输电线路设计知识讲义

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1、输电线路设计知识讲义1输电线路设计知识12输电线路终勘注意要点143线路外业204杆塔外负荷235导地线选择296导、地线力学计算347导地线上拔408线路导线摇摆角429悬挂点应力4410绝缘子选择及强度计算4811分裂线与间隔棒5112导、地线振动及防护5313导线排列与换位5614防雷保护与接地6115金具选择与组装6816交叉跨越设计和注意事项7217残余应力计算75输电线路设计知识1、电网：由电厂引出的输变电工程，统称电网，电网分变电、线路两部分，电 网可以遍及一个地区，一个省甚至全国。目前我国电网电压为35KV、66KV、 110KV、220KV、33OKV、500KV 还有 75

2、0KV,最近发展到 1000KV,电网还有 直流电网、电缆电网（地下及水下）。大跨越、直流、风力、太阳能等。2. 线路元件2导线：导线是线路中最重要元件，依靠它传输电能。导线可用铜、银、 铁、铝作原料。铜线导电率最好，但价格较贵，一般用于军事国防，输电线很少 采用，电缆采用较多。铁线导电最差，且易锈蚀，现已很少釆用。LI前广泛用铝 为导线材料，为了加强铝的强度，采用铝合金及铝包钢。纯铝线LG多用于配电 线，LGJ钢芯铝绞线广泛用于架空线，LHGJ铝合金及LBGJ铝包钢线多用 大跨越线路。2.2地线：起防雷保护作用，有时还兼做通讯，材料多用钢绞线及OPGW, 在短路电流较大，热稳定要求较高惜况，

3、可以釆用良导体地线，所谓良导体就是 LGJ 或 LHGJ 及 LBGJo2.3绝缘子：绝缘子是线路主要元件之一，为了人生安全运行，绝缘子起到 绝缘作用，如果不使用绝缘子可以想象后果的严重性。绝缘子型式分盘式和针式以及棒式，还有瓷横担等。盘式绝缘子材料山瓷和 钢化玻璃。瓷质绝缘子老化不易发现，玻璃老化就自动爆炸，合成轻不老化，不 清洗，广泛采用，而耐张串不宜使用，玻璃绝缘子城市不宜采用。2.4金具：支持导、地线与杆塔连接的零件叫金具、金具分线夹、连接金具、 接续金具、保护金具和拉线金具，变电金具。金具材料主要为可锻铸铁、热镀锌 钢板及铝合金。2.5接地装置：防需的需要，接地装置材料多采用圆铁和角

4、铁，圆铁用于水 平极，角铁用于垂直极，接地材料的多少取决于土壤电阻率，一般要求接地电阻 为10欧，变电站附近宜提高一级。2.6 塔：承受导、地线的支架，它保持导线对地距离和电气间隙的要求。 杆塔材料随历史不同而改变，解放初期多用木料，逐渐采用栓电杆，角钢（钢管）, 近年山于规划及少占土地，而采用钢管杆，钢管杆造价高除规划需要外，一般多 用角钢塔，大跨越采用角钢及钢管塔。杆塔分直线塔，转角耐张塔、终端塔，情 况需要还有分枝塔。2.7基础：承受杆塔及导、地线的水平及垂直负荷，使杆塔稳定安全运行， 基础型式为直埋式、阶梯、大板、掏挖、桩基、岩石等。3、线路术语3.1大跨越：跨越江河、海峡、湖泊，档距

5、大于1000m杆塔高于100m,难于检修，导、地线采用特殊的线路。3.2轻冰区：覆冰10mm及以下中冰区：大于10mm小于20mm覆冰区重冰区：20mm及以上覆冰区3.3平均运行应力：年平均气温，无风时之应力，湖北地区平均气温一般取15C。3.4居民区：工业区、港口、车站、城镇等人口密集区。3.5交通困难区：车辆、农业机械不能到达地区。3.6基本风速：气象台10m inj, lOmin平均风速，30年或50年一遇。3.7档距：两杆塔之间距离。3.8水平档距：杆塔两侧1 / 2档距之和。3.9垂直档距：杆塔两侧弧垂最低点距离之和。3.10代表档距：档距立方之和除以档距之和再开方。3.11临界档距

6、：每种导、地线应力分界点的档距。3.12弧垂：两杆塔悬点之间，导、地线下垂之值33应力：导、地线单位长度每平方毫米的负荷。34重量：导、地线每米的重量。3.1 5张力：应力与导、地线截面的乘积。3.16最低点应力：导、地线弧垂最低点之应力。3.17悬挂点应力：导、地线线夹出口处的导、地线应力。为最低点为应力+比载 乘弧垂(gf)3.1 8最大应力：导、地线破坏应力除安全系数，新线系数0.95o39高差：杆塔间导、地线悬挂点之高差。3.2 0悬式耐张串：直线杆悬垂串称悬式，转角耐张杆绝缘子串称耐张串。73.21间隙：线路任何带电部分与接地最小距离。3.22对地距离：线路任何带电部分与地面之最小距

