【文章內容簡介】 3。 42 參考獻 43 6 第一章 導地線設計 第 I 氣象區(qū)的條件及參數 查導地線參數，根據氣象區(qū)條件，計算導地線的七種比載，計算出臨界檔距，判斷出控制氣象，以控制氣象為第 I 狀態(tài)，待求氣象為第 II 狀態(tài)，利用狀態(tài)方程，求出待求氣象下不同檔距的應力與弧垂，并計算出安裝條件下，不同溫度時的各個檔距的應力及相應弧垂，以橫坐標表示檔距，以縱坐標為弧垂（應力），繪制出 導線應力弧垂曲線及導線的安裝曲線。 1) 耐張段長度： 5km 2) 氣象條件：第 I典型氣象區(qū) 3) 地質條件：普通土 4) 地形條件：平原 跨越通信線路 鐵路 公路 5) 污穢等級： 2 級。 6) 輸送方式及導線：單回路， LGJ400/50 導線 7) 地線： GJ70 導線 地線設計：確定導線 、 地線型號 。計算導線的各種參數，繪制應力 — 弧垂曲線、桿塔定位圖。 表一 全國第Ⅰ典型氣象區(qū)條件 冰厚 復冰風速 最大風速 雷電過電壓風速 內部過電壓風速 b = 0mm v = 10m/s v = 35m/s v = 15m/s v = 安裝風速 最低氣溫 覆冰氣溫 最大風溫度 安裝溫度 v = 10m/s 5℃ 5℃ 10℃ 0℃ 最高氣溫 年平均氣溫 雷電過電壓溫度 內部過電壓溫度 40℃ 20℃ 15℃ 20℃ 表二 鋼芯鋁絞線規(guī)格（ GB117983） 導線計算拉斷力 導線計算截面積 導線外徑 導線計算質量 Tm=123400N A= d = Go=1511kg/km 7 注：其中導線截面積 A=(鋁 )+(鋼 ) = mm2 地線計算拉斷力 地線計算截面積 地線外徑 地線計算質量 Tm=100250N A= d= Go=計算導線鋁對鋼的截面比： 表三 鋼芯鋁絞線彈性系數和膨脹系數（ GB117983） 線膨脹系數 彈性模量 α = 106 1/℃ E=69000N/mm2 表四 地線線彈性系數和膨脹系數 線膨脹系數 彈性模量 α = 106 1/℃ E=181420N/mm2 導線的比載： 導線單位面積、單位長度的荷載稱為比載。比載在導線荷載的計算中是最適合的參數。線路設計中常用的比載有 7種。 (1)自重比載：有架空線本身自重引起的比載。 g1(0,0)= 103= 103N/m mm2 (2)冰重比載：架空線上覆冰后，冰重除以架空線長度及架空線截面積即為冰重比載。 g2(0,0)= A bdb )( ? 103= (3)覆冰時導線的垂直總比載：架空線自重比載和冰重比載之和。 g3(0,0)=g1+g2= 103N/m mm2 (4)導線風壓比載：導線每單位長度、每單位截面積上的風壓荷載。 g4= A cdvf ? sin2θ 103 當 v=10m/s 時 f? = c= =90176。 g4(0,10)= 103N/m mm2 當 v=15m/s 時 f? = c= θ =90176。 g4(0,15)= 103N/m mm2 當 v=? = c= θ =90176。 8 g4(0,)= 103N/m mm2 當 v=35m/s 時 f? = c= θ =90176。 g4(0,35)= 103N/m mm2 （ 5）有風時的綜合比載：在導線上垂直方向作用的自重和風壓比載的幾何和。 24215 ggg ?? g5（ 0,10） = 103N/m mm2 g5（ 0,15） = 103N/m mm2 g5（ 0,） = 103N/m mm2 g5（ 0,35） = 103N/m mm2 導線的機械物理特性 （ 1） 導線的抗拉強度：導線的計算拉斷力與導線的計算接面積的比值稱為導線的抗拉強度或瞬時破壞應力。 σ p=Tm/A= （ 2） 最大應力： σ max=σ p/K= （ K=） 其中 K 為導線地線的安全系數，在設計中 K 取值不應小于 ，避雷線的設計安全系數，宜大于導線的設計安全系數。 （ 3） 平均應力 σ =σ p 25%= 表五 確定控制氣象 最低溫度 覆冰 最大風 年平均氣溫 控制應力 比載 103 103 103 103 溫度 5℃ 5℃ +10℃ +20℃ g/σ k 104 104 104 104 排列序號 A B C D 計算臨界檔距 222 4 ) 2 4 ( )[ ( / ) ( / ) ]iji i j jk i k j E t tL E g k g k? ? ?? ?（ σ σ ασ σ 9 63 2 3 22 4 1 0 9 . 3 1 ) 2 4 6 9 0 0 0 1 9 . 