 15=16.01m/s3.導(dǎo)線參數(shù)此處采用LG

4、J-400/50導(dǎo)線，其相應(yīng)參數(shù)如下表二所示7截面積A( mnm)導(dǎo)線直 徑 d(mm)彈性系 數(shù)E(MPa)溫膨 系數(shù)計(jì)算拉 斷力 (N)計(jì)算質(zhì)量(kg/km )抗拉強(qiáng)度 p(MPa)安全 系數(shù)k許用應(yīng)力 0(MPa)年均應(yīng) 力上限cp(MPa)451.5527.636900019.3 X10人-61234001511259.622.5103.8564.90導(dǎo)線的安全系數(shù)取 2.5,控制微風(fēng)震動(dòng)的年均氣象條件下的年均運(yùn)行應(yīng)力設(shè)計(jì)安全系數(shù)取4Tj1234001111c則抗拉強(qiáng)度0.95 0.95 259.62 MPa451.55許用應(yīng)力259.622.5103.85(MPa)年均運(yùn)行應(yīng)力上限2

5、59.62cp64.90(MPa)四、比載計(jì)算1 .自重比載qg 31511 9.8066533110 1032.82 10 (MPa/m)A451.552 .冰重比載crrc°b(d b) m3 "”。1加化 27.63) “c 3227.728 1027.728 10A451.553 .垂直總比載3 1255.93 10 3(MPa/m)23.11 10 3(MPa/m)4 .無(wú)冰風(fēng)壓比載4 c f scd 叫 sin 2 10 3(MPa/m) A(1) 外過(guò)電壓，安裝有風(fēng)此時(shí)風(fēng)速 v=10.67m/s01.0 f 1.0cfsc1.14 c f(2)內(nèi)過(guò)電壓WV2s

6、cd vsinA101.1 27.630.625 10.672451.5510 34.79 10 3(MPa/m)此時(shí)風(fēng)速 v=16.01m/sWV24 c f scdsin 10A(3)最大風(fēng)速c 1.0 f 0.75 sc 1.120.625 16.012330.75 1.1 27.63 10 3 8.09 10 3(MPa/m)451.55此時(shí)風(fēng)速 v=32.01m/s c 1.0 sc 1.1csc計(jì)算強(qiáng)度時(shí)f 0.75 4f scd 叫 sin 2 10 3A0.75 1.1 27.630.625 32.012451.5510332.33 10 3(MPa/m)校驗(yàn)電氣間距時(shí)f 0.

7、61c f scdWvsin 2 10 3 0.61 1.1A一 ” 0.625 32.01227.63 451.55 _3_26.29 10 3(MPa/m)10 3各氣象條件下的比載計(jì)算值列于下表三項(xiàng)目自重比載冰重比載無(wú)冰綜合 （強(qiáng)度）無(wú)冰綜合 （風(fēng)偏）覆冰綜合 （強(qiáng)度）覆冰綜合 （風(fēng)偏）數(shù)(10據(jù)3MPa /m )32.8255.9346.0742.0556.6556.655.覆冰風(fēng)壓比載W.,235 c f sc(d 2b) vsin10 (MPa/m)A此時(shí)風(fēng)速 v=10.67m/s c 1.0 sc 1.2 csc計(jì)算強(qiáng)度和檢驗(yàn)風(fēng)偏時(shí)均可取f 1.06 c f sc(d 2b)Wv

8、sin 2 10 3 1.2 47.630.625 10.67 10 3 9.01 10 3(MPa/m) A451.557 .無(wú)冰綜合比載22614(1)外過(guò)電壓，安裝有風(fēng)6,32.822 4.792 10 3 33.17 10 3(MPa/m)(2)內(nèi)過(guò)電壓632.822 8.092 10 3 33.80 10 3(MPa/m)(3)最大風(fēng)速計(jì)算強(qiáng)度時(shí) 632.822 32.332 10 3 46.07 10 3(MPa/m)校驗(yàn)風(fēng)偏時(shí) 6632.822 26.292 10 3 42.05 10 3(MPa/m)7.覆冰綜合比載計(jì)算強(qiáng)度和校驗(yàn)風(fēng)偏時(shí)755.932 9.012 10 356.

