【正文】 段輸電線路工程施工圖設(shè)計(jì)屬于高壓電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)與安全運(yùn)行和反事故預(yù)防設(shè)計(jì)研究課題，包括導(dǎo)地線選型、導(dǎo)線應(yīng)力弧垂計(jì)算與地線應(yīng)力弧垂計(jì)算、耐張段分段、桿塔排桿定位、確定線路設(shè)計(jì)方案、. 本標(biāo)段桿塔與基礎(chǔ)選型及改型設(shè)計(jì)論證與制圖、防風(fēng)偏、防振、防雷接地等常規(guī)設(shè)計(jì)論證等等。線路位于廣東聯(lián)豐至沙田地區(qū)，全線處于平原地區(qū)，屬于沿海工業(yè)區(qū)，可將線路設(shè)備的污級定位為III級，選取合適的絕緣子和線路金具。許用應(yīng)力[σ]又以下公式計(jì)算而得 σp—抗拉強(qiáng)度，即架空線的瞬時破壞應(yīng)力，Mpa K —架空線的設(shè)計(jì)安全系數(shù) 平均運(yùn)行應(yīng)力：在采取防震措施，并考慮實(shí)際工況的前提下，不應(yīng)超過抗拉強(qiáng)度σp的25%。表2—3設(shè)計(jì)風(fēng)速m/s10及其以下1520~30以下30~35以下35及其以上αf計(jì)算桿塔荷載校驗(yàn)桿塔電氣間隙βc 計(jì)算500KV桿塔荷載因?yàn)?10KV線路且d=17mm所以μsc=；βc=。表2—5條件項(xiàng)目最大風(fēng)速最低氣溫年均氣溫許用用力[σ](Mpa)比載γ()γ/[σ0](1/m)103103103溫度176。 計(jì)算各臨界檔距時，把一種控制條件作為Ⅰ狀態(tài)，其比載為γi，溫度為ti，應(yīng)力達(dá)到允許值[σ]Ⅱ 臨界檔距可由下公式求得 無高差時，即cosβ=1時： (3)判斷有效臨界檔距，確定控制條件。將各臨界檔距填入有效臨界檔距判別表表26表26可能的控制條件a(最低氣溫)b（平均氣溫）c(最大風(fēng)速)臨界檔距(m)lab=虛數(shù)lac=lbc=— 容易看出，有效檔距是lac=，最低氣溫和最大風(fēng)速起控制作用，當(dāng)檔距時，控制條件為平均氣溫，當(dāng)檔距時，控制條件為最大風(fēng)速。令 可將狀態(tài)方程式簡化為 已最厚覆冰時的比載，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。[2]如附表. 根據(jù)附表2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CTGUGD2所示。圖21 導(dǎo)線應(yīng)力弧垂曲線圖 (1)架空線的初伸長及其處理 架空線實(shí)際上并不是完全的彈性體，初次受張力作用后不僅產(chǎn)生彈性伸長，還產(chǎn)生永久性的塑蠕伸長。即采用降低架線氣溫△t后的應(yīng)力作為架線應(yīng)力的方法來補(bǔ)償。(2)繪制導(dǎo)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5℃（10℃）繪制一條曲線。[4]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見圖紙CTGUGD3所示。2）應(yīng)用狀態(tài)方程式求解各施工氣象（無風(fēng)、無冰、不同氣溫）下的安裝應(yīng)力（初伸長考慮溫降△t=19℃，進(jìn)而求得相應(yīng)的弧垂。 