1、 毕业设计说明书110kV 大新架空送电线路设计学 生 姓 名： 班 级 学 号： 院 、 系 、 部 ： 电力工程学院 专 业： 电气工程及其自动化（） 指 导 教 师： 合作指导教师： 2007 年 06 月 南 京110kV 大新架空送电线路设计- I -摘 要本文从工程设计理论出发，较详细地分析了 110kV 大新架空线路设计中的各种应用的理论和实现方法，内容包括架 空 线 的 应 力 和 弧 垂 计 算 、 杆塔形式的选择、线 路 路 径 选 择 和 杆 塔 的 定 位 、 杆塔荷载的计算及头部尺寸校验、导线的防振设计。本文主要由设计说明书和计算书组成。说明书详细地列出了设计内容、要
2、求及注意事项，给出了相关的设计图纸，计算书详细地列出了设计理论和计算公式。在本次设计中，采用了多种计算机辅助软件。如：Auto CAD2004、MATLAB6、WORD2003 等。并且用 Auto CAD 完成了绝缘子、线夹等金具图和杆塔荷载图的绘制，用 MATLAB 完成了导线避雷线的应力和弧垂的部分计算和曲线的绘制。关键词 输电线路，杆塔塔型，杆塔定位，杆塔荷载南京工程学院电力工程学院毕业设计（论文）- II -AbstractBased upon engineering design of theories, every kind of applied theories and rea
3、lized methods in 110kV Da Xing transmission line design are analyzed in detail. It includes the calculation of stress and sag of transmission line, the selection of tower type, the selection of transmission line route and tower location, the calculation of tower load and the checkout of top head of
4、size and the shockproof design of transmission line. This disquisition is constituted mainly by design of paper and calculation paper. The design paper lists design of contents、requests、announcements and correlative blueprints in detail, the calculation paper lists design of theories and calculation
5、 formulas in detail.In this design, I adopt various assistant softwares. Such as: Auto CAD2004、MATLAB6、WORD2003 and so on, and the blueprints of insulators、clamps and tower load are accomplished by Auto CAD2004, the fractional calculation and blueprints of stress and sag of transmission line are acc
6、omplished by MATLAB6.Key Words power transmission, tower type, tower location, tower load TPm110kV 大新架空送电线路设计- III -目 录摘要Abstract 1 绪论.12 说明书.22.1 架空线的应力和弧垂计算.22.2 杆塔形式的选择.82.3 线路路径选择和杆塔的定位.132.4 杆塔荷载的计算及头部尺寸校验.162.5 导线的防振设计.243 计算书263.1 架空线的应力弧垂计算.263.2 避雷线的应力弧垂计算.633.3 杆塔定位的计算.833.4 塔头尺寸的校验853.5 耐
7、张杆荷载计算893.6 导线避雷线的防振设计.954 结论97谢辞.98参考文献98附录 1 外文资料翻译99A1.1 译文：模拟风力发电、太阳能发电供电系统 .99A1.2 原文：The simulation of photovoltaic power generation and wind power generation on the hydrid electricity supply system102附录 2 附图.106A2.1 直线杆塔 110S-Z-20A107A2.2 耐张杆塔 110S-N-18A.108A2.3 直线杆单导线单联悬垂绝缘子串组装图109A2.4 耐张塔单导
8、线单联悬垂绝缘子串组装图110南京工程学院电力工程学院毕业设计（论文）- IV -A2.5 导线应力曲线图111A2.6 导线弧垂曲线图.111A2.7 避雷线应力曲线图112A2.8 运行情况112A2.9 运行情况.113A2.10 断线情况.113A2.11 安装情况.114A2.12 挂线荷载.114110kV 大新架空送电线路设计- 1 -1 绪论架空送电线路设计的目的，意义在于培养和提高我们大学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能，分析与解决工程实际问题的能力和进行科学研究的初步能力；培养我们独立工作能力、创新能力，以及理论联系实际和严谨求实的工作作风，使得我们经过了几年的
9、系统的理论知识学习后，学习如何应用这些理论知识去解决工程实践问题的过程，这个过程是对所学理论知识的复习巩固、深化和应用。使我们全方位能力有所提高，如调查研究，收集、查询和阅读中外文献资料；综合运用专业理论与知识分析解决实际问题；能进行定性、定量相结合的独立研究与论证；制定实验方案，选用合适的仪器设备并能进行安装、调试、测试，对实验数据进行采集与分析处理；设计、计算与绘图能力，包括使用计算机的能力；逻辑思维与形象思维相结合的文字及口头表达能力；撰写设计说明书或毕业论文的文字表达能力。对于我们输配电专业方向的学生来说，由于绝大多数将从事线路的设计、施工、运行维护与管理方面的工作，毕业设计可以使我们