9、65 10 3(MPa/m)五、計(jì)算臨界檔距，判斷控制條件1.當(dāng)氣象條件變化時(shí)，應(yīng)力隨之變化，在應(yīng)力達(dá)到最大時(shí)的氣象條件即為控制條件，在輸電線路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮的四種氣象條件分別為最低氣溫，最大風(fēng)速，最厚覆冰，年均氣溫。這四種氣象條件的有關(guān)參數(shù)如表四所示條巳/"最大風(fēng)速最厚覆冰最低氣溫年均氣溫許用應(yīng)力0 1103.85103.85103.8564.90比載(MPa / m)46.0710 356.6510 332.8210 332.8210 3/0 (1/ m)0.443610 30.545510 30.316010 30.505710 3溫度t(c)10-5-1015/0排序bdac

10、2. 23Ej lijcos0j二2j24° j可得臨界檔距的計(jì)算公式為E 2| 2 i ij0 i243 cosE cos t j til1 ij24° j o i Ecos tj ti3 cos1 ab：240 b0 aEcostbta11 Eb22a3 cos0 b0 a所以各臨界檔距如下:24 19.3 10 6 69000 2069000 0.44362 0.31602 10 6309.16m1 ac0 c 0 a2cE cos tc ta2a3 cos0 a,124(64.90 103.85 19.3 10 6 69000 而 虛數(shù)69000 0.50572 0

11、.31602 10 61 ad240 d 0 a2EEcos td ta2a3 cos 0 a2419.3 106 690005226108.23m690000.545520.316021061 bc24E cos tc tb2b3 cos0 b24(64.90 103.85 19.3 10 6 69000 5) 虛數(shù)69000 0.50572 0.44362 10 61 bd240 d 0 b2Ecos td tb2b3 cos 0 bL24 19.3 10= 69000 ( 15)虛數(shù)1, 69000 0.54552 0.44362 10 62.按等高懸點(diǎn)考慮，計(jì)算各臨界檔距 由狀態(tài)方程式

12、可能的控制條件a （最低氣溫）b（最大風(fēng)速）c（年均氣溫）d （最厚覆冰）臨界檔距（m）1ab 309.16mlac虛數(shù)lad 108.23mlbc虛數(shù)lbd虛數(shù)lcd 164.82m一由上表五可得出如下結(jié)論:cd240 d0 cEcostd tcEd22c3 cosI0 d0 c將結(jié)論列于下面表五24(103.85 64.90 19.3 10 6 69000 20)69000 0.50572 0.31602 10 6164.82 m當(dāng)代表檔距l(xiāng)<164.82m時(shí)年均氣溫是控制條件；當(dāng)代表檔距l(xiāng)>164.82m時(shí)最厚覆冰是控制條件。六、判定最大弧垂此處最大弧垂是指架空線在無(wú)風(fēng)氣象條

13、件下垂直平面內(nèi)檔距中央弧垂的最大值。出現(xiàn)最大弧垂的氣象條件是最高氣溫或覆冰無(wú)風(fēng)，在此設(shè)計(jì)中采用臨界溫度法判定最大弧垂。1 .臨界溫度法在某一溫度下，架空線在自重比載作用下產(chǎn)生的弧垂與覆冰無(wú)風(fēng)時(shí)的弧垂相等，則此溫度稱為臨界溫度。設(shè)覆冰無(wú)風(fēng)為第一狀態(tài)：氣溫為 tb ,比載為3,架空線水平應(yīng)力為b臨界溫度為為第二狀態(tài)：溫度為 力，比載1。水平應(yīng)力為 j則可根據(jù)狀態(tài)方程式解得臨界溫度計(jì)算式為tjtb1 -3 E2 .判定（1）當(dāng)代表檔距l(xiāng)<164.82m時(shí)，年均氣溫為控制條件第一狀態(tài)：年均氣溫，溫度匕 15 C ,比載 132.82 10-3(MPa/m),水平應(yīng)力164.90MPa第二狀態(tài)：覆

