輸電桿塔設(shè)計課程設(shè)計

輸電桿塔設(shè)計課程設(shè)計輸電桿塔設(shè)計課程設(shè)計輸電桿塔設(shè)計課程設(shè)計電 氣 工 程 及 其 自 動 化 〔 輸 電 線 路 方 向 〕?輸電桿塔設(shè)計?課程設(shè)計設(shè)計說明書題目：110KV普通硂電桿及根底設(shè)計班 級：學生姓名：學 號：26指導教師：王老師三峽大學電氣與新能源學院2021年7月參數(shù)如下：參數(shù)水平檔距垂直檔距地支持力型號〔m〕〔m〕△Tmax△Tmin序號LGJ-150/2525537545504450目 錄一、整理用相關(guān)數(shù)據(jù) ???????????? .????????.11〕氣象條件表?????????????????????.???12〕桿塔荷合情況表??????????????????..?..13〕LGJ-150/25相關(guān)參數(shù)表??????????????..??.14〕地GJ-35相關(guān)參數(shù)表?????????????????..??15〕子數(shù)據(jù)表???????????????????????.26〕路金具的配表?????????????????????.27〕桿構(gòu)及材料??????????????????????.3〔8〕地條件?????????????????????????.3二、地相關(guān)參數(shù)算??????????????????..??41〕比的算????????????????????..?..42〕地比的算??????????????????..???..53〕最大弧垂的算????????????????????.7三、桿外形尺寸確實定??????????????????..??91〕桿的高度???????????????????????9〔2〕橫擔的度????????????????????????11四、荷算?????????????????????????12五、桿桿柱的度算及配筋算 ????????????? ..?..151〕正常情況的彎矩算???????????????????..152〕斷情況的彎矩算????????????????..??163〕安裝的度算???????????????..???174〕桿柱彎扭算????????????????????..??185〕正常情況的裂度算???????????????..??186〕桿立的度算????????????????..??19六、桿基度校??????.???????????? ..??..21七、拉及附件?????????????????????? .22八、參考文獻?????????????????????????.22九、附110KV普通自立式硂電桿設(shè)計一、整理設(shè)計用相關(guān)數(shù)據(jù)：〔1〕氣象條件表根據(jù)?架空輸電線路設(shè)計?〔孟遂民〕整理IV區(qū)氣象條件：序號代表情況溫度(℃)風速(m/s)冰厚(mm)1最低氣溫-20002最大風-52503年均平均10004覆冰有風-51055最高氣溫40006安裝-101007外過有風151008內(nèi)過有風101502〕桿塔荷載組合情況表見后面第四步“荷載計算〞最后面。3〕導線LGJ-150/25相關(guān)參數(shù)表根據(jù)?架空輸電線路設(shè)計?〔孟遂民〕整理導線LGJ-150/25的相關(guān)參數(shù)：名稱符號數(shù)值單位彈性系數(shù)E76000MPa溫膨系數(shù)Α1061/℃單位長度重量WKg/km導線直徑Dmm截面積A計算拉斷力54110N平安系數(shù)K年均應力上限[cp]MPa重力加速度G4〕地線GJ-35相關(guān)參數(shù)表根據(jù)?架空輸電線路設(shè)計?〔孟遂民〕整理地線GJ-35的相關(guān)參數(shù)：名稱符號數(shù)值單位彈性系數(shù)E181400MPa溫膨系數(shù)α1061/℃單位長度重量Wkg/km導線直徑dmm截面積A計算拉斷力43424N平安系數(shù)k年均應力上限 [cp] MPa重力加速度 g5〕絕緣子數(shù)據(jù)表根據(jù)任務(wù)書整理相關(guān)數(shù)據(jù)：絕緣子型號串數(shù)片數(shù)標稱電壓〔kV〕單片長度〔mm〕XP-45 1 7 110 1466〕線路金具的選配表根據(jù)電力金具手冊〔第二版〕查得導線相關(guān)數(shù)據(jù)：如下圖;件號名稱質(zhì)量(kg)數(shù)量型號1U型螺絲1U-18802球頭掛環(huán)1Q-73絕緣子74碗頭掛板1W-7A5懸垂線夾1CGU-46預絞絲1FYH-150/25絕緣子串長度L〔mm〕1267絕緣子串重量〔kg〕適用導線LGJ-150/25電壓等級〔kV〕110地線相關(guān)數(shù)據(jù)：如下圖：件號名稱質(zhì)量(kg)數(shù)量型號1掛板1Z-72球頭掛環(huán)1QP-73絕緣子1XDP1-74懸垂線夾1CGU-2絕緣子串長度L〔mm〕362絕緣子串重量〔kg〕適用避雷線1×電壓等級〔kV〕110〔7〕電桿結(jié)構(gòu)及材料電桿結(jié)構(gòu)為上字型，材料為鋼筋混凝土。8〕地質(zhì)條件見任務(wù)書。二、導地線相關(guān)參數(shù)計算1〕導線比載的計算根據(jù)?架空輸電線路設(shè)計?〔孟遂民〕計算比載：導線的自重比載：冰重比載：垂直總比載：無冰風壓比載：假設(shè)風向垂直于線路方向，90,sin901;110kV線路c1.0可以得出下式：4(0,v)0.625fscdv2103(MPa/m)A1〕外過電壓，安裝有風：v=10m/s,f=,sc=2〕內(nèi)過電壓：v=15m/s,f=,sc=3〕最大風速：v=25m/s,設(shè)計強度時，f=,sc=4〕最大風速：v=25m/s,計算風偏時，f=,sc=5.覆冰風壓比載計算：v=10m/s,計算強度和風偏時，f=,sc=6.無冰綜合比載1〕外過電壓，安裝有風：6(0,10)34.72103(MPa/m)2〕內(nèi)過電壓：6(0,15)37.32103(MPa/m)3〕最大風速,設(shè)計強度時：6(0,25)49.61103(MPa/m)4〕最大風速,計算風偏時： 6(0,25) 42.76 103(MPa/m)覆冰綜合比載：將計算的結(jié)果匯成下表〔單位： 103MPa/m〕覆冰綜合無冰綜合 無冰綜合 7(5,10)自重 覆冰無風 無冰綜合 無冰綜合強度 風偏 強度和風偏f=1