3 地線應(yīng)力弧垂計(jì)算及曲線繪制 表3—1 地線GJ55型地線的有關(guān)參數(shù)截面積導(dǎo)線直徑彈性系數(shù)溫度膨脹系數(shù)計(jì)算拉斷力計(jì)算質(zhì)量抗拉強(qiáng)度安全系數(shù)k許用應(yīng)力年均應(yīng)力18140010665780447表中 抗拉強(qiáng)度安全系數(shù) K=許用應(yīng)力年均運(yùn)行應(yīng)力 假設(shè)覆冰厚度b，風(fēng)速為v時的比載用符號γi（b，v） 自重比載:(1)無冰風(fēng)壓比載（假設(shè)風(fēng)向垂直于線路方向） 安裝有風(fēng)時， v=10m/s, =； 外過電壓時，v=15m/s，= 內(nèi)過電壓時，v=18m/s，= 最大風(fēng)速：計(jì)算強(qiáng)度時：V=35m/s，=計(jì)算風(fēng)偏是：V=35m/s，=(2)無冰綜合比載 安裝有風(fēng)時，有 外過電壓時，有 內(nèi)過電壓時，有 最大風(fēng)速：計(jì)算強(qiáng)度時，有最大風(fēng)速：計(jì)算風(fēng)偏時，有 將以上的計(jì)算結(jié)果匯入下表3—2表32項(xiàng)目自重γ1（0，0）無冰綜合γ6（0，10）無冰綜合γ6（0，15）無冰綜合γ6（0，18）無冰綜合（強(qiáng)度）γ6（0,35）無冰綜合（風(fēng)偏）γ6（0,35）數(shù)據(jù)（103） 備注=μsc==μsc=—3。C10520比值編號cab，計(jì)算各臨界檔距 由 ，確定控制氣象條件。表3—4可能的控制條件a(最低氣溫)b（年均氣溫）c(最大風(fēng)速)臨界檔距(m)lab=虛數(shù)lac=lbc=— 容易看出，當(dāng)檔距時，控制條件為年均氣溫。令 可將狀態(tài)方程式簡化為 已最厚覆冰時的比載，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。[5]如附表6. 根據(jù)附表7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，見附圖CTGUGD4所示，由圖31可以看出，最大弧垂發(fā)生在最高氣溫。(2)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5℃（10℃）繪制一條曲線。[6]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見附圖CTGUGD5所示。(2)應(yīng)用狀態(tài)方程式求解各施工氣象（無風(fēng)、無冰、不同氣溫）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。4 絕緣子及金具的選擇 本線路位于廣東聯(lián)豐至沙田地區(qū)，屬于沿海工業(yè)區(qū)，可將線路設(shè)備的污級定位III級。查《高壓架空線路和發(fā)電廠、變電所GB/T 164341999環(huán)境污區(qū)分級及外絕緣標(biāo)準(zhǔn)》可知，[7]（計(jì)算時取系統(tǒng)最高工作電壓）。(2)在正常運(yùn)行電壓作用下，絕緣子應(yīng)該有足夠的電氣絕緣強(qiáng)度。(4)一般不按外過電壓的要求來選擇絕緣子串的絕緣強(qiáng)度而是根據(jù)已選定的絕緣水平來估計(jì)線路的耐雷性能。[8] 根據(jù)《高壓架空線路和發(fā)電廠、變電所GB/T 164341999環(huán)境污區(qū)分級及外絕緣標(biāo)準(zhǔn)》可知，XP70型懸式絕緣子有關(guān)參數(shù)如下表4—1。計(jì)算n≥Ud/S=110，按規(guī)程耐張串每串選用12片XP70型絕緣子。查《架空輸電線路設(shè)計(jì)》表1—11可知。