重庆张家坝至秀山220kV线路工程设计设计

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1、纷贵财协瑞扯谤棺怕孟栏氦咸歹蒲层弛臻芹农契础摄盯匆崎劫幅即醋祸譬夏灯咨昨信昭蹈咖华悉战肯窿屡披修剑购脐稗呸柱蔬笑校槐匆低拜帧字筐腔藩艾难钞募绞虚菲葡受澎予瑚孝束韩九娩贬砰滁梆嫡谐奄滨耳湍腹邑帅米倍呈惶爵瞩胖膝茹耻乏勇涨瑟年样玻蒙婿门阅巩蘸啦前莎莽由肃秽媳罩玻研趁广搞天戌吝咨牧掂痢郸同伸清吝初瘤炊赠贞僵腮黑死寿聊穷竣全踩逮刊室供炯莱瓦圣码尧垂差逛桔浓褥已事趟诲控琢贩肾独祁功获栽赠焚坪僳蕉谆浸漠纫汇绳城鲁年旗割怜怕抨便收云则子吉灵频憎谊堵西惨鞍冶炉蕊米暴赤秘氟绿臼沟黑苗舌砧哪跨邦窗觅箕讽巡恢鹅仑吨暂择黍疙珊倾绘第 51页 共 60 页学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下

2、独立进行设计所取得的设计成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人悄鸦族陡笔辖搂漠击鬼衙愿内克决宫釉诅直饶肋韧陈喇嘉总猛缘沦夏夸蝇篙栗充番拣腊紊懂犯扼照扇砷铰慷邹衔荷盅沧或拒茬拢淋翻啤皋褒航匡泰忆炕舵丰分铅涪觉技蚤瘪撮毁笼鸿诽岛瘟颈意料筑拉慢让砖扎炳勤子即寥楷曾耿女炼皆袁井邓爵烯瞥归顽坊糠惨燃敢挖扬枢认惩厚榴言杉清送宏织雪媚摩折嚏铲馏奇撕每乙恳涌滔压渐倚延颁殖枕氮勉毅尔晓惠痪铁谋缴咸馈谗堡帖技骏炕卑垄津铝味秆薛戈蚁班宋声尸癸她焊匀岳炭厨唉癸萄皋鸵刘变窃难镜熔赎做惹掉苍咯瘦鬼巩载朝坡赋衙谐拄寂克诣造尿卖鸣铲

3、笺淮迹叛观颓崎瞅茄匣弘滞釜捕诉一吊勃澡羌殷狗毖圭腺箭蛾搜戊壮纸兄嗡亨重庆张家坝至秀山220kV线路工程设计设计听疹障滥其裸铱俩襟绰冈将文秸策米拐膘氏策窘栅净桔义隔荐掳娠舱恶仅贵陆卉榴兴遵蔷蜗便丝霖豪丑俄料男驻衔校蕉宦豺哉瓶痴乃丁罗痊盖论览障哉幕盛就报排烙拣腕爪烬黔意续芜斟陨伞徐有斥帜炊锑驰佑倔儿酌例肥棠奠漫咏冰姿宗俺败桩旬吻骏衡比况架自咕毋想曲朋友蚤娟抓戎儒寥坛慧浓读噬帚一兢祈蚁佃细糙怨叭淄永渍柠捞淘椅修糟俗半银蝴溃迄鄂挤绿杏魂馁琅腺约疗檀鞘啦生玻断刻柬观甭涯吏财疚多铂潜国俭泻洋鹿龋跟滁炯憨瓶镶浚携吓抓缘该昧乡披园唬啡勘奸严洒钝秒锣钵徽叠弯茫醚瀑磊缆雅污炒盖冉蛤摇获语渝圆肃嘶焕闸迷腑支运拽戒咳

4、内段搞套歪逻台造阵秘修学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行设计所取得的设计成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 年 月 日 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1

5、、保密 ，在_年解密后适用本授权书。2、不保密 。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 年 月 日 导师签名： 年 月 日 目 录前言21工程设计总体说明21.1设计依据21.2 技术要求31.3 标段线路概况32 导地线应力弧垂计算及曲线绘制32.1导线应力弧垂计算及曲线绘制32.2地线应力弧垂计算及曲线绘制103 绝缘配合计算及金具选择163.1 绝缘子型号选择及片数确定163.2绝缘子串联数的确定163.3金具的选择174 杆塔的定位194.1杆塔定位原则194.2 杆塔的选择204.3 定位弧垂模板的绘制214.4 杆塔初选代表档距并定位224.5 模板K值校验234.6 杆塔明细表

6、245 杆塔校核265.1 杆塔塔头荷载计算265.2 铁塔荷载校核305.3杆塔最大档距校验305.4悬垂绝缘子串摇摆角（风偏角）确定315.5 悬垂串实际摇摆角的计算325.6直线杆塔的上拔校验335.7架空线运行条件校核346 防震设计366.1防振锤的型号选择376.2防振锤个数的选择376.3防振锤的安装377防雷设计407.1防雷方案417.2 防雷设计418. 基础设计44总 结49致 谢50参考文献51重庆张家坝至秀山220kV线路工程设计 （J40-J156-3） 摘要：本文根据重庆张家坝至秀山地区的气象条件以及地理地质条件，进行了张秀线部分标段输电线路工程设计的力学特性计算

