110KV線路電氣初步設計_輸電線路畢業(yè)設計說明書

1、廣西電力職業(yè)技術(shù)學院電力工程系 畢業(yè)設計說明書 題 目 110KV線路電氣初步設計 專 業(yè) 高壓輸配電線路施工運行與維護 班 級 學 號 學生姓名 指導教師 2012年10月15日摘要首先根據(jù)畢業(yè)設計任務書提供的原始資料進行計算選出導線截面。再按照電暈損耗校驗、機械強度校驗、熱穩(wěn)定校驗、電壓損耗校驗來進行對導線截面的校驗，判斷是否符合要求。其次根據(jù)導線型號和經(jīng)過的第II氣象區(qū)條件求出導線計算參數(shù)、導線特性、計算比載、控制條件、有效臨界檔距和各種氣象條件下不同檔距的應力和弧垂值并繪出導線機械特性表及安裝表。按照所算出來的參數(shù)、應力、弧垂值及導線比載選擇絕緣子串型號和金具。根據(jù)AutoCAD繪出最

2、大弧垂曲線模板，利用該模板在平斷面圖上描出各桿塔的定位高度，然后用定位高加110kV電壓等級時線間距離、導線對地與接地體之間的安全距離、交叉跨越距離、絕緣子長度（直線桿塔）和裕度即可得到桿塔的呼稱高。用求出的呼稱高確定各桿塔的型號。校驗所選桿塔的頭部間隙、直線塔上拔、耐張絕緣子串倒掛、交叉跨越等，校驗合格的桿塔即可采用，不合格者應另外選擇。再根據(jù)導線型號、氣象條件和不同的檔距選擇防振錘型號、防振錘安裝個數(shù)和計算出防振錘的安裝距離。目 錄第一章 導線截面選擇與校驗 1.1 導線的選擇 - -11.2 導線截面選擇計算- - -21.3 導線的校驗- - - -2第二章 導線的弧垂和應力2.1 導

3、線的應力與弧垂-62.2 導線弧垂計算-62.3 導線應力比載和弧垂特性曲線-72.4 導線應力計算-132.5 導線安裝曲線-16第三章 桿塔選擇與定位3.1 定位用弧垂模板的制作-183.2 定位用弧垂模板的選擇-183.3 定位前的準備工作-193.4 模板定位的操作方法-203.5 桿塔的確定 -203.6 桿塔呼稱高的確定 - -22第四章 桿塔校驗4.1 塔頭尺寸的確定-234.2 空氣間隙的校驗-234.3 桿塔和導線的間距計算及校驗-254.4桿塔上拔校驗-284.5交叉跨越校驗 -30第五章 防振錘的選擇安裝5.1 導線振動類型及危害-325.2 防振錘的個數(shù)及安裝距離的計算

4、 -34參考文獻-37致謝-38 第一章 導線的選擇與校驗1.1 導線的選擇 電力網(wǎng)中所用的導線，不僅對電力網(wǎng)所需的有色金屬消耗量及投資有很大關(guān)系，而且在電力網(wǎng)運行中對供電的安全可靠和電能質(zhì)量有重大意義。 選擇截面過大的導線，不僅將增加投資，而且將增加有色金屬消耗量；選擇截面過小的導線，在運行時將在電力網(wǎng)中造成過大的電壓損耗和電能損耗，致使導線接頭處溫度過高，線路末端電壓過低，并導致電動機難以起動等不正常運行狀態(tài)，所以正確選擇導線截面，對電力網(wǎng)運行的經(jīng)濟性和技術(shù)上的合理性具有重大意義。為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行，選擇導線（包括電纜）截面時必須滿足下列條件。1.1.1 經(jīng)濟電流

5、密度 維持電力網(wǎng)正常運行時每年所支出的費用稱為電力網(wǎng)年運行費。電力網(wǎng)年運行費包括電能損耗費、折舊費、修理費。其中電能損耗費、折舊費及修理費是隨導線截面而改變的，維護費則不隨導線截面而變化。 如果導線截面越大，導線中的功率損耗和電能損耗就越小，但線路的初建投資增加，同時線路的折舊費、修理費和有色金屬的消耗能量也就增加。如果導線截面越小，則線路初建設投資和有色金屬消耗能量就越小，而線路中的功率損耗和電能損耗將必增加。由此可見線路中的電能損耗和初建投資都影響年運行費，若只加強一個側(cè)面，片面增加或減少導線截面都是不經(jīng)濟的。綜合考慮各方面因素定出的符合總的經(jīng)濟利益的導線截面，稱為經(jīng)濟截面。對應于經(jīng)濟截面