7、离。3.23保护角：地线的垂直平面与导、地线之平面之间的夹角。3.24污秽等级：污秽程度的划分。3.2 5爬行距离：绝缘子绝缘表里面之长度。3.26呼称高、悬点高：杆塔下横担至地之高度叫呼称高。呼称高减去绝缘子串长 度叫悬点高。3.2 7弱电流线：各种电信号通讯线。3.2 8耐张段：两耐张塔之间的距离。3.29雷电日：每年雷电天数。3.30不均匀系数：一个档距内风吹导、地线每个点不同的风压系数，随档距而变 化。3.31比载：单位长度每平方毫米的重量。3.32摇摆角：绝缘子及导线因风的影响，所产生的偏角。3.33风偏角：水平档距与垂直档距之比正切角。3.34初伸长：导、地线架设后产生塑性伸长，一

8、般以降温法解决。3.35上拔：由低温引起，致绝缘子上扬。4、规程、规范：所谓没有规矩，不能成方圆，规程规范是设汁工作的宪法是不 可违背的，线路的规程很多，最重要的是架空输电线路设计技术规范 GB50545-2010o另外直流规范，60KV以下线路规范，电缆有关规范大跨越规 范也是很重要的。5、路径走向：线路的质量好坏，路径走向是关键。5.1避开禁区如电台、机场居民区等弱电线路。5.2靠近交通，便于施工检修。5.3选线时要线中有位。5.4耐张段长度一般为5km,可根据交通地形适当增长或缩短，双分裂以上导线 耐张段可更长一些。6、气象：输电线处于大自然中，与气象有密切关系，必须重视。在采取设计条件

9、，宁可安全一些，决不能以大取小，宇可以大代小。6.1 年限：110300KV 30 年一遇500-750KV 50 年一遇6.2设计基本风速：110300KV 23.5米/秒500750KV 27 米/秒6.3重要线路及重大跨越结冰厚度增加510mm。7、导、地线选择7.1不验算电晕导线直径110KV 不W9.6mm 220KV 不W2 1.6mm500KV 不W2X 36.24(3 X2682)mm7.2无线电干扰110KV46dB220330KV53dB500KV55dB7.3验算导线允许温度LGJ： 70C80C必要时可达 100CGJ： 1 25 C7.4导、地线安全系数导线最低点安全

10、系数2.5,悬挂点安全系数2.25,地线安全系数不小于导线,OPGW宜大于导线。7.5导、地线配合，应按下表要求导线型号LGJ-185/30 及以 下LGJ-185/45-LGJ-400/35LGJ-400/50 以上镀锌钢绞线 截面（mm?）50801007.6导、地线防振按平均运行应力情况平均运行张力上线 （拉断力的百分比）%防振措施LGJGJ档距500m开阔地区1612不需要档距500m不开阔地区1818不需要档距120m1818不需要不论档距大小22护线条不论档距大小2525防振锤（阻尼线） 或另加护线条注：1、四分裂导线不设防，当L500m加防振锤一个。2、间隔棒次档距不超过70m，

11、端档距2835m。8、初伸长采用降温法处理。按下表铝钢截面比塑性伸长降温值C4.29-4.383X104155.05-6.163X10-44X10-415-207.71-7.914X10-45X10-420-2511.34-14.46SXlObXlO-4259.绝缘子金具9.1安全系数情况最大使用荷载断线断联盘式绝缘子棒式绝缘子金具绝缘子绝缘子金具安全系数2.73.02.51.81.51.5绝缘子尚应满足正常运行情况安全系数4.0。9.2地线绝缘子宜双串。9.3与横担连接的笫一个金具需灵活适当加强9.4城市不宜采用玻璃绝缘子。9.5耐张串及跳线串不宜采用棒式绝缘子。9.6采用V型串两肢之间夹角

12、的一半宜事导线风偏角，33OKV以上夹角一半可减 小 5 -10 。10绝缘配合10绝缘配合一般按大气过电压配置绝缘子片数。海拔1000m以下，按下表 配置。标准电压KV35110220500绝缘子高度mm146146146155片数37132510.2污秽地区绝缘子片数几泄露比距67” / kvAVnW标准电压KVn Kelo/o爬距K-有效率一般取110.3耐张增加一片，500kv增加2片，污秽区可不加，塔高超过40m每增 10m加一片。10.4 330KV及以上线路加均压环.10.5高海拔地区，绝缘子数，相应增加。11 杆塔间隙海拔1000m以内标称电压KV35110220500匚频电压