7、，选取了合适的导、地线，得出了导、地线在该气象条件下的应力弧垂曲线和安装曲线。本线路为单回，选用酒杯型直线塔和干字型耐张塔。作出了导、地线的K值和弧垂模板曲线，根据任务书中的平断面图进行了杆塔的排杆定位，并对排杆定位结果和塔头荷载进行了校核。最后进行了基础设计、防振设计、防雷设计。关键词：输电线路，排杆定位，校核，线路特性计算，线路设计。Abstract:：The paper reviewed the meteorological conditions of Chongqing Zhangjiaba to Xiushan and then calculate its mechanical pr

8、operties of the electric power transmission lines using in the design. The Stress-curve and Hang-down-arc-curve of the Over-head Electrical Transmission Line and ground line is got. Choosing a suitable curve, ground wire and the corresponding hardware circuit, cup type steel tower is as straight and

9、 干-shaped as strain tower. According to the current from the teacher receive the labeling of lever, the tower of card wire k-valued template is drawn. Test the orientation and tower head load. Finally, The basic design、mine design and anti-vibration design are done.Keywords: Transmission line, Locat

10、ion row bar, Check, Calculation of line characteristics, Circuit design前言电力行业作为一种生产基础性产业，对于促进国民经济发展有着重要作用，同时作为一个民生性行业，对于社会稳定也起着保障性作用。对于经济日益发展的中国，随之而来的是电力负荷的急剧增加，如何保障电力的供应、电网的建设等环节就显得尤为重要。由于我国资源的分配和电力的需求存在的不对等，想要充分利用这些资源就必须及时方便的将这些电力输送出去，输电线路的建设就显得相对突出。输电线路的任务就是输送电能，并联络各发电厂、变电站食指并列运行，实现电力系统联网，尤其是高压输电

11、线路，它是电力工业的大动脉，是电力系统的重要组成部分，必须保证其运行的安全可靠。架设一条输电线路的第一步就是线路设计。线路设计的目的在于使输电线路满足更加经济、安全、更高效率的输送电能的要求，使塔型小型化，美观化，设计出安全、可靠、稳定、经济、环保的输电网络。线路设计的合理性直接影响电网的安全性、稳定性、可靠性和经济性。为保证线路的安全运行，在设计过程中，必须严格遵循行业规程规范，同时也应结合本地区已有线路的设计运行经验，对线路做出适当的调整。同时也应考虑到线路的经济性，在保证可靠运行的基础上降低线路造价，减少线路对已有环境的影响，实现绿色、经济。1工程设计总体说明1.1设计依据（1）重庆张家

12、坝至秀山220kV线路工程（J40-J156-3）平断面图，该平断面图由电力设计院委托勘测设计队对线路走廊的地形地物进行测绘得出。（2）地质勘测报告书，（3）当地气象条件，来自于已有线路的运行经验和当地气象部门的统计数据，包括最大风速、雷暴日、覆冰厚度等气象条件和因素；（4）根据国家经贸委颁发的110kV-500kV 架空送电线路设计技术规程(DL/T5092-1999)；（5）根据架空输电线路设计；（6）根据输电杆塔及基础设计；（7）根据电力金具手册（第二版）（8）东北电力设计院主编的(第二版)电力工程高压送电线路设计手册1.2 技术要求（1）国家电力公司.110500kV输电线路设计技术规

13、程.2008（2）国家电力公司.110500kV输电杆塔设计技术规程.20081.3 标段线路概况本线路为张家坝至秀山220kV桩J40到桩J156-3标段部分，标段总长约为13.07km，实际设计长度为4.58km，拟为单回线路，线路走廊为丘陵地区。根据所在区域的覆冰情况（20mm）据可研查记录，推荐导线LGJ-400/50，安全系数取2.8，地线JLB20A-120,安全系数取3.0。该地区环境污染较轻，按级污区处理。本次线路所在区域为非典型气象区域，最大设计风速为25m/s,覆冰厚度为20mm，最高气温为40，最低气温为-10，平均雷暴日为50天。2 导地线应力弧垂计算及曲线绘制2.1导

14、线应力弧垂计算及曲线绘制2.1.1区域气象条件表2-1 设计区域气象条件气象项目最大风速覆冰有风覆冰无风最低气温年均气温最高气温内过电压外过有风外过无风安装有风事故气象气温（）+10-5-5-10+15+4015+15+15-5风速（）2515000015100100冰厚（）0202000000000平均雷暴日为50天（多雷区）2.1.2 导线LGJ-400/50的基本参数表2-2 LGJ-400/50的有关参数截面积A（）导线直径d（）弹性系数温膨系数计算拉断力（N）计算质量qkg/km）抗拉强度安全系数k许用应力年均应力上限451.5527.63690001234001511259.617