3 1 0 ( 5 5 )6 9 0 0 0 [ ( 3 2 . 7 9 1 0 / 1 0 9 . 3 1 ) ( 3 3 . 1 0 1 0 / 1 0 9 . 3 1 ) ]ABL???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?（ =0 經計算得： LAB=0m LAC= LAD=虛數 LBC= LBD=虛數 LCD=虛數 表六 列臨界檔距判別表 確 定有效臨界檔距 A B C D LAB=0m LBC= LCD=虛數 LAC= LBD=虛數 LAD=虛數 ———————————————————————————— ＞ D 有效臨界檔距控制區(qū)及控制氣象條件： 經判斷控制氣象條件為年平均氣溫 此時 b=0mm ti=20℃ σ i= gi= 103N/m mm2 計算各條件下的應力弧垂 024)](24[ 2222 223 ?????? LEgttELEg jjijiiij σασσσ 編寫 MATLAB 程序 L=？ E=65000 H= o= g= 10 G=？ t=20 T=？ A=HE*g*g*L*L/(24*H*H)E*o*(Tt) B=E*G*G*L*L/24 rr=[1 A 0 B] S=roots(rr) f=G*L*L/(8*S) 計算各個氣象條件下的應力弧垂 1. 最高氣溫條件下的應力弧垂 此時 gj=g1= 103N/m mm2 tj=40℃ 表七 2. 覆冰條件下應力弧垂 此時 gj=g5 = 103N/m mm2 tj=5℃ 表八 L 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 σ f 3. 年平均氣溫條件下應力弧垂 此時 gj=g1= 103N/m mm2 tj=20℃ 表九 L 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 σ f 4. 最大風條件下應力弧垂 L 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 σ f 11 此時 gj=g5(0,35)= 103N/m mm2 tj=10℃ 表十 L 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 σ f 5. 安裝條件下應力弧垂 此時 gj=g5(0,10)= 103N/m mm2 tj=0℃ 表十一 L 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 σ f 6．外過電壓條件下應力弧垂（ v=15m/s） 此時 gj=g5(0,15)= 103N/m mm2 tj=15℃ 表十二 L 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 σ f 7. 內過電壓時的應力弧垂 此時 gj=g5(0,)= 103N/m mm2 tj=15℃ 表十三 L 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 σ f 0,150 ： 此時 ?g = )0,0(1g = 103N/m mm2 ?t =5℃ 表十四 L 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 σ f ： 12 此時 ?g = )10,0(5g= 103N/m mm2 ?t =0℃ 表十五 L 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 σ f ．安裝曲線的繪制及相關計算 安 裝曲線是施工單位對架空線路進行緊線安裝時所需要的主要技術數據之一。曲線的繪制一般從最高施工溫度到最低施工溫度，每隔 5℃繪制一條曲線根據我國第Ⅰ氣象區(qū)的特點，最高溫度為 40℃，最低溫度為 5℃，利用狀態(tài)方程可計算出不同溫度下的應力弧垂。 安裝曲線的應力弧垂表 表十六 ： 溫度 L 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 5 σ f 0 σ f 5 σ f 10 σ f 15 σ f 20 σ f 25 σ f 30 σ f 35 σ f 40 σ f 11,19 13 (1)自重比載：有地線本身自重引起的比載。 g1(0,0)= 103= 103N/m mm2 (2)冰重比載：由于第 I 氣象區(qū)的覆冰厚度為零，故冰重比載為 g2(0,0)=A bdb )( ? 