13、00.250.551.2操作电压0.250.71.452.5雷过电压0.451.01.93.3带电作业0.61.01.83.2注：对操作人员停留处，活动范围3050cm 海拔超过1000m,高度每增加100m,间隙加大1%。12防雷保护及接地1235KV线路不宜全线架设避雷线。12.2 110KV输电线宜全线架设避雷线，山区宜架双避需线。31.5 取 1.3U2高度变化参数（参看33页表10.1-22）Use 体型系数 当d17取1.1 ；d17取1.2d 导线直径（m）分裂取子导线之和Lp 水平档距（m）B增大系数5mm取1.1 ； 10mm取1.2W.基准风压KN/m2V 标准高度10m的

14、风速（m/s）8. 外负荷计算90 : GG=giIvS+GDJPP= g4lhS+PDJTT=0式中，S：导地线截面积（mm?）GG：垂直负荷NPP：水平负荷NTT：纵向负荷NGDJ：绝缘子重量NPDJ：绝缘子风压N45 : GG= gilvS+GDJPP = 0.5XLHSXg4 + 0.7 PDJTT =0.15 g4 S Lh + 0.7 PDJ2、直线杆正常II最大覆冰-5有风10m/sGG = g3 S Lv + GDJ（有冰时绝缘子重）PP = gs Lh STT = 03、断线情况有冰.无风.-5断线相TT=TXXDGG=g3LvS+GDJPP=OT式中覆冰导地线张力NXD-断

15、线张力百分数（见5表）未断相 GG=g3lvS+GDJxPP=OTT=O4、耐张杆（30。以内不考虑跳线）正常情况大风-5C侧GG=giSlvi+GDJpp=g4slhcos2（ ）+Tsin（色）+PDJ2 2TT=Tcos（邑）2式中0 I最小转角T大风情况导地线张力N0 2最大转角另一侧 GG= gislv2+GDJa&PP= g41h2 X COS（ 4 ）+Tsin（亠）+PDJ22TT=Tcos（）正常情况覆冰GG二gslvis+GDJPP二 gsslln X COS2(色)+Tsin(色)+PDJ2 2TT=Tcos(邑)2另侧GG二gsSl+GDPnnPP=g5Slh2COS2

16、( A )+TSin( 2 )+PDJ22nTT=TCOS(-L)2GG断线情况有冰无风-5C 未断相 GG=g31viS+GDJPP 二 TXSinT2TT 二 TXXCOS(丄)2n地线 TT 为 100%XTXCOS()2断线相 GG=GDJPP=OTT=O65导地线选择导、地线是输电线路中最重要的元件，依靠导线输送电力至用户，依靠它形 成电力网络，平衡各地电力供应。依靠地线防雷保护，通讯。导线材料可用铜、 钢、铝。铜材国内比较稀缺，多用在国防及电缆，很少用于输电线路。铝、电气 性能仅次于铜，国产较丰，LI前国内电线绝大部分都是铝制。钢在解放初期，山 于经济条件及技术条件的原因，曾经用过

17、一段时间，但因其电气性能较差，导电 率很低，电能损耗大，而且易于锈蚀，运行费用很高，近代已经很少应用。铝线 分为纯铝线（LG）,钢芯铝线（LGJ）及加强钢芯铝线（LGJJ）,及轻型钢芯铝线钢芯截面多少而已。为了（LGJQ）o现国家标准只有LGJ,要加强或减轻张力,这些线多用在大加强导线的强度已产生了铝合金（LHGJ）和铝包钢线（GLGJ）,跨越或架空地线上（称良导体地线）为适应短路时热稳定而设。1 各种金属抗拉强度材料抗拉强度N抗拉强度kg铝1592001620铝合金2903103031钢1175-15701201602.电线计算拉力6 尸 6 LA+ 6 CA式中6、LA铝抗拉强度及铝截面积

18、0 gA-分别为钢部分抗拉强度及钢截面积例：LGJ-185/25计算拉力二 187. 04x160+1200x24. 25二59026与手册上59420相差不大，因取。值有个上下限导线的铝主要是起导电作用，当 然也有机械作用。钢主要时期机械作用，带电的作用很小。导线的计算抗拉强度还要考虑接续管及耐张线夹的握力，因此尚需要一个新线系 数 0. 953.导线截面选择：导线选择原则应考虑导电能力好及抗张能力强的材料之外。一般都按一下儿方 面考虑。1) 上级建设部门方面的要求2) .满足电晕要求.60kv及一下线路.电晕现象可能性很小一般不考虑。llOkv 线路及以上需考虑。不验算电晕导线最小直径电压