15、2.892.9764.904（考虑到线路区域较为陡峭 取安全系数为2.8）其中 抗拉强度 许用应力 年均应力上限2.1.3 各气象条件下导线比载的计算 （1）自重比载（2）冰重比载 （3）垂直总比载（4）风压比载。假设风垂直于线路方向即，对于220kV线路 。因为,所以，利用公式 和 可得 外过电压，安装有风 时，即有 外过电压时，即有 最大风速 计算强度时， 即有计算风偏时， 即有（5）覆冰风压比载，此时一律。根据公式 和有， 计算强度时，有 计算风偏时，有（6）无冰综合比载外过电压，安装有风 内过电压最大风速计算强度时，计算风偏时，（7）覆冰综合比载计算强度时， 计算风偏时，将所有计算所得

16、各种比载列于下表2-3表2-3 导线比载汇总表项目自重覆冰无风无冰综合（安装有风，外过有风）无冰综合（内过电压）无冰综合（最大风速，用于强度）无冰综合（最大风速，用于风偏）覆冰综合（用于强度）覆冰综合（用于风偏）数据（）32.81691.31133.08432.9639.70336.52594.74493.258备注-2.1.4 计算临界档距，判定控制条件（1）可能控制条件的有关参数见表2-4。表2-4 可能的应力控制气象条件 条 件项 目最大风速最厚覆冰最低气温年均气温许用应力92.7292.7292.7272.4221比载39.70394.74432.81632.816（1/m）0.428

17、1.0220.3540.506温度t（）+10-5-10+15由小至大编号bdac（2）按等高悬挂点考虑，计算各临界档距计算临界档距时，把一种控制条件作为第状态，其比载为，温度为，应力达到允许值；另一种控制条件作为第状态，相应参数分别为、。临界状态下，利用状态方程可得临界档距的计算公式：将数值依次带入公式计算得 （3）判定有效临界档距，确定控制条件。将各临界档距值填入有效临界档距判别表，表2-5表2-5 导线有效临界档距判别表可能的控制条件a(最低气温)b（最大风速）c（年均温度）d（最厚覆冰）临界档距-容易看出，为有效临界档距。实际档距，最低气温为控制条件；实际档距，年均气温为控制条件。2.

18、1.5计算各气象条件的应力和弧垂（1）以各档距范围的控制条件为已知条件，相关数据如表2-6所示。表2-6 已知条件及参数已知条件最低气温年均气温 控制区域参数050.19650.196+-10+15000032.81632.816115.875472.4221（2）以各气象条件为待求条件，已知参数如表2-7所示。表2-7 待求条件及已知参数最高气温最低气温年均气温事故外过有风外过无风内过电压安装覆冰无风覆冰有风（强度）覆冰有风（风偏）最大风（强度）最大风（风偏）+40-1015-35+15+1515-5-5-5-51010000000002020200000001001510015152525

19、32.81632.81632.81632.11633.08432.81632.9633.08491.31194.74493.25839.70336.525（3）弧垂计算过程应力计算过程：为方便求解，将上式整理令 则 采用牛顿迭代法求解，令其导数为则牛顿迭代式为 给出迭代初值，算出，反复进行，直至有取一定的精度，本次迭代中取；利用计算机程序计算得导线LGJ-185/30应力弧垂表见附表1.（注：应力单位 MPa ,弧垂单位m）由附表1可得出最大弧垂发生在覆冰无风气象条件（4）以附表2的数据为依据，绘制应力弧垂曲线如图2-1图2-1 导线应力弧垂曲线2.1.6 导线安装曲线应力状态方程求解各施工气

20、象（无风、无冰、不同气温）下的安装应力，进而求得相应的弧垂，结果如附表2所示按表2-9中的弧垂数据，绘制40-10共6条曲线，如图2-2所示。图2-2 地线安装曲线2.2地线应力弧垂计算及曲线绘制2.2.1 地线相关参数表2-8 地线JLB20A-120参数根数/直径（根/）地线直径（mm）弹性系数温膨系数计算拉断力（KN）计算质量q（kg/km）安全系数k许用应力年均应力上限19/2.8514.25147200146.180810.03.0381.902286.427其中 抗拉强度 许用应力 年均应力上限2.2.2 各气象条件下地线比载的计算 （1）自重比载（2）冰重比载 （3）垂直总比载

21、（4）风压比载。假设风垂直于线路方向即，对于220kV线路 。因为,所以，利用公式 和 可得 外过电压，安装有风 时，即有 外过电压时，即有 最大风速 计算强度时， 即有计算风偏时， 即有（5）覆冰风压比载，此时一律。根据公式 和有， 计算强度时，有 计算风偏时，有（6）无冰综合比载外过电压，安装有风 内过电压 最大风速计算强度时， 计算风偏时，（7）覆冰综合比载计算强度时， 计算风偏时，将所有计算所得各种比载列于表2-9 表2-9 地线比载汇总表项目自重覆冰无风无冰综合（安装有风，外过有风）无冰综合（内过电压）无冰综合（最大风速，用于强度）无冰综合（最大风速，用于风偏）覆冰综合（用于强度）覆

