110KV输电线路设计

网络教育学院

专科生毕业大作业

题目：110KV金银湖变电站至金银湖工业园区

架空送电线路设计

专业：电气工程及其自动化

摘要

本工程根据输电线路的电压等级、地形条件、地址条件、气象条件和施工条件等，参照国家规范和类似已建工程进行设计。本设计包括基本资料，导、地线机械特性曲线和安装曲线，杆塔的定位及定位后的效验，杆塔的选择与荷载计算，基础设计，导线、避雷线的振动和防震计算等六个部分。通过设计，使我们了解了输电线路设计资料收集和整理方法，掌握了杆型选择、绝缘子、金具的选择、防振锤的选择和安装、不同地质条件下基础设计的方法，明白了如何将课本上所学的理论知识在实际工作中运用的方法，使自己的工作能力有了较大提高。

关键词：输电线路杆塔导线基础避雷线

目录

1 引言------------------------------------------------------------------------------------------------------------4

2 导、地机械特性曲线和安装曲线计算---------------------------------------------------------------------- 4

3 杆塔定位及定位后的效验---------------------------------------------------------------------------------- 8

4 基础部分------------------------------------------------------------------------------------------------------ 10

5 结束语---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 参考文献-----------------------------------------------------------------------------------------------------------12

1 引 言

永安市金银湖工业园区是三明市五个高新区之一，是三明市与永安市联合开发的重点建设项目。鹰厦铁路、205国道和闽江支流沙溪航道从园区外围经过；泉三高速公路在园区西侧设有互通口；兴建中的三明沙县机场距园区约50公里；300吨级货轮可直航福州马尾港。园区的开发建设可发挥三明市区政治、经济、文化中心优势，永安市老工业基地优势和区位、土地、环境优势，园区规划建设成集工业、商贸、仓储、金融、居住为一体的高新技术产业聚集区和繁荣文明的新城区。产业发展布局规划以光机电一体化、新型材料、生物工程、食品工业等产业作为高新技术产业发展方向。规划控制土地总面积18平方公里，“五通一平”开发总投资约10亿元。

根据福建省电力公司电力系统规划设计，拟在金银湖变电站新建一条110KV 送电线路，向金银湖开发区变电站供电。线路从A 变电站出线后，向西跨过永安市火葬厂厂区220V 线路，沿永安市笔架山陵园边沿走线，在靠近陵园一期西侧一山包处右转（J3）94°32′57″，向南经过笔架山陵园2期跨越村级公路至B 变电站。本线路途经地形以丘陵80.3％、山地1％、平地18.7%。主要地形以丘陵为主，植被较好，山体稳定。沿线地层地质主要以黏土为主。本线路地处山区交通运输条件较差，可利用乡村小道及运输。

工程所属地区为我国典型气象区的第四区，导线采用LGJ-185/30，避雷线采用GJ-50。沿线路路径情况见提供的平断面图，沿线路的地质为山地4基杆为坚硬粘土，耕地3基杆为粘性砂土，松沙石1基，无不良地质现象。地下水在地表面下2～5m ，地区污秽级C2 级。

2 线路设计

2.1 导线避雷线的物理特性及机械计算

2.1.2 导线、避雷线的机械计算 1）导线设计的安全系数：K=3 2）导线的瞬时破坏应力: P σ=

P T A

=0.95210.9364320?=295.4（2

/N mm ）

3）设计气象条件

各种比载计算如下：

319.810m g A -=?

?。=3732.69.810210.93-??=310-34.73?（2/(.)N m mm ） 3332()5(518.88)

27.7081027.7081016.0110210.93b b d g A ---+?+=??=??=?（2/(.)N m mm ）

33331234.7316.0150.74g g g ---=+=?10+?10=?10（2/(.)N m mm ）

223

334(10)0.61250.6125 1.218.8810 6.71210.93aCdv g A ---?1.0???=?10=?10=?10（2/(.)N m mm ）

223

334(15)0.61250.6125 1.218.881515.10210.93aCdv g A ---?1.0???=?10=?10=?10 （2/(.)N m mm ）

223

334(25)0.61250.6125 1.22535.66210.93aCdv g A ---?0.85??18.88?=?10=?10=?10（2/(.)N m mm ）

223

335(10,5)0.6125(2)0.6125 1.2518.88)1010.27210.93

aC b d v g A ---+?0.85??(2?+?=?10=?10=?10（2/(.)N m mm ）

236(10))35.37g -==?10（2/(.)N m mm ） 23

6(15))37.87g -==?10（2/(.)N m mm ） 236(25)