103=0N/m mm2 (3)覆冰時地線的垂直總比載：架空線自重比載和冰重比載之和。 g3(0,0)=g1+g2= 103N/m mm2 (4)地線風壓比載：導線每單位長度、每單位截面積上的風壓荷載。 g4= A cdvf ? sin2θ 103 當 v=35m/s 時 f? = c= θ =90176。 g4(0,35)= 103N/m mm2 當 v=? = c= θ =90176。 g4(0,)= 103N/m mm2 當 v=15m/s 時 f? = c= θ =90176。 g4(0,15)= 103N/m mm2 當 v=10m/s 時 f? = c= =90176。 g4(0,10)= 103N/m mm2 （ 5） 有風時的綜合比載：在地線上垂直方向作用的自重和風壓比載的幾何和。 24215 ggg ?? g5（ 0,35） = 103N/m mm2 g5（ 0,） = 103N/m mm2 g5（ 0,15） = 103N/m mm2 g5（ 0,10） = 103N/m mm2 （ 1） 地線的抗拉強度：地線的計算拉斷力與地線的計算截面積的比值稱為地線的抗拉強度或瞬時破壞應力。 σ p=Tm/A=1270MPa 14 （ 2） 最 大應力： σ max=σ p/K=508MPa （ K=） 其中 K 為導線地線的安全系數，在設計中 K 取值不應小于 ，避雷線的設計安全系數，宜大于導線的設計安全系數。 （ 3） 平均應力 σ =σ p 25%= ⑷ 最大弧垂（取最高溫度，檔距為 550m） 2 3 27 8 . 0 1 3 1 0 5 5 0 9 . 1 1 38 8 3 1 7 . 5glfm? ???? ? ?? 15 第二章 桿塔設計 桿塔定位 1） 定位的原則要求：使導線上任一點在任何情況下，必須保證對地及障礙物的安全距離（限距）。本 次設計為 220kv 輸電線路，查知經濟呼稱高為 23米，綜合導線型號 400/50 和經濟呼稱高故選用 Z2酒杯型直線塔和 A1酒杯型耐張塔 施工裕度 表 1 檔距（ m） 200 200350 350600 600800 8001000 施工裕度（ m） 0, 導線對地面最小垂直距離 表 2 電壓等級（ kv） 220 線路經過地區(qū) 人口稀少、非居民區(qū) 絕緣子串長度λ的確定 表 3 標準電 壓 110 220 330 單片絕緣子長（ mm） 146 146 146 絕緣子數（片） 7 13 17 由于污穢等級為Ⅱ級，故選 15片絕緣子 限距與弧垂的公式是： ? ?m a x xf h 2 6 2 .8 8 7 6 .5 0 .8 1 5 .8 1 3H h m? ? ? ? ? ? ? ? ? ?λ 最大弧垂?maxf H桿塔呼稱高 λ 絕緣子串長 ??xh 限距 施工裕度?? Δ取 []xh 取 λ取 2）估計 耐張段代表檔距： 在應力 弧垂曲線查出對應于 maxf 算出的最大弧垂的允許檔距為 x= 以 乘以定位檔距作為估算的代表檔距： =428m 3） 由此代表檔距在應力 弧垂曲線上查出“產生最大弧垂那一氣象條件”的應力σ = g= 310?? N/m 2mm 16 表 4 x y 50 100 150 200 250 300 350 桿塔定位后的校驗 桿塔的水平檔距和垂直檔距 ? ?m a x xf h 2 6 2 .8 8 7 6 .5 0 .8 1 5 .8 1 3H h m? ? ? ? ? ? ? ? ? ?λ 在應力 弧垂曲線查出對應于 maxf 算出的最大弧垂的允許檔距為 [L]H= 取[L]H=477m 水平檔距 Lh=[L]H=523m，垂直檔距 LV==575m ? ?2121 lllsh ?? ???????? ??? 2211 lhlhgll shch ? lsh水平檔距 lch垂直檔距，可從斷面圖量取。 Lsh1= Lsh2= Lsh3=461 Lsh4=465 Lsh5= Lsh6= Lsh7= Lsh8= Lsh9= Lch1= Lch2= Lch3= Lch4= Lch5= Lch6= Lch7= Lch8= Lch9= 查表知所選桿塔的水平檔距為 600m 垂直檔距為 800m 代表檔距 700 17 由上可知桿塔符合要求 實際檔距不應超過最大允許檔距 lmax。 最大線間距離 Ds與最大弧垂 fmax的關系是 m a fUDs ??? ? 式中 Ds最大線間距離（ m） λ 懸垂絕緣子串長度（ m） U線路額定電壓（ kv） 使用懸垂絕緣子串的桿塔，水平線間距離與檔