6、的電流密度，稱為經(jīng)濟電流密度。我國現(xiàn)行的經(jīng)濟電流密度見表 表1-1 經(jīng)濟電流密度J值 () 導線材料最大負荷使用時間（h）3000以下3000-50005000以上鋼芯鋁絞線1.651.150.91.1.2 按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面 架空送點線路的導線截面，一般是按經(jīng)濟電流密度來選擇的。按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面時，首先必須確定電力網(wǎng)的計算傳輸容量（電流）及相應的最大負荷使用時間。確定電力網(wǎng)的計算傳輸容量，實質(zhì)上是確定計算年限問題，因為電力網(wǎng)的負荷是逐年增長的。所以，選擇傳輸容量時，應考慮電網(wǎng)投入運行后510年的發(fā)展遠景。電力網(wǎng)最大負荷使用時間，一般是根據(jù)電力網(wǎng)所輸送負荷的性質(zhì)確定的，可由下

7、表查出。對于往返送電的電力網(wǎng)，其最大負荷使用時間，等于往返輸送電量的總和除以輸送的最大負荷。表1-2 變電站負荷情況表最大負荷（）功率因數(shù)（）回路數(shù)最大負荷利用小時（h）600.9712500 當已知最大負荷電流和相應的最大負荷使用時間后，可以在表1-1中查出導線的經(jīng)濟電流密度J，并按下式計算導線的經(jīng)濟截面A A=() （1-1）1.2 導線截面選擇計算線路輸送的電流 = =324.7(A)由表1-1查得，當=2500h，J=1.65（A/）代入式（1-1）可得 A=196.8（）采用單回路供電，所以應選擇LGJ-240/30型鋼芯鋁絞線。 1.3 導線的校驗1.3.1 電暈校驗。 電暈現(xiàn)象的

8、發(fā)生和大氣環(huán)境及導線截面有關(guān)，導線發(fā)生電暈時要消耗電能，為了降低電能量損耗，防止產(chǎn)生電暈干擾，按規(guī)程規(guī)定，海拔不超過1000m的地區(qū)，對于110KV及以上電壓等級的線路，應按電暈條件校驗導線截面，所選導線的直徑應不小于表1-3的導線外徑值。表1-3 按電暈要求的導線最小直徑 （海拔不超過1000m）額定電壓（KV）110220330500導線外徑9.621.32×21.33×27.4 4×23.7相應導線型號LGJ-50LGJ-240LGJ-240×2LGJQ-400×3300×4現(xiàn)選擇的LGJ-240/30型鋼芯鋁絞線直徑為d=21

9、.60mm大于9.6mm，所以滿足電暈校驗。1.3.2 機械強度校驗。 為了保證電力線路運行安全可靠性，要求電力線路的導線必須具備足夠的機械強度。對于跨越鐵路，通航河流和運河、公路、通信線路和居民區(qū)的線路，規(guī)定其導線截面不得小于35。通過其他地區(qū)的導線最小允許截面為：35KV以上的線路為25，35KV及以下的線路為16。任何線路都不允許使用單股導線。架空線路按其主要程度可分為3個等級，如表1-4所示。對不同等級的線路，按其機械強度條件規(guī)定的允許導線最小截面積或直徑，見表1-5所示。表1-4 架 空 線 路 的 等 級架空電力線路等級架空電力線路規(guī)格額定電壓（kV）電力用戶的類別I超過110所有

10、用戶35110一類和二類II35110三類1 20所有類別III1及以下所有類別表1-5 機械強度允許的導線最小截面積（）或直徑（mm）導線結(jié)構(gòu)導線材料線 路 等 級IIIIII單股導線銅青銅鋼鋁及合金不允許103.53.5不允許62.52.7510多股導線銅青銅鋼鋁及合金1616162510101016661016從表1-4和表1-5可看出所選的導線截面滿足機械強度要求。1.3.3 熱穩(wěn)定校驗。 選定的輸電線路的導線截面，必須根據(jù)不同的運行方式以及事故情況下的輸送電流進行發(fā)熱校驗。所選導線的最大容許持續(xù)電流應大于該線路在正?；蚬收虾筮\行方式下可能通過的最大持續(xù)電流。當導線通過電流時，導線中就