14、冰無(wú)風(fēng)，溫度t25 C ,比載2由狀態(tài)方程式E2. 232 l cos02240 220 155.93 10-3(MPa/m),水平應(yīng)力 2待求223E 1 l cos24E cost2 t1可求得覆冰無(wú)風(fēng)條件下的應(yīng)力2取代表檔距l(xiāng)=100m,將各數(shù)據(jù)代入上式得 32284.18 289934.74采用試湊法可得2 94.3MPa臨界溫度 tj tb 1 ,51 32.82 10 3 943 24.3 Cj3 E55.93 10 3 19.3 10 6 69000最高氣溫tmax 40 C,而臨界溫度t j 24.3 C t j tmax所以最大弧垂發(fā)生在最高氣溫條件下。(2)(2)當(dāng)代表檔距

15、l>164.82m時(shí)，最厚覆冰為控制條件第一狀態(tài)：最厚覆冰，溫度t15 C ,比載 1 56.65 10-3(MPa/m),水平應(yīng)力1103.85MPa第二狀態(tài)：覆冰無(wú)風(fēng)，溫度t25C,比載255.93 10-3(MPa/m),水平應(yīng)力 2待求由狀態(tài)方程式122l23cos24 o 2 22. 23E 1 l cos240 12E cost2 t1可求得覆冰無(wú)風(fēng)條件下的應(yīng)力2取代表檔距l(xiāng)=200m,將各數(shù)據(jù)代入上式得32269.63 2359738.96采用試湊法可得2 103.33MPa臨界溫度tj tb 1 5j3 E1 32.82 10 3103.3327 1 C55.93 10

16、3 19.3 10 6 69000最高氣溫tmax 40 C,而臨界溫度tj 27.1 C tj tmax所以最大弧垂發(fā)生在最高氣溫條件下。綜上所述，在整個(gè)檔距范圍內(nèi)最大弧垂都發(fā)生在最高氣溫條件下。七、計(jì)算各氣象條件下的應(yīng)力和弧垂1.各已知條件及參數(shù)如下表六所示已知條件年均氣溫最厚覆冰區(qū)間參數(shù)0164.82164.82tm( C)15-5bm(mm)010Vm(m/s)010.673m( 10 MPa/m)32.8256.65m(MPa)64.90103.85.2.待求條件的已知參數(shù)如下表七所示寺求條件參數(shù)最局氣溫最低氣溫年均氣溫事故氣象外過(guò)有風(fēng)外過(guò)無(wú)風(fēng)內(nèi)過(guò)電壓安裝氣象覆冰無(wú)風(fēng)覆冰 有風(fēng)（強(qiáng)

17、度）覆冰 有風(fēng) （風(fēng)偏）最大 風(fēng)速 （強(qiáng) 度）最大 風(fēng)速 （風(fēng)偏）tm( C)40-1015-10151515-5-5-5-51010bm(mm)0000000010101000Vm(m/s)000010.67016.0110.67010.6710.6732.0132.01m( 10 3MPa/m)32.8232.8232.8232.8233.1732.8233.8033.1755.9356.6556.6546.0742.053.利用狀態(tài)方程式求得各條件下的應(yīng)力與弧垂，列于下表八中。由架空輸電線路設(shè)計(jì)孟遂民版中表5 8規(guī)定，導(dǎo)線的應(yīng)力曲線應(yīng)當(dāng)計(jì)算表七中的十三中氣象條件，而弧垂曲線只需計(jì)算最高氣