f=f=

sc=

f=

sc=

f=

sc=sc=

sc=〔2〕地線比載的計算地線的自重比載：冰重比載：垂直總比載：無冰風壓比載：假設(shè)風向垂直于線路方向，90,sin901;110kV線路c1.0可以得出下式：(0,)v2103(/)4vfscdMPaA1〕外過電壓，安裝有風：v=10m/s,f=,sc=2〕內(nèi)過電壓：v=15m/s,f=,sc=3〕最大風速：v=25m/s,設(shè)計強度時，f=,sc=4〕最大風速：v=25m/s,計算風偏時，f=,sc=覆冰風壓比載計算：v=10m/s,計算強度和風偏時， f=, sc=6.無冰綜合比載1〕外過電壓，安裝有風：6(0,10)103(MPa/m)2〕內(nèi)過電壓：6(0,15)85.53103(MPa/m)3〕最大風速,設(shè)計強度時：6(0,25)114.25103(MPa/m)4〕最大風速,計算風偏時：6(0,25)98.30103(MPa/m)7.覆冰綜合比載：將計算的結(jié)果匯成下表〔單位： 103MPa/m〕無冰綜合 無冰綜合自重 覆冰無風 無冰綜合 無冰綜合強度 風偏f=1 f=f= sc= f= sc=sc= sc=3〕導線最大弧垂的計算計算比值/0，將計算的結(jié)果列入下表：氣象條件 最大風速 最厚覆冰 最低氣溫 年均氣溫許用用力 0(MPa)比載 (103MPa/m)溫度t〔°C〕 -5 －5 －20 100(1/m)0由小至大編號bcad2.計算臨界檔距：根據(jù)?架空輸電線路設(shè)計?〔孟遂民〕列表求解臨界檔距：

覆冰綜合(5,10)強度和風偏f= sc=氣象條件 最低氣溫 最大風速 最厚覆冰 年均氣溫Lab=271.57m Lbc=虛數(shù) Lcd=虛數(shù)臨界檔距 Lac Lbd=虛數(shù)Lad=虛數(shù)由此得出無論檔距多大，年均氣溫為控制氣象條件。計算最大弧垂：1〕判斷最大弧垂發(fā)生的氣象條件：以年均氣溫問第一氣象條件，覆冰無風為第二氣象條件，根據(jù)?架空輸電線路設(shè)計?〔孟遂民〕求解狀態(tài)方程。第一狀態(tài)：第二狀態(tài)：