[10] 在常年、斷線、斷聯(lián)情況下，絕緣子的相應(yīng)的最大使用荷載[Tj]計(jì)算式為 式中 Tj—絕緣子的額定機(jī)電破壞負(fù)荷 k—絕緣子在常年、斷線、斷聯(lián)情況下的機(jī)械強(qiáng)度安全系數(shù)；1）按照最大使用荷載計(jì)算：當(dāng)絕緣子的機(jī)械強(qiáng)度不足時，除換用大噸位的絕緣子外，通常那個采用雙聯(lián)和多聯(lián)解決，所需絕緣子的聯(lián)數(shù)可根據(jù)其所受最大荷載確定，即 式中 ∑G—作用于懸垂絕緣子串的綜合荷載，N； 其中 ∑G=Gn+ Gv Gn—導(dǎo)線綜合荷載 Gv—絕緣子串的重量∑G=Gn+ Gv=11206+11=11745故 2）按照導(dǎo)線斷線條件計(jì)算式中 TN—斷線張力，其值可取計(jì)算拉斷力的40%； K—絕緣子和金具機(jī)械強(qiáng)度的最低安全系數(shù)，查《架空輸電線路設(shè)計(jì)1—11，；[11]則：故選單聯(lián)的絕緣子串即可。允許拉斷力TN =，則 即耐張絕緣子串需要采用雙串。表4—2件號 名稱重量（kg）數(shù)量 型號 1掛 板1Z7 2球頭掛環(huán)1QP7 3絕緣子11XP70 4懸垂線夾1XGU5Ａ 5預(yù)絞絲1FYH240 絕緣子串長度L(mm) 1289絕緣子串的質(zhì)量(kg) 適用導(dǎo)線型號LGJ—240/40 適用電壓（kV） 110(2)導(dǎo)線耐張絕緣子串組裝 由電力金具第二版可知，[12]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，耐張絕緣子選用雙聯(lián)，繪制相應(yīng)的組裝圖見附圖CTGUGD7。地線的一般組合僅以連接金具和線夾組成，組合應(yīng)保證懸掛點(diǎn)順線路和垂直線路方向轉(zhuǎn)動靈活，懸垂組合的長度越短越好。表4—4編號名稱型號數(shù)量質(zhì)量1U型螺絲U188012直角環(huán)ZH713懸垂線夾CGU21適用地線型號GJ55(2)地線用耐張或轉(zhuǎn)角金具的組裝，相應(yīng)的組裝圖見附圖CTGUGD9。桿塔定位是線路設(shè)計(jì)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(yùn)行的反方便與安全。本次設(shè)計(jì)路徑圖已經(jīng)給出，下面介紹輸電線路路徑選擇原則[15]：（1）首先對5~10年的電力系統(tǒng)規(guī)劃進(jìn)行充分研究，了解在規(guī)劃中是否出現(xiàn)中間變電站或發(fā)電廠，在路徑選擇時盡量與電力系統(tǒng)規(guī)劃結(jié)合起來，以避免造成重復(fù)投資，或者給今后的電網(wǎng)改造增加麻煩。（3）盡量避開重冰區(qū)不良地質(zhì)地帶原始森林區(qū)易舞區(qū)以及嚴(yán)重影響安全運(yùn)行的其他地區(qū)，并考慮與鄰近設(shè)施如電臺機(jī)場弱點(diǎn)線路等的相互影響（4）根據(jù)廠所總體布置，統(tǒng)一規(guī)劃大型發(fā)電廠和樞紐變電所的進(jìn)出線，對規(guī)劃中的兩回路或多回線路，在路徑狹窄地段宜采用同桿塔架設(shè)。如運(yùn)行施工條件許可，耐張段長度可適當(dāng)延長。大跨越應(yīng)自成一個耐張段，并力求縮短。大跨越桿塔，一般設(shè)置在5年重現(xiàn)期的洪水淹沒區(qū)以外，并考慮30~50年河岸沖刷變遷的影響。[17]經(jīng)過對各路徑方案的選擇，除從技術(shù)上看出各方案的優(yōu)劣程度外，還要從線路安全運(yùn)行、方便施工、降低造價、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、障礙物的處理及大跨越情況等方面進(jìn)行全面分析比較后，來說明推薦的路徑方案[7]。它是線路設(shè)計(jì)的一個重要環(huán)節(jié)，其質(zhì)量關(guān)系到線路的造價和施工、運(yùn)行與維護(hù)的方案與安全。