18、溫，覆冰無(wú)風(fēng)，外過(guò)無(wú)風(fēng)三種氣象條件。（1） 應(yīng)力計(jì)算在此取檔距范圍為 50800m,間隔為50m以檔距400m為例計(jì)算最高氣溫下的應(yīng)力和弧垂：檔距l(xiāng)=400m時(shí)，控制條件為最厚覆冰。則可以最厚覆冰為第一狀態(tài)，最高氣溫為第二狀態(tài)第I狀態(tài)：溫度t15 C，比載3 ,56.65 10 (MPa/m),水平應(yīng)力 1103.85MPa第n狀態(tài)：溫度t240 C，比載32.82-310 (MPa/m),水平應(yīng)力2待求由狀態(tài)方程式E 22l2243cosE 12l 2 cos3240 12E cost2 t1代入數(shù)據(jù)化簡(jiǎn)得92.96 22495490.104可采用迭代法求解此方程令 A=92.96B=495

19、490.104則上式變換為2495490.1042 92.9650495490.10450 92.9658.87495490.10457.1358.87 92.963495490.1042； 57.13 92.9657.46495490.10457.3957.46 92.96495490.10457.39 92.9657.41495490.10457.4057.41 92.962 57.40MPa 所以可取 2最高氣溫下相應(yīng)的弧垂fvl232.82 10240028 57.4011.44m計(jì)算出各檔距與各種氣象條件下的應(yīng)力,算出弧垂，列于下表八、安裝曲線計(jì)算1 .架線施工時(shí)，常以觀測(cè)弧垂方式確

20、保線路符合設(shè)計(jì)要求，因此事先將各種施工氣溫（無(wú)冰無(wú)風(fēng)）下的弧垂繪制成相應(yīng)的曲線，以備施工時(shí)查用。 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 5度繪制一條曲線。為了使用方便提高 繪圖精度，對(duì)不同的檔距，可根據(jù)其應(yīng)力繪制成百米檔距弧垂，即f1001 1002觀測(cè)檔距l(xiāng)的弧垂可由下式換算f100100此設(shè)計(jì)中檔距范圍取 50800m,間隔50m,溫度介于最高氣溫至最低氣溫之間，取-1040 C ,間隔5 Co各弧垂計(jì)算結(jié)果如下表九所示。2 .架空線并不是完全彈性體，初次受張力作用后不僅產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，還會(huì)產(chǎn)生永久的塑蠕伸長(zhǎng)。在線路運(yùn)行初期最為明顯，故在線路工程上稱為架

21、空線的初伸長(zhǎng)。 架空線的初伸 長(zhǎng)使檔內(nèi)線長(zhǎng)增加， 弧垂增大，使架空線對(duì)地或跨越物的安全距離減小而造成事故。所以線路設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮架空線初伸長(zhǎng)的影響。此處采用恒定降溫法補(bǔ)償架空線的初伸長(zhǎng)。設(shè)架空線單位長(zhǎng)度塑性伸長(zhǎng)量為j，則架空線的應(yīng)力狀態(tài)方程式為2. 23E J l cosE 2l 2 cos324 j224E costJt E J cos式中 E cos tJ t E J cosE cos tJ t J /E cos tJt t采用迭代法令 A=66.32B=495490.1042399.73mm ,鋼截面積為以檔距為400m,溫度40 C為例計(jì)算應(yīng)力和百米弧垂第I狀態(tài)（最厚覆冰）：溫度t1比載56.653 ,10 (MPa/ m),水平應(yīng)力說(shuō)明增大架線應(yīng)力相當(dāng)于將架線時(shí)的氣溫降低t各種導(dǎo)線消除架空線初伸長(zhǎng)的降溫值如下表架空線類型鋁鋼截面比m=7.717.91鋁鋼截面比m=5.056.16鋁鋼截面比m=4.294.38鋼絞線降溫值 t （ C）202515201510此處架空線型號(hào)為導(dǎo)線型