1103(MPa/m)，t110C，174.24(MPa)；2103(MPa/m)，t25C。其他條件：無高差，檔距 l=255m。根據(jù)以上條件和公式求解得105.03(MPa)；根據(jù)?架空輸電線路設(shè)計?〔孟遂民〕求解臨界溫度：解得tj103)C40C5(110310676000所以最大弧垂發(fā)生在最高氣溫下。2〕計算最大弧垂：根據(jù)?架空輸電線路設(shè)計?〔孟遂民〕求解最高氣溫下的導線應力；第一狀態(tài)：第二狀態(tài)：

1103(MPa/)10C，174.24(MPa)；m，t11103(MPa/m)，t240C。其他條件：無高差，檔距 l=255m。根據(jù)以上條件和公式求解得58.23(MPa)；代入?架空輸電線路設(shè)計?〔孟遂民〕P67公式4-39中得出最大弧垂；三、電桿外形尺寸確實定〔1〕電桿的總高度1．桿塔呼稱高度確實定：根據(jù)?輸電桿塔及根底設(shè)計?〔陳祥和〕有 H fmax hx h。為絕緣子串長度，前面以列表為 1267mm。fmax為導線的最大弧垂，前面已計算為 。hx為導線到地面及被跨越物的平安距離，查閱?輸電桿塔及根底設(shè)計?〔陳祥和〕，取 6m。h為施工裕度，取。那么桿塔呼稱高度為：再根據(jù)?輸電桿塔及根底設(shè)計?〔陳祥和〕，取呼稱高度為 13m2．導線間垂直距離確實定：根據(jù)?輸電桿塔及根底設(shè)計?〔陳祥和〕可以求出導線間垂直距離。導線水平排列線間距離：導線垂直排列線間距離：再查閱?輸電桿塔及根底設(shè)計?〔陳祥和〕，取3．地線支架高度確實定：要確定地線支架高度，必須先確定橫擔的長度。1〕空氣間隙校驗：查閱?輸電桿塔及根底設(shè)計?〔陳祥和〕得①根本風壓：②絕緣子串所受風壓：絕緣子串風荷載計算式：PJn1n21z0Aj③導線風荷載計算：④導線自重比載計算：⑤絕緣子串風偏角，即tan1PdPj/2Gd計算：Gj/2根據(jù) d 和R, , 值，制作好間隙圓校驗圖，三種氣象條件下間隙校驗合格。2〕帶電作業(yè)校驗：帶電作業(yè)氣象條件剛好和外過電壓氣象條件相同，絕緣字串風偏角雷 雷，人體活動范圍,帶電作業(yè)平安距離 R帶 1.0m。校驗結(jié)果：地電位作業(yè)風偏人員對導線作業(yè)時，作業(yè)人員只能在桿塔順線方向前后作業(yè)，不得在桿塔橫線路方向作業(yè)。否那么帶電作業(yè)平安距離不夠。3〕地線支架高度確實定：由下一步“橫擔的長度〞求得橫擔長為2m，根據(jù)?輸電桿塔及根底設(shè)計?〔陳祥和〕求得地線與導線間的垂直投影距離：hbdadab。tantan25所以地線支架高度為：hbhbddb綜上取。4〕驗算地線保護角：根據(jù)?高電壓技術(shù)?〔趙智大〕得：所以地線高度是平安的。綜上得電桿總高度為 3+13++=，主桿分段處取距離地面 7米處。2〕橫擔的長度上字型桿塔的上橫擔長度確定根據(jù)?輸電桿塔及根底設(shè)計?〔陳祥和〕1〕正常運行電壓情況下：2〕操作過電壓：3〕雷電過電壓：4〕空氣間隙校驗：綜上，上橫擔長度取 2m，下橫擔長度取。平安起見，橫擔采用轉(zhuǎn)動橫擔。四、荷載計算1．運行情況I：最大設(shè)計風速、無冰、未斷線。1〕地線重力為：2〕地線風壓為：3〕導線重力為：4〕絕緣子串風荷載：5〕導線風壓：運行情況II：覆冰、有相應風速、未斷線。1〕地線重力：2〕地線風壓：3〕導線重力：4〕絕緣子串的風荷載：5〕導線風壓：斷導線情況I、II：斷一根導線、無冰、無風：1〕地線重力：GB1182(N)2〕導線重力：未斷導線相：GD2577(N)斷導線相：3〕導線斷線張力：TDTDmaxX%2164435%7575(N)地線支持力：Tmax4550(N),Tmin4450(N)斷地線情況：無冰、無風、導線未斷：1〕導線重力：GD2577(N)2〕地線重力：GB`GB118296.4687(N)223〕地線斷線張力：TBTBmaxX%1608320%3217(N)安裝情況I：起吊上導線、有相應風速、無冰：1〕地線重力：GB 1182(N)2〕地線風壓：PB 4B(10)ABLP 15.74103〕導線重力：GD 2577(N)4〕導線風壓： pD 4D(10)ADLP 6.7910