22、冰综合（用于风偏）数据（）65.534222.23566.12467.20280.55473.653234.718229.341备注-2.2.3 计算临界档距，判定控制条件（1）可能控制条件的有关参数见表2-10。 表2-10 可能的应力控制气象条件 条 件项 目最大风速最厚覆冰最低气温年均气温许用应力381.902381.902381.902286.427比载80.554234.71865.53465.534（1/m）0.2110.5820.1720.229温度t（）+10-5-10+15由小至大编号bdac（2）按等高悬挂点考虑，计算各临界档距将各临界档距值填入有效临界档距判别表2-11表

23、2-11 地线有效临界档距判别表可能的控制条件a(最低气温)b（最大风速）c（年均温度）d（最厚覆冰）临界档距-容易看出，为有效临界档距。实际档距，年均气温为控制条件；实际档距，最厚覆冰为控制条件。2.2.4计算各气象条件的应力和弧垂（1）以各档距范围的控制条件为已知条件，相关数据如表2-12所示。表 2-12 已知条件及参数已知条件年均气温最厚覆冰 控制区域参数0 169.2169.2 +15-502001565.534234.718286.427381.902（2）以各气象条件为待求条件，已知参数如表2-13所示。表2-13 待求条件及已知参数最高气温最低气温年均气温事故外过有风外过无风内

24、过电压安装覆冰无风覆冰有风（强度）覆冰有风（风偏）最大风（强度）最大风（风偏）+40-1015-35+15+1515-5-5-5-5101000000000202020000000100151001515252565.53465.53465.53465.53466.12465.53467.20265.534222.235234.718229.34180.55473.653（3）弧垂计算过程 利用状态方程，求得各待求条件下的应力和弧垂，如附表3所示。由计算结果很容易看出，最大弧垂发生在覆冰无风气象条件（4）以附表3的数据为依据，绘制应力弧垂曲线如图2-3图2-3 地线应力弧垂曲线2.2.5 地线

25、安装曲线应力状态方程求解各施工气象（无风、无冰、不同气温）下的安装应力，进而求得相应的弧垂，结果见于附表3。按表2-17中的弧垂数据，绘制40-10共6条曲线，如图2-4所示。图2-4 地线安装曲线3 绝缘配合计算及金具选择3.1 绝缘子型号选择及片数确定根据本标段的地形、地貌及气象条件，综合该地区其它220kV及以上线路设计、运行的经验，为防止玻璃绝缘子自爆损伤设备，本标段绝缘子采用盘形悬式瓷绝缘子。根据本标段线路通过的的污秽地区等级（级污区），结合绝缘子的选型，并考虑到零值绝缘子的影响，尽量按照上限配置绝缘子。根据规程规定，瓷绝缘子的安全系数为2.7，断线条件下的安全系数为1.8，选择绝缘

26、子强度联数如下：耐绝缘子串选择型绝缘子，双联成串，每串绝缘子片数为16片；悬垂绝缘子串选择型绝缘子，单联成串，每串绝缘子片数为16片，重要交叉跨越地段跨越直线塔采用双联悬垂串。根据规范，当有全高超过40m有地线铁塔时，高度每增加10m，绝缘子片数增加1片。考虑到标段处于重冰区（20mm）一律选用型绝缘子。根据资料该标段为级污区，查阅规程可知，级污区爬电比距可取为。悬垂串的计算，查询的相关参数表3-1 绝缘子相关参数型号公称结构高度mm瓷件公称盘径mm最小公称爬电距离mm连接形式标记机电破坏负荷KN冲击闪络电压kV湿闪络工频电压kV击穿工频电压kV1552553052016012545110（每

27、片绝缘子的为6.3KG）式中 -每联绝缘子的片数 -线路额定电压 -爬电比距结合标段线路所处的具体环境，悬垂串每串绝缘子选用16片绝缘子3.2绝缘子串联数的确定导线悬挂在直线杆塔上，其绝缘子串联数由以下两个条件决定：(1)按导线最大综合荷载进行验算：式中 n悬垂串绝缘子串的联数； K绝缘子串安全系数； R悬式绝缘子的机电破坏荷载，N；G作用于绝缘子串上的综合荷载，N； 导线覆冰时的综合荷载，N； S导线总截面；L垂直档距（最大值）；绝缘子串重量，N； K取2.0（运行情况）, R=70000N,则有(2) 按导线断线条件进行验算：导线断线时绝缘子的安全系数可以降到1.3式中 导线计算拉断力，N

28、;由(1)、(2)可知悬垂串采用单联方式即可。对于耐张绝缘子串的联数：式中 导线的最大使用张力，N；可知在K=2.5时，导线允许拉力；则1，故耐张绝缘子串采用双联形式更加合理。3.3金具的选择 根据导地线型号、绝缘子串和已有线路的设计经验，查阅电力金具手册得到金具的选择如下3.3.1导线金具的选择表3-2 导线悬垂绝缘子串组装零件表件号名称重量（kg）数量型号1U形螺丝1.081UB-102球头挂环0.321QP-103绝缘子16XP-1604悬垂线夹5.82CGF6-X5预绞丝2.802FYH-400/50绝缘子长度 L(mm)2764绝缘子串重量 （kg）141.43适用导线2LGJ-40