10、对本专业在国内外的发展现状，技术所平有所了解，又使我们具有了一定的工程实践意识，为今后工作奠定了基础。随着世界各国工业迅猛发展，要求电力也越来越迫切，由于火电厂装电容量越来越大，便使输电线路技术朝着高电压、大容量、远距离的目标不断进步。20世纪后半业发展更加迅速。1952 年瑞典首先采用 380kV 输电电压， 1954 年美国354kV 线路投运，1956 年前苏联建成伏尔加河水电站至莫斯科的 400kV 线路 并于 1959 年升压到 500kV。进入 60 年代欧洲各国普遍采用 380kV 级输电电压，北美和日 本则建设大量 500kV 线路。以后加拿大、前苏联和美国又相继建成一批735
11、765kV 线 路。亚洲、非洲、拉丁美洲和大洋洲许多国家都建设了 330-500kV 线路。300-750kV 超 高压（EHV）线路已在各国主干电网和国际互联网中广泛采用。我国从 1974 年开始试验研究 500kV 输电线路， 80 年代初建成第一条平武 500kV 以来到现在、东北、华北、中南、西南及华南地区（西北地区为330kV 系统），有 15000 多 km 超高压线路在运行。21 世纪我国建成了长江三峡水电站，将研究多回路 500kV 线路，同时也要着手研究 1000kV 特高压输电线路。本课题将重点分析如何在架空送电线路设计中合理地配置导线、避雷线、杆塔、金具等一系列具体电力器
12、材，通过利用计算机辅助软件完成对整条线路设计南京工程学院电力工程学院毕业设计（论文）- 2 -的校验和绘制相应的应力弧垂曲线图、金具图及杆塔荷载图，以期能满足国家规定的安全要求。 2 说明书2.1 架空线的应力和弧垂计算2.1.1 设计用气象条件2.1.1.1 概述架空线常年暴置于大自然中，经受各种恶劣气候的影响。为了保证其安全运行，必须使之在结构强度和电气性能等各方面能够很好地适应自然界的气象变化，以保证送电线路的安全运行 1。所谓设计用气象条件，是指那些与线路的电气强度和机械强度有关的气象参数，如风速、覆冰厚度和温度，称为设计用气象条件三要素。在线路设计过程中，必须对沿线的气象情况进行全面
13、的了解，详细搜集有关气象资料，设计过程中应搜集的所需气象资料及主要用途见表 2.1。表 2.1 气象资料及用途表搜集内容 用途最高气温计算电线最大弧垂，使电线对地面及其他物体保持一定的安全距离最低气温电线可能产生最大应力，检验绝缘子串上扬或电线上拔及防振计算等年平均气温防振设计，一般用平均气温时电线的应力作为计算控制条件历年最低气温月的平均气温 计算电线或杆塔安装、检修时的初始条件最大风速及最大风速月的平均气温 风荷载是考虑杆塔和电线强度的基本条件地区最多风向及其出现频率 用于电线的防振、防腐及绝缘防污设计雷电日数（或小时数） 防雷计算用电线覆冰温度杆塔及电线强度设计依据，验算不均匀覆冰时电线
14、纵向不平衡张力及垂直布置的导线接近距离雨天、雪天、雾凇天的持续小时数 计算电晕损失时的基本数据110kV 大新架空送电线路设计- 3 -土壤冻结深度 用于杆塔基础设计常年洪水位及最高航行水位气温 确定跨越杆塔高度及验算交叉跨越距离2.1.1.2 设计用气象条件的组合风速、覆冰厚度和大气温度是架空线路设计中要考虑的主要因素，它们的取值方法称为气象条件的组合。气象条件的组合，除了应合理反映自然规律的变化外，还要考虑技术经济上的合理性及设计计算上的方便性。高压架空输电线路，计算用气象条件组合主要有以下几组：(1) 线路正常运行情况下的气象条件组合1. 设计最大风速，无冰和相应的大气温度。2. 覆冰，
15、相应风速，气温-5。3. 最低气温，无冰，无风。4. 最高气温，无冰，无风。(2) 线路安装和检修情况下的气象条件组合因为通常在六级以上大风时不能进行施工安装工作，故其组合是风速10m/s，最低气温月的平均气温，无冰。(3) 外过电压时的气象条件组合1. 当设计塔头尺寸，计算导线风偏对凸出物的距离时，其组合为：外过电压温度 15，相应风速。2. 用于验算档距中央、导线与避雷线间的距离，需满足 S0.012L+1 的要求，其组合为：外过电压温度 15，无风。其中，S 为导线与避雷线间距离，m；L 为档距，m。(4) 线路断线事故情况下的气象条件组合一般地区，无风，无冰，历年最低气温月的日最低气温
16、平均值。重冰区（覆冰厚度 20mm 以上），无风，有冰，气温-5。(5) 线路耐振计算用的气象条件组合由于线路微风振动一年四季中经常发生，故控制其平均运行应力的组合气象条件为：年平均气温，无风，无冰。(6) 内过电压的气象条件组合内过电压即操作过电压，其计算组合为：年平均气温，无冰，0.5 倍最大风速不低于 15m/s。2.1.1.3 典型气象区典型气象区作为一种计算气象条件，简化了一个地区的设计工作，便于开展标准化工作。根据我国各地区气象条件的情况，以影响输电线路设计最大的三个南京工程学院电力工程学院毕业设计（论文）- 4 -因素：风速、温度、覆冰厚度作为整理条件，进行了归纳合并，形成了我国
17、九个典型气象区，本设计中典型气象区为 V 区，具体的参 数 见 表 2.2。表 2.2 气象区 V 区代表情况 大气温度（） 风速（m/s） 覆冰厚度（mm）最高温 40 最低温 -10 覆冰 -5 10 10最大风 10 30 安装 -5 10 外过电压 15 10 内过电压、年均温 15 15 2.1.2 架空线的物理特性和机械特性2.1.2.1 架空线的物理特性和机械特性本设计中给出的导线型号为 LGJ95/20，其详细数据如下表 2.3表 2.3 导线型号截面积A(mm2)导线外径d(mm)温膨系数(1/)弹性模数E(MPa)伸长系数 =1/E导线单位长度质量(q)瞬时破坏应力 p=Tp/A安全系数K113.96 13.8718.810-675511 1.3210-5 408.9 326.43 2.52.1.2.2 架空线的最大使用应力和年平均运行应力(1) 架空线的最大使用应力架空线的最大使用应力又称许用应力，是指架空线弧垂最低点所允许使用的最大应力，应按下式计算为（2.1）kpmax