19、kv110220330500导线外径mm9.621.633.62x21. 63x17. 62x36. 243x26. 824x21.6型号LGJ-50/8LGJ-240/30LGJ-630/45LGJ-240/30LGJ-185/10LGJ-630/45LGJ-400/20LGJ-240/303)经济电流密度式中P输送容量千瓦u 额定电压kvCos 0 负荷因素一般取a.先求出最大输送电流ImIm=P/ V 3ucos Q0. 85-0. 9b. S=Im/J式中S导线截面mnh J一一经济电流密度。经济电流密度与国家政策有关，也与用电小时有关经济电流密度表用电小时3000以下30005000

20、5000以上铜3.02.51.75铝1.651. 150.9例：某线路用电小时按5000小时，电压110KW输送容量为5万千瓦Im=50000/ （ V3X110X0.9） =291. 6 安S二291. 6/0. 9二323. 9mm 则应选 300mm:截面。若用电小时取3000-5000S二291. 6/1. 13二253. 6mm:则应选 240mm:截面。在这种情况下，就应作技术经济比较而决定导线截面。4）.按电压降选择：电压降公式 A Ugo=PmL/U3 X （R+X tgO ）式中AUgo电压降百分数Pm最大输送容量（兆瓦）L线路长度（km）U电压（KV）X电抗（R/km）R电

21、阻（Q/km）一般工业重要负荷AUg。为5%,农业不重要负荷可为10%,X每公里取0.4.注：LI前一般不按电圧降来控制导线截面，而是在变电站两端变压器上抽头解决 电压降问题。5、允许电流选择导线截面钢芯铝绞导线的正常温度在40C左右，必要时候可以温升到7080C,大跨越线 路还可以升到90C,按允许电流选截面，电能损失较大，因此一般不按允许电 流而按经济电流密度。只有在短线路或大跨越线路上，才考虑允许电流选择导线 截面。例LGJ-240/40, 70C送655安，80摄氏度可送662安，是经济电流的2. 732. 76 倍。6、导线钢芯选择导线钢芯是抗张强度的重要部分，它与输送容量关系不大，

22、而与外界气象有 关，如大风、结冰、温度变化等。以LGJ-240/30与LGJ-240/55为例，其张力比 为75620/ 102100,相差3熬，若在轻风和轻冰区采用LGJ-240/55,杆塔负荷、 绝缘子金具负荷增加35%,将造成不必要的材料消耗和资金浪费。相反如果在重 风区和重冰区采用240/30o杆塔负荷、金具绝缘子强度都下降35%,这样将给安全带来严重的隐患。7、架空地线选择：地线的作用主要是防雷，通讯，有时还可以起屏蔽作用。跟据需要可以采用钢绞线(GJ),和良导体线地线(钢芯铝绞线、铝合金线、铝包钢线)和OPGW光纤电缆。(a)跟据新规程导地线截面配合表:导线型号LGJ-185/30

23、 以下LGJ-185/45LGJ-35LGJ-400/50 以上钢绞线最 小截面mm:无冰区355080有冰IX080100(b)热稳定计算式中I 短路电流稳定允许电流AC截流部分热容量cal/C/cmao 电阻温度系数1 /Ctx 环境温度。Ct2 热稳定温度CT稳定时间Ro20C时电阻Q/cm(c)、地线最大使用应力规程规定在15C,无风，无冰，已知地线支架及串长的情况下，地线应按下式计算：航 & J(0.012Lx + 1尸 S厂/? aDLx2-B87(0.012Lx + 1)2-S2 -hZP式中S与导线的水平距离（m）h 与导线的垂直距离（m）g3 gD分别地线和导线的比载N/mm

24、Od分别为地线和导线的应力/mmLx可能出现的档距注：以上计算方法比较麻烦，一般方法是根据导、地线曲线在可能出现档距1=处, 找出导、地线弧垂之差 ，再按杆塔导、地线水平及垂直距离，取其净空距离 满足0.012匚+1,若不能满足可以调导、地线的最大使用应力，一般首先调整 地线，影响较小。（d）、验算导线允许发热：因计算允许电流非常麻烦，而且很多常数难于确定， 故一般按实验升温来选择导线。导线允许电流表（安培）导线型号经济电流70 C80 C增大倍数LGJ-120/251203804333. 23. 6LGJ-150/251504454873. 03. 25LGJ-185/30185515551

25、2.旷3. 0LGJ-240/302406106622.8LGJ-300/403007007542. 32. 5LGJ-400/354008008822. 0、2. 2LGJ-500/4550096010