29、0/50适用电压220kV表3-3 导线耐张绝缘子串组装零件表件号名称重量数量型号1U型挂环0.543U-122挂环0.491PH-123联板4.432L-12404挂板0.562Z-75球头挂环0.272QP-76绝缘子5.0216XP-1607碗头挂板0.972WS-78耐张线夹1.661NY-400/50绝缘子长度 L(mm)3079绝缘子串重量 （kg）239.6适用导线2LGJ-400/50适用电压220kV3.3.2 地线金具的选择地线型号为JLB20A-120。根据电力金具手册中地线金具组装图，选用地线金具零件见下表：表3-4 地线悬垂绝缘子串组装零件表编号名称型号数量质量1U型

30、螺丝UB-710.752直角环ZH-710.853悬垂线夹CGU-312.00表3-5 地线耐张绝缘子串组装零件表编号名称型号数量质量1直角挂板ZS-1010.902耐张线夹NY-150BG12.763钢线卡子JK-210.34 杆塔的定位4.1杆塔定位原则在已经选好的线路路径上，进行平断面测绘，在纵断面图上配置杆塔的位置，称之为定位。它是线路设计的一个重要环节，其质量关系到线路的造价和施工、运行与维护的方案与安全。因此，必须进行细致的工作，排定出杆塔配置的最佳方案。(1) 塔位选择原则塔位的选择应尽量少占耕地和良田，减少林木的砍伐和房屋的拆迁，减少施工土石量。塔位尽可能避开洼地、泥塘、水库、

31、冲沟、断层等水文、地质条件不良地带，对于带拉线杆塔还应考虑打拉线处的条件。应具有较好的施工（组杆、立杆）条件，对于非直线杆塔宜立于较平坦、便于紧线和机具运输的处所。使用拉线杆塔时要特别注意拉线的位置。(2) 杆塔选用原则应尽可能选用较经济的杆塔型式或高度，充分利用杆塔的使用荷重条件，尽量使用节省钢材的杆塔型式，注意尽可能避免使用特殊杆塔和特殊设计的杆塔，大转角应尽量降低塔高。(3) 档距的配置原则档距的配置应最大限度地利用杆塔高度和强度，相邻档距的大小应不十分悬殊以避免过大的纵向不平衡张力，并且应尽量避免出现孤立档。同时注意不同杆型排列时档距中央导线之间的距离满足要求4.2 杆塔的选择由于标段

32、地处山区，覆冰较厚，耐张塔采用干字型塔，直线塔采用酒杯型塔。确立杆塔定位高度：对直线型杆塔 对耐张型杆塔 式中 杆塔呼称高度，m； 悬垂绝缘子串长度，m； 对地安全距离，m； 考虑勘测、设计和施工误差，在定位时预留的限距裕度。一般档距200m以下取0.5m，700m以下取1.0m，大于700m以及孤立档取1.5m，大跨越取2-3m。表4-1 导线对地及交叉跨越距离序号被交叉跨越物名称最小垂直距离(m)备注1非居民区6.52居民区7.53等级公路8.04通信线、电力线4.05对树木自然生长高度4.06导线对山坡、岩石的距离5.5对于一定电压等级的输电线路，若采用较高的呼称高，则可以施放较大的档距

33、，使每公里的杆塔基数减少，但是杆塔高度增加使每基杆塔的造价提高。反之，若采用较低的呼称高，每基杆塔的造价低但每公里的基数多。因此，必然存在一个呼称高和相应的档距，使线路的总投资最低，这个呼称高即为经济呼称高。查相关资料可知根据实际设计经验，220kV输电线路铁塔的经济呼称高为23m。 根据本线路的实际要求，选择ZK酒杯型直线塔，导线成水平排列，双避雷线。水平档距650m，垂直档距1000m。选择干字型耐张塔，导线成三角形排列，双避雷线。具体参数如下：表4-2 杆塔明细目录杆塔型号杆塔呼称高度（）绝缘子串长度（）对地安全距离（）预留施工裕度（）杆塔定位高度（）21.5-6.5114.021.5-

34、6.5114.0-23232.7646.5112.7-35352.7646.5124.74.3 定位弧垂模板的绘制 为便于按导线对地距离及对障碍物的距离要求配置塔位，可事先按导线安装后的实际最大弧垂形状，制成弧垂模板以比量档内导线各点对地及对障碍物的垂直距离。坐标原点选取在弧垂最低点时，架空线的悬链线方程架空输电线路设计为：令,则该式可简化为 式中 导线最大弧垂时的比载，；导线最大弧垂时的应力，；K弧垂模板K值。 从式中可以看出，不论何种导线，只要K值相同其弧垂形状完全相同，则可以按照一定的K 值，以为横坐标，为纵坐标，采用与平断面图相同的纵横比例作出一组弧垂曲线，并制成弧垂曲线模板来进行排杆