)49.78g -==

?10（2/(.)N

m mm ）

2

37(5,10)51.77g -==

?102

/(.)N m m m

4）临界档距计算 （1）计算控制应力

最大使用应力为2/295.4/398.47(/)m p K N mm σ=σ== 平均运行应力为225295.42573.85(/)cp p N mm σ=σ?%=?%=

注：以上数据由公式j l =

（4）有效临界档距的判别结果如下图所示：

从上图中可得出，当D l <211.6m,控制条件为最低气温，控制应力为2

98.47(/)N mm σ=；

当D l >211.6m,控制条件为最大覆冰，控制应力为2

98.47(/)N mm σ= 5）导线应力与安装曲线见图 6）地导线设计的安全系数：K=3.3 7）地导线的瞬时破坏应力: P σ=

P T A

=0.9549.4660564?=1163.279（2

/N mm ）

8）设计气象条件

注：以上计算方法与导线计算方法一样 9）临界档距计算 （1）计算控制应力

最大使用应力为2/1163.279/3.3352.51(/)m p K N mm σ=σ== 平均运行应力为cp σ2251163.27925290.8(/)p N mm =σ?%=?%=

注：以上计算方法与导线计算方法一样

（4）有效临界档距的判别结果如下图所示：

从上图中可得出，当D l <65.62m,控制条件为最低气温，控制应力为2352.51(/)N mm σ=；当292.40>D l >65.62m,控制条件为年平均气温，控制应力为2290.8(/)N mm σ=;当D l >292.40m ，控制条件为最大覆冰。

10）地导线应力与安装曲线见图

3 杆塔定位及定位后的效验 3.1. 杆塔定位后的校验 3.1.1 直线杆摇摆角的校验

1）气象条件：最大风、外过电压、内过电压

2）校验杆（2#）的有关参数：183.5h l m =，132.05v l m =，导线截面积A=211.292

mm ，线 比载：32133.4210(/(.)g N m mm -=?，324(10) 6.7110(/(.)g N mmm -=?，

324(15)15.0910(/(.)g N mmm -=?，324(25)35.6410(/(.)g N mmm -=?；

金具重量：43.06j G =?9.8=421.988(N)。 3）摇摆角计算

最大风：绝缘子串风压：22

259.8(1)9.8(71)0.0391.875()1616

j j

v P n A N =?+=?+??=

3

413

10.591.87535.6410a r c t a n ()

a r c t a n ()47

26'24''421.98833.4210132.05

j h

j v

P g Al G g Al --+?+??211.29?183.5θ===?++??211.29? 内过电压：绝缘子串风压：22

159.8(1)9.8(71)0.0333.075()1616

j j

v P n A N =?+=?+??=

3423133.07515.09109arctan()arctan()2430'36''421.98833.4210132.05

j h

j v P g Al G g Al --++??211.2?183.5

θ===?++??211.29?

外过电压：绝缘子串风压：22

109.8(1)9.8(71)0.0314.7()1616

j j

v P n A N =?+=?+??= 3433

114.7 6.7110arctan()arctan()1118'36''421.98833.4210j h

j v P g Al G g Al --++??211.29?183.5

θ===?++??211.29?132.05

则摇摆角：147.44θ=?，124.51θ=?，311.31θ=?

4）摇摆角校验图见图 3.1.2 直线杆塔上导线上拔校验

最低气温时的导线比载32133.4210(/(.)g N m mm -=?，应力2

93.3/N mm σ=（），最大弧垂时

的导线比载32133.4210(/(.)g N m mm -=?，应力250.1(/)N mm σ= ，杆塔的水平档距为h l ，则 当导线处于上拔状态时，在最大弧垂时垂直档距0v l 为

3

103

150.133.4210(1)(1)0.4693.334.4210v h h h g l l l l g --σ??=-=-=σ??