33

37.17 255 149(N)173.11 255 300(N)掛上導線時，存在拉力 T1和T2。根據(jù)?輸電桿塔及根底設(shè)計?〔陳祥和〕T13174(N),T21176(N)；所以它們引起的垂直荷載GT1和橫向荷載PT1GT131742978(N)為：，PT131741106(N)GK(GDGT1)GF10008611(N)那么P KPT1 PD 1517(N)安裝情況II：起吊下導線：地線、導線的重力和風壓同安裝情況I。正在起吊下導線時下橫擔處的總重力為：根據(jù)以上結(jié)果列桿塔荷載組合情況表〔標準值〕：荷載組合情況荷載類型地線重力地線風壓導線重力導線風壓絕緣子串風荷載導線斷線重力導線斷線張力地線斷線重力地線斷線張力安裝上導線總橫向荷載安裝上導線總垂直荷載安裝下導線總垂直荷載

運行情況運行情況斷導線情斷地線情安裝情況安裝情況III況I、II況III1182N1855N1182N1182N1182N792N340N149N149N2577N3754N2577N2577N2577N2577N1687N612N300N300N94N15N1472N7575N687N3217N1517N8611N5335N桿頭荷載圖如下：五、電桿桿柱的配筋計算及強度驗算1〕正常情況的彎矩計算根據(jù)?輸電桿塔及根底設(shè)計?〔陳祥和〕計算正常情況下的彎矩：Mx 1.15( Ga ph pxhxZ) 其中Z x，Px可根據(jù)?輸電桿塔及根底設(shè)計?〔陳祥和〕求得。因為不是重冰區(qū)，所以運行情況II不是控制條件，只計算運行情況I的彎矩。計算彎矩應該用到荷載的設(shè)計值，所以1.2,Q1〕電桿最頂端彎矩：2〕上橫擔處彎矩：3〕下橫擔處彎矩：4〕主桿分段處彎矩：5〕地面處彎矩：6〕嵌固點彎矩：2〕斷線情況時的彎矩計算斷上導線產(chǎn)生比斷下導線更大的彎矩〔斷上導線起控制作用〕，故只計算斷上導線時的彎矩。1〕斷上導線情況：斷導線張力：TD 1.4 7575 10605(N)地線最大支持力： Tmax 1.4 4550 6370(N)地線最小支持力： Tmin 1.4 4450 6230(N)地線的不平衡張力：TB1.432174504(N)橫擔轉(zhuǎn)動后斷線張力：TDD0.8106058484(N)上橫擔彎矩：M1hBTmax2.7637012899(Nm)嵌固點的彎矩根據(jù)?輸電桿塔及根底設(shè)計?〔陳祥和〕2〕由地線不平衡張力在嵌固點引起的彎矩：〔3〕安裝導線時的強度驗算1〕安裝上導線時各處的彎矩：安裝情況I的桿身風壓：2〕安裝下導線時各處的彎矩：安裝情況II的桿身風壓：〔4〕桿柱彎扭驗算轉(zhuǎn)動橫擔起動力為2500N，長度為，故上導線斷線，橫擔轉(zhuǎn)動時主桿同時承受彎矩、剪力和扭矩的作用，剪力V=2500N，扭矩T==6000N。電桿外徑D=400mm，內(nèi)徑d=300mm，C40混凝土，ft 1.8N/mm2，根據(jù)?輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計?〔陳祥和〕得：由上式得全部拉應力可有混凝土承當，螺旋鋼筋可僅按構(gòu)造要求配置。6〕正常情況的裂縫寬度驗算1〕參數(shù)：初步配置2414光面I級縱向鋼筋。采用 6I級螺旋鋼筋，螺距S=100mm。光面鋼筋v=1。根據(jù)?輸電桿塔及根底設(shè)計?〔陳祥和〕得出：2〕計算開裂彎矩：3〕計算裂縫寬度：所以滿足要求。〔7〕電桿組立時的強度驗算以上橫擔B處為起吊點起吊電桿。上橫擔處的集中荷載為上橫擔