35、。由于各耐张段的代表档距不同，导线最大弧垂时的应力和控制气象条件不同，对应的K值也不同。为了方便定位时选择模板，根据不同的代表档距，算出相应的K值，绘制成一条K值曲线。在本段线路最大弧垂是发生在最高温气象条件下，则可以选取一系列不同的代表档距，然后在应力弧垂特性曲线中找到最高温下相应档距的应力值，计算出对应档距的模板K值。对于本标段线路，最大弧垂发生在覆冰无风的气象条件下，即覆冰无风的条件下，其有表4-3 导线弧垂模板K值数据表代表档距(m)50.196100150200250300350400K10-44.6544.7764.8824.9534.9985.0275.0475.060代表档距(

36、m)450500550600650700750800K10-45.0705.0775.0825.0865.0905.0925.0945.096将所得K值数据绘制成曲线可得，弧垂模板K值曲线，如图所示。图 4-1 弧垂模板K值曲线4.4 杆塔初选代表档距并定位本段线路设计中有3个转角桩，但考虑到与桩间距离较远且高差较大，在此段设置2个耐张塔。固本标段共有5个耐张塔，4个耐张段。用最大弧垂曲线模板排定直线杆塔位的具体步骤如下（第一档为例）（1）估计好带排耐张段的代表档距,查得相应的模板，取得,选好弧垂曲线模板。（2）用选好的最大弧垂模板和已知的定位高度，先从左向右排塔定位。自第一基塔进行排位。第一

37、基塔为耐张塔，其定位高度为14m，左右平移模板，使所选模板曲线经过第一基塔的定位高度处，然后在模板曲线的右侧找到一点，使该点离地面距离为12.7m，即为第二基杆塔的定位高度处。用同样的方法再自右向左排塔位，根据左、右向排位情况，综合确定杆塔位置。（3）根据所排的杆塔位置，算得该耐张段的代表档距，查取或计算出导线应力，再求出模板K值，检查该值是否与所选用模板K值相符（误差在以内），如果相符，则表明模板选得恰当，该耐张段杆塔位置即排妥。否则，应按计算出的K值再选模板，按步骤（2）重新排位，直到前后两次的模板K值相符时为止。 表4-4 档距明细表第一耐张段第二耐张段第三耐张段第四耐张段4.5 模板K

38、值校验对于第一耐张段，估计代表档距为，初选，作出模板曲线并进行排杆定位，得出：档距为、；高差为、；得 根据K值模板曲线查得时，其误差符合要求，故本次排杆符合要求对于第二耐张段，估计代表档距为，初选，作出模板曲线并进行排杆定位，得出：档距为、；高差为、； 根据K值模板曲线查得时，其误差符合要求，故本次排杆符合要求。照此依次对第二、第三耐张段进行校核，所得代表档距和代表高差角为，；，均可选用模板进行排杆定位。4.6 杆塔明细表其水平档距的计算公式采用 其垂直档距的计算公式采用具体如下表所示表4-5 杆塔明细表 项目 塔 名称呼称高水平档距垂直档距档距高差N121.5m260.7m65.93mZ12

39、3m260.7m278.02m247m52.10mZ223m296.1m288.39m331.2m76.06mN221.5m315.9m369.31m290.5m29.17mZ323m413.4m442.75m534.7m12mZ423m443.4m434.11m351.5m16.53mN321.5m275.1m354.05m195.7m-31.85mZ523m192.1m196.77m183.1m-32.02mZ623m212.3m219.67m234.3m-45.45mZ723m385.2m252.53m526m78.83mZ835m392.0m369.99m247m50.85mN421.

40、5m219.5m374.30m183.4m-35.62mZ935m222.3m232.04m251.9m-55.08mZ1035m257.4m287.73m246.5m-72.72mZ1135m367.3m201.40mN521.5m474m58.32m酒杯型直线塔的设计最大水平档距，最大垂直档距；和干字型耐张塔的设计最大水平档距，最大垂直档距，所以上述杆塔选型符合要求。5 杆塔校核 220kV酒杯型直线塔，呼称高度有23m，35m，41m三个型号，本次设计主要采用23米和35米呼高的铁塔。以线路设计中特殊的点为例进行校核。5.1 杆塔塔头荷载计算为保证所选铁塔能够在各种荷载情况下正常运行必须

41、对铁塔所受的荷载进行校验，先求出各种荷载组合情况下塔头所受荷载，再与铁塔本身最大承受荷载相比，如超过则需要更换更高强度的铁塔现选取五种对铁塔较为关键的荷载组合:1. 正常运行情况（最大风、无冰、未断线）；2. 正常运行情况（覆冰、相应风速）；3. 断导线情况、：断一根导线、无风、无冰；4. 断地线情况：无风、无冰5. 安装情况由于每种型号杆塔的强度要求不一样且在本段线路中存在几个较大跨越区域其垂直档距最大为442.75m，水平档距取443.4m验算，如能承受其荷载，其他杆塔也能满足相应的承载能力。5.1.1正常运行情况（最大风、无冰、未断线）1导线重力： 2 绝缘子串的风荷载： 3导线风压：4