塔位的選擇應(yīng)盡量少占耕地和良田，減少林木的砍伐和房屋的拆遷，減少施工土石量。應(yīng)具有較好的施工（組桿、立桿）條件，對于非直線桿塔宜立于較平坦、便于緊線和機(jī)具運(yùn)輸?shù)奶幩?yīng)盡可能選用較經(jīng)濟(jì)的桿塔型式或高度，充分利用桿塔的使用荷重條件，盡量使用節(jié)省鋼材的桿塔型式，注意盡可能避免使用特殊桿塔和特殊設(shè)計(jì)的桿塔，大轉(zhuǎn)角應(yīng)盡量降低塔高。同時注意不同干型排列時檔距中央導(dǎo)線之間的距離滿足要求。本線路所經(jīng)之處，地勢起伏變化較大，并且跨過河流，由于地處山區(qū)，地物相對簡單，交叉跨越少，途徑地質(zhì)穩(wěn)定。2）對于110kv線路，導(dǎo)線與山坡、峭壁、巖石的最小凈空距離。3）對于110kV山區(qū)線路。那么必定有一個最優(yōu)的呼稱高度，即經(jīng)濟(jì)呼稱高度，使線路的成本最低。[21]根據(jù)實(shí)際線路需求，適當(dāng)?shù)纳呋蛘呓档退母叨?。（本次設(shè)計(jì)為了方便說明以及繪圖，直線塔和耐張塔采用相同的呼稱高度，在部分特殊地形地區(qū)，變換塔高以滿足電氣間隙要求，并在設(shè)計(jì)中加以說明）則 直線塔的定位高度為：（呼高15m）（呼高18m）（呼高21m）（呼高24m） 耐張塔的定位高度為： （呼高15m） （呼高18m） （呼高21m） （呼高24m） 跨越已有輸電線路和導(dǎo)線（本線路僅跨越110kV電力通信線）時： （耐張呼高21m） （直線呼高21m） （耐張呼高24m） （直線呼高24m）圖51 桿塔定位高度圖桿塔定位要保證導(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(diǎn)對地及跨越物的垂直距離，來配置桿塔位或者桿塔高度。[22]坐標(biāo)原點(diǎn)選取在弧垂最低點(diǎn)時，架空線的懸鏈線方程為令則上式中 γ—導(dǎo)線最大弧垂時的比載；σ0—導(dǎo)線最大弧垂時的應(yīng)力； K—弧垂模板K值；從式中可以看出，不論何種導(dǎo)線，只要K值相同，其懸鏈線（弧垂）形狀完全相同。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)的弧垂模板K值也不同。定位時，根據(jù)待定耐張段的代表檔距，從弧垂模板K值曲線上，選出弧垂模板。對于本段線路，導(dǎo)線最大弧垂發(fā)生在最高氣溫，由前面計(jì)算可知，最高溫時有： 則弧垂計(jì)算公式可簡化為由應(yīng)力弧垂曲線圖可查得各代表檔距條件下的應(yīng)力，從而求得其相應(yīng)的K值，匯入下表5—1。對于本段線路，地線最大弧垂發(fā)生在最高氣溫，由前面計(jì)算可知，最高溫時有：則弧垂計(jì)算公式可簡化為由應(yīng)力弧垂曲線圖可查得各代表檔距條件下的應(yīng)力，從而求得其相應(yīng)的K值，匯入下表5—2。、終端等耐張塔定位分析本設(shè)計(jì)具體線路，共二個轉(zhuǎn)角，一個轉(zhuǎn)角5176。06＇49＂，考慮到實(shí)際的線路的需要。第二個耐張段全長1346m,第三個耐張段全長1247m。初選K=104由此作出弧垂模板，用此模板進(jìn)行直線塔的排桿定位。分析線路具體形式，線路起始部分有跨越2條10kV，在第三個耐張段跨越4條10kV線路，故在排干定位時，只需在此處考慮跨越電力線路及導(dǎo)地線問題，線路其他地段只需考慮線路對地空氣間隙即可。 β2=1176。分析第二個耐張段，地勢起伏較小，較為平坦，綜合分析其地形和代表檔距的計(jì)算公式，仍估算代表檔距為300m。則。[26] 具體排除的桿塔塔距為： l1= l2= l3= 從平斷面圖上測量β1 =2176。 β3=3176。分析第三個耐張段，地勢比較