11、產(chǎn)生電能損耗，結(jié)果使導線發(fā)熱，溫度上升，因而使導線與周圍介質(zhì)產(chǎn)生一定溫差。溫差的大小與通過導線的電流有關(guān)，電流愈大，導線與周圍介質(zhì)的溫差愈大。當溫差達到一定數(shù)值時，導線所發(fā)生的熱量等于向周圍介質(zhì)散發(fā)的熱量，此時導線的溫度不再上升，達到熱穩(wěn)定狀態(tài)。由于導線的溫度過高，使導線連接處加速氧化，從而增加了導線的接觸電阻，接觸電阻的增大，使導線連接處更加發(fā)熱又引起溫度升高的惡性循環(huán)。對于架空導線，溫度升高，會使弛度過大，結(jié)果使導線對地距離不能滿足安全距離的要求，可能發(fā)生事故。對于電纜和其他絕緣導體，溫升過高，會使導線周圍介質(zhì)加速老化，甚至損壞。所以，在選擇導線截面時，為了使電力網(wǎng)安全可靠的運行，導線在運

12、行中的溫度不應超過其最高容許溫度。根據(jù)規(guī)定，鋁及鋼芯鋁線在正常情況下的最高溫度不超過，事故情況下不超過。對各種類型的絕緣導線，其容許工作溫度為。為了使用方便，工程上都預先根據(jù)各類導線容許長期工作的最高允許溫度，制定其長期容許載流量，如表1-6（部分）所示：表1-6（部分） 鋼芯鋁線的載流量（環(huán)境溫度，最高允許溫度） 鋼芯鋁絞線導線型號（）屋外載流量（A）LGJ-150445LGJ-185515LGJ-240610LGJ-300700LGJ-400800注：本表數(shù)值均系按最高溫度為70計算的。對于鋁線和鋼芯鋁線，當溫度采用90時，則表中的載流量應乘以系數(shù)1.2。 為了保證供電的可靠性，鋼芯鋁絞線

13、在事故情況下溫度不超過，所以屋外載流量應乘以1.2由前面可知：,LGJ-240型導線在周圍空氣溫度為時，查表1-6得知，LGJ-240型導線的屋外載流量為，遠遠大于其長期容許載流量，所以滿足熱穩(wěn)定要求。1.3.4 電壓損耗校驗。線路中的電壓損耗是由導線的電阻和電抗決定的，電壓損耗的計算公式為： (1-2) 式中P線路的有功功率，Q線路的無功功率，；R線路的電阻，；X線路的電抗，；由于LGJ-185/25的線間距離需要較大，所以假設線路的線間距離為4.5m，則線路的幾何均距為5.67m，所以LGJ-300型導線單位長度的阻抗為：，。電抗上的無功功率的計算公式為： 所以線路上的電壓損耗為： 所以，

14、該線路的電壓損耗滿足要求。第二章 導線的應力和弧垂2.1 導線的應力與弧垂的關(guān)系導線（或避雷線）的應力弧垂計算是架空線路設計的基本計算之一。此項計算是決定架空線路桿塔設計高度、桿塔設計荷載條件、導線對地安全距離以及交叉跨越距離的主要依據(jù)?？墒垢邏杭芸站€路的結(jié)構(gòu)強度和電氣性能適應自然界氣象的變化。導線的應力是隨氣象條件變化的,當導線最低點在最大使用應力氣象條件時的應力應為最大使用應力時，其他氣象條件時的應力必小于最大使用應力。在設計架空線路時，應使導線在機械強度允許的范圍內(nèi)，盡量減少弧垂，從而最大限度地利用導線機械強度，又降低桿塔高度，做到經(jīng)濟、合理、運行安全。 2.2 導線弧垂的計算2.2.1

15、 懸點等高時中點弧垂的計算懸點等高時，中點弧垂精確計算式為。當懸點等高時，有，這時將代入式，得中點弧垂的近似計算式，即 （2-1）2.2.2 任意點弧垂的計算由圖（2-1）可看出，當懸點等高時，利用 可得到任一點的弧垂近似計算式為 （2-2）式中 ， 2.3 導線應力比載和弧垂特性曲線在架空線路設計過程中，為了確定有關(guān)桿塔的設計荷載、導線對地安全距離以及交叉跨越的距離，必須計算導線（或避雷線）在各種氣象條件下不同擋距的應力或弧垂，并將計算的結(jié)果以橫坐標為擋距，縱坐標為應力或弧垂，并按一定比例繪制出在各種氣象條件下的擋距與應力的關(guān)系曲線，這些曲線組稱為導線（或避雷線）應力弧垂特性曲線或稱導線機械