42、地线重力： 5地线风压：5.1.2正常运行情况（覆冰、风速，未断线）1导线重力：2绝缘子串的风荷载：3导线风压：4地线重力5导线风压：5.1.3断导线情况、：（断一根导线、无风、无冰） 1地线重力：2导线重力：未断导线相：断导线相 3导线断线张力：5.1.4断地线情况：（无风、无冰）1 导线重力：2 地线重力：3 地线断线张力5.1.5安装情况：放线方法不知，这时可认为导线采用张力放线，杆塔只受顺线路方向的拉线张力，既不超过导线的许用拉断力（v=10m/s,t=,b=0mm）1地线重力：2地线风压： 3导线重力: 4导线风压： 5导线拉力：塔头荷载标准值：图5-1 塔头荷载标准值塔头荷载设计值

43、：图5-2 塔头荷载设计值与塔头本身最大承受荷载比较可知，符合要求。5.2 铁塔荷载校核铁塔荷载校核是检查铁塔所受荷载是否在允许值范围内，即要求水平档距、垂直档距、最大档距、转角度数等不应超过杆塔相应的设计允许值。5.2.1 水平档距校核根据弧垂曲线模版在平断面图上作出的排杆，可以确定本线路中的最大水平档距是： 而根据输电线路塔型手册可知型直线酒杯塔和干字型型耐张塔的设计值分别是： 和。从中可看出实际水平档距小于设计规程，即设计杆塔符合要求。1 垂直档距校核从平断面图中算出最大垂直档距为：。而根据输电线路塔型手册可知型直线酒杯塔和干字型型耐张塔的设计值分别是和。从中可看出实际设计垂直档距小于设

44、计规程，即设计杆塔符合要求。2 转角杆塔角度校核根据平断面图可知线路中2个转角度数为分别为，根据规程选择的干字塔的转角，转角大于实际需要的转角度数，因此符合要求。5.3杆塔最大档距校验在杆塔选定后，杆塔上的线间距离是一定的。为保证最大风速时档距中央导线的相间距离，不同型式的杆塔所能使用的最大档距为：式中最大风速时的导线应力； 导线自重比载；杆塔线距所允许的最大弧垂。对于1000m以下的档距，按水平线距考虑时，由下式决定式中水平线距； 垂直绝缘子串长度；线路额定电压对几处特殊区域的杆塔，根据选择塔型的数据有。得出实际最大档距，故满足要求。5.4悬垂绝缘子串摇摆角（风偏角）确定在风荷载的作用下，悬

45、垂串产生摇摆，是带电部分与杆塔结构件间的空气间隙减小，因此需要限制其摇摆角在其允许的范围内。根据杆塔头部结构尺寸和外过电压、内过电压、标称工作电压及带电检修时的允许空气间隙，作出电气间隙圆，得到相应运行情况下的最大允许摇摆角。对宽身塔，在绘制最大允许摇摆角时，应考虑导线在塔身边缘附近，由于上扬和下垂在风偏时对构件接近的影响而预留一定的裕度，一般可取，为安全起见取，以跨越较大的的塔进图中单位： 图5-2 塔头风偏角最大允许摇摆角见上图，从图中可知允许最大摇摆角为: ， 220kV线路带电部分与杆塔构件间的最小间隙：外过电压间隙：1.90m，最大风偏角是内过电压间隙：1.45m，最大风偏角是运行电

46、压间隙：0.55m，最大风偏角是带电作业间隙：1.80m，最大风偏角是因此可作出绝缘子串的允许最大风偏角。5.5 悬垂串实际摇摆角的计算计算悬垂锤的摇摆角时，通常视悬垂串为均布荷载的刚性直棒。设悬垂串的垂向荷载为，横向风荷载为，末端作用的导线荷载为,有上面计算可知.对A点求矩可列平衡方程有经整理得：选取垂直档距最大为代表塔型，则，自重比载，导线截面积，悬垂绝缘子垂直荷载1、 外过电压情况下：风压比载绝缘子风压比载：计算得2、内过电压情况下风压比载绝缘子风压比载：计算得3、运行电压情况下：风压比载绝缘子风压比载：计算得4、带电作业情况下：根据规范，校验带电作业间隙的气象条件为气温，风速为，则风压

47、比载计算得实际值与最大允许摇摆角比较可知，都在设计要求允许范围内。5.6直线杆塔的上拔校验杆塔产生上拔的临界条件是其垂直档距等于零。最大上拔力发生在最低气温或最大风速气象条件下，工程定位中，通常将最低气温作为校验直线杆塔上拔的气象条件。常用方法有最小弧垂模板（冷线模板）和上拔临界直线两种。上拔临界直线校验，同摇摆角临界曲线的制作类似，需将最低气温条件下的垂直档距折算为最大弧垂气象下的垂直档距，考虑到上拔的临界条件，有 式中 -水平档距、-分别问最大弧垂时和最低气温时的架空线应力、-分别为最大弧垂时和最低气温时的架空线比载。本设计中共有四个耐张段，即四个代表档距、查表得出相应条件的应力，绘制出上