即导线上拔临界曲线图见图。 3.1.3 耐张绝缘子串倒挂校验

年平均气温时导线比载32133.4210(/(.)g N m mm -=?，应力2

66.8/N mm σ=（），导线截面积

2211.29()A mm =，耐张绝缘子串自重50.029.8490.196()j G N =?=，由公式

011

1011()

22j V G g L L L g A g σσ

=

-+，可得:30111133

33.421050.1490.196

0.5(0.5)0.12552.0733.421033.4210211.29

V L L L L ---??=-+=-???， 即该绝缘子串需倒挂见图。 4 基础设计

4.1 耐张杆N12基础(1#：148,94.1v h l m l m ==)

1）已知土壤特性资料：亚砂土、硬塑、无地下水。由此查表可得：3

17/KN m γ=，

[]200kPa σ=，上拔角23α=

，

2）电杆上各种垂直下压

3551.029.8

150189.8936.732148.342sin 4577763.6522

143.29N KN

=++++?=??+++??+= 杆重导线重避雷线重拉线下压力钢材重

3）电杆埋深 1.0,0.3h m D m == 杆腿外径，试选底盘规格：1.0×1.0×0.18(3

mm )，底盘重力3959.838714,Q N KN KN =?=≈极限耐压力为392.3，则地盘上土体体积:

2231() 1.0 1.0 1.0V l h h m =-=?=;土体重力: 1.01717G V KN γ==?= ;

总压力：143.29417164.29N N Q G KN ∑=++=++= 许可耐压力校验：

2164.29

164.29[]2001.0

N kPa kPa F σ∑==<=，许可耐压力合格。 底盘强度校验: 极限耐压力392.3KN>总压力164.29KN ，合格。

4）拉线与地面夹角45δ=

，拉线受力77.76T KN =，拉盘埋深h=2.4m 。

（1）经查表可得稳定安全系数1 2.0K =,2 1.3K =取强度安全系数 1.7K =，根据拉力T ，选拉线盘为：0.7×1.4×0.23

mm ，重力4109.840184Q N KN =?=≈,极限拉力206m T KN =。

强度校验：计算拉力 1.777.76132.19206KT KN =?=<,合格。

稳定校验：拉盘斜边短边b ：

sin 0.7sin 450.495o

b b m θ=== 2.4 2.00.6()20.6(0.7 1.4) 2.52h b l m =

取计算埋深为实际埋深：

224

[()tan tan ]163.53

O t G V r h bl b l h h r KN θ==+++=，

由212163.54

sin 77.76sin 4554.98852 1.3

G Q T KN KN K K δ=?=<+=+=

,则满足要求合格。

4.2直线杆Z01基础（4#：280,293v h l m l m ==）

1）土壤特性资料：亚砂土、硬塑、无地下水。由此查表可得：3

17/KN m γ=，[]200kPa σ=。 2）电杆上各种垂直下压力：

N =++++杆重导线重避雷线重拉线下压力钢材重

=74.78KN

3）电杆埋深 1.0,0.4h m D m == 杆腿外径，试选底盘规格：0.8×0.8×0.18(3

mm )，底盘重力2139.8 2.09,Q KN KN =?=极限耐压力为294.2，则地盘上土体体积：

223)0.502V l r h m π=-=；土体重力： 0.502178.53G V KN γ==?= ；

总压力：85.4N N Q G KN ∑=++= 许可耐压力校验：

2

85.4

133.44[]2000.8N kPa kPa F σ∑==<=，许可耐压力合格。 底盘强度校验: 极限耐压力294.2KN>总压力133.44KN ，合格。

4）拉线与地面夹角60δ=

，拉线受力12.5T KN =，拉盘埋深h=1.8m 。

（1）经查表可得稳定安全系数1 1.6K =,2 1.2K =取强度安全系数 1.7K =，根据拉力T ，选拉线盘为

0.3×0.6×0.23

mm ，重力80108000.8Q N KN =?=≈,极限拉力107.91m T KN =。 强度校验：计算拉力 1.712.521.25107.91KT KN =?=<,合格。 稳定校验：50.5t G V KN γ== ，1250.50.812.5sin 6010.8332.231.6 1.2

G Q KN KN K K ?=<+=+=

,合格。 5 结束语

本次设计主要解决了“110KV 金银湖变电站至金银湖工业园区架空送电线路工程”线路设计中对导地线弧垂计算、杆塔型式确定、杆塔室内定位设计及定位后的效验、基础设计等方面问题。可为具有类似电压等级、地形条件、地址条件、气象条件的输电线路设计提供参考。

参 考 文 献

[1] 周振山．高压架空送电线路机械计算．北京：水利电力出版社，1984 [2] 李端祥．高压输电线路设计基础．北京：水利电力出版社，1994

[3] 许建安．35~110KV 输电线路设计．北京：中国水利电力出版社，2003

[4] 中华人民共和国电力行业标准，DL/T 602-1996．架空绝缘配电线路施工及验收规程．北京：中国电力出版社．1996

[5] 中华人民共和国电力行业标准，DL ／T 782-2001．110kV 及以上送变电工程启动及竣工验收规程．北京：中国电力出版社．2001