16、特性曲線。 當已知氣象條件忽然擋距時，在導線和避雷線的機械特性曲線上，能夠很快的查出相應的應力和弧垂。導線機械特性曲線是根據(jù)廣泛調(diào)查分析沿線有關(guān)氣象數(shù)據(jù)等資料的前提下確定的設計條件，包括導線型號、氣象區(qū)、安全系數(shù)和防治措施（以確定年平均運行應力）后，通過下述計算程序繪制的。設計條件中任意改變其中之一，就有不同的機械特性曲線，所以應力必須明確設計條件，特別是輸電線路較長時，可能在線路不同區(qū)段采用不同的設計條件，此時尤其需要注意。導線特性曲線的計算程序如下：（1） 確定導線型號及設計氣象區(qū)。（2） 確定導線在各種氣象條件時的比載。（3） 確定導線的安全系數(shù)及防振措施，計算導線最大使用應力和年平均運

17、行應力。（4） 計算臨界擋距并進行有效臨界擋距判別，確定控制條件及控制范圍。（5） 以有臨界擋距判別結(jié)果為已知條件，利用狀態(tài)方程式和弧垂公式，逐一求出其他各種氣象條件下各種代表擋距值時的應力（或弧垂）為縱坐標，繪制各種氣象條件時的應力、弧垂曲線。 (6) 以代表檔距為橫坐標，應力（或弧垂）為縱坐標，繪制各種氣象條件時的應力、弧垂曲線。2.3.1 控制條件及比載計算架空線路的導線應力,是隨著擋距的不同和氣象的改變而變化的。對同一耐張段，導線應力隨氣象規(guī)律符合導線狀態(tài)方程式。為了保證架空線在任何氣象條件下的應力都不超過最大使用應力，必須使架空線在長期運行中可能出現(xiàn)的最大應力等于最大使用應力。以控制

18、條件和相應的控制應力為以知狀態(tài)，利用狀態(tài)方程式求出架線時相應氣象條件下的應力和弧垂。按照計算出的應力和弧垂安裝導線，就可以保證導線在運行中，在任何氣象條件下，其應力不超過允許值。表2-1 線路設計用組合氣象條件及相應比載示例表溫度風速覆冰最高氣溫4000最低氣溫-1000最大風速10270最大覆冰-5105年平均氣溫1500安裝0100外過電壓15100內(nèi)過電壓15150事故斷線1500備注：1、最高氣溫、最低氣溫、年平均氣溫、事故斷線四種氣象條件下：綜合比載均為。2、本例是以導線型號為、第氣象區(qū)為例。一般情況下，可能成為控制應力，因為條件的氣象條件有如下四種：（1）最低氣溫、無風、無冰；（2

19、）最大風速、無冰、相應的氣溫；（3）覆冰、相應風速、；（4）年平均氣溫、無風、無冰。其中前三種情況，可能出現(xiàn)最大應力，因而其控制應力都是導線的最大使用應力。最后一種條件是從導線的防振觀點提出的，為了滿足導線耐振的要求。在年平均氣溫條件下，導線應力不得大于年平均運行應力。規(guī)程規(guī)定，導線的平均運行應力上限為其瞬時破壞應力的25%，即控制應力為25%。架空線路通過第氣象區(qū)，風向垂直于線路，導線為型，計算其比載如下：從附表中查得：導線為的計算截面積，外徑，計算質(zhì)量。氣象條件從表中查取，計算導線的各種比載。以下比載單位為。1、自重比載： 。2、冰重比載：3、覆冰時垂直總比載）：4、無冰時導線風壓比載：風

20、速為10m/s時，風速為15m/s時，風速為27m/s時，5、覆冰時風壓比載：6、無冰有風時的綜合比載：風速為10m/s時，風速為15m/s時，風速為27m/s時，7、有冰有風時的綜合比載：2.3.2 臨界擋距以上四種控制條件，并不是在所有的擋距范圍內(nèi)都是控制條件，各控制條件可能在不同的擋距范圍內(nèi)起控制作用，而在某一擋距下可能某兩個控制條件同時起控制作用，超過此擋距時是一個條件控制，而小于此擋距時是另一個條件控制。這樣的擋距稱為該兩個控制條件的臨界擋距。因控制條件可能有四個，對它們進行兩兩組合，則有六種不同組合。顯然，每一種組合的兩種控制控制條件之間均有一臨界擋距，所以臨界擋距共有六個。根據(jù)臨