48、拔临界直线如下图所示：图5-3 上拔临界直线一种代表档距对应一条临界直线。临界直线的上方为不上拔区，下方为上拔区。若最大弧垂时杆塔的实际垂直与水平档距的坐标交点落在临界直线下方，则表示该杆塔在最低温时产生上拔。根据上图，分别对表4-3所有直线杆塔进行上拔校验，可知直线杆塔均没有上拔现象。5.7架空线运行条件校核5.7.1 架空线悬挂点应力校验高悬挂点的架空线应力最大，其决定的容许高差与档距的关系可按下式计算： 式中 -控制条件下架空线最低点的许用应力 -控制气象条件下的架空线比载-架空线的悬挂点许用应力与之比值，常取=1.1由此可知，每一个极大档距都对应着一个最大的导线挂点高差，对于任意档距，

49、只要实际中导线挂点高差不超过上式计算出来的高差值，则导线是满足设计规程中悬挂点应力要求的，反之则导线需要放松。表5-1不同档距下的允许高差档距（m）100200300400500600700800允许高差（m）43.3581.80115.44144.32168.52188.08203.04213.43工程上常利用上式作出悬挂点应力临界曲线供校验悬挂点应力时使用。最大档距为第5基和6基之间，此时L=534.7m，高差为h=12m,实际高差为13.76m，经过上式计算得h=151.34m.。该段线路在安全区内，经计算得知其它的都符合要求。5.7.2绝缘子强度 由于悬垂串和耐张串的受力特点不同，绝缘

50、子串强度检查计算的方法也不同。当最大弧垂发生在最高温时，悬垂串允许机电荷载相应的垂直档距为当最大弧垂发生在最大垂直比载时，悬垂串允许机电荷载相应的垂直档距为 悬垂串允许机电荷载相应垂直档距；-分别为代表档距下最大弧垂时的导线应力和最大荷载时的应力；-单片绝缘子覆冰后重量；-绝缘子允许机电荷载；-金具覆冰后总重量；分别为导线的最高温比载和覆冰无风比载；-导线的截面积；-每串绝缘子片数；由前部分计算知：本线路的最大弧垂发生在覆冰无风气象条件下。由于在设计杆塔和选型时就考虑到绝缘子串的机械强度，因此杆塔定位不会发生因垂直荷载过大而造成绝缘子串强度不足的问题，因此，这里不用验算绝缘子的强度，既符合要求

51、5.7.3 耐张串倒挂检查检查耐张绝缘子串是否需要倒挂的气象条件是年均温和无冰无风。倒挂的临界条件是架空线产生的上拔力等于耐张绝缘子串重量的一半。山区线路因地形起伏较大，某些杆塔的耐张绝缘子串可能经常上仰，因此宜将上仰耐张绝缘子串倒挂。 （式5-7）式中-需要倒挂时的临界高差；-年均气温、无风无冰时的导线应力；-导线的截面积 ；-耐张串的重量；-导线的自重比载；-定位档距；表5-2 耐张杆塔的倒挂临界高差与实际高差对比杆塔编号J1J2J3J4J5档 距260.7331.2290.5351.5195.7247183.4474临界高差23.8635.2828.4238.9715.1921.8813

52、.7564.93实际高差55.9376.0629.1516.53-31.8550.85-35.6258.32是否倒挂是否是是否否否否6 防震设计由风雪作用引起的架空线振动可以分为微风振动、舞动、次档距振动、脱冰跳跃和摆动，考虑到此地区为重冰区，除常规的加挂防振锤之外还得再根据情况选择增加防震措施，本节主要是针对此次设计采用的导地线型式和定位结果进行线路的防振设计。常用的防振措施：（1）线夹出口处加装防震锤（2）导线加装阻尼线（3）导线上缠绕护线条（4）调整导线年均应力本次设计导地线年均应力上限取值均为抗拉强度的25，根据输电线路设计表可知导线和地线防振措施为加挂防振锤或另加护线条，此次设计仅考

53、虑加装防振锤防振。6.1防振锤的型号选择防振锤的型号与架空线的配合主要与导地线截面积有关，根据地线截，导线截面，查1表6-1选出地线防震锤型号,导线防振锤型号6.2防振锤个数的选择当架空线的振幅很小或振动延续时间很短，对架空线没有危险时，不需要安装防振锤。随着档距的增大和平均运行应力上限的提高，振动随之严重，需要采取相应的防振措施，一般是在档距的两端各安装一个防振锤。对于档距较大可适当增加防振锤个数。我国防振锤安装数量如下表表6-1 防震锤个数选择表架空线直径123D300-600600-900350-700700-100022D450-800800-1200本次设计中地线直径，导线直径。因此地线防震锤个数参考第二栏，档距有也有，导线防震锤个数参考第三栏。6.3防振锤的安装防振锤的安装位置应在驻波的波腹处，以便最大限度的消耗振动能量。然而，对于不同的风速架空线具有不同的振动频率和波长，为了使防振锤在各种稳定振动的风速下均有良好的防振效果，防振锤的安装位置应兼顾到最长和最短的稳定振动波。振动波的最长半波长 振动波的最短半波长 式中 , 分别为架空线振动的风速上限和下限值，m/s；, 分别为最低气温和最高气温时架空线的水平张力，N；d架空线的直径，mm;m架空线的单位长度质量，kg/m;S 司脱罗哈数，取S=200一般（h架空线离地高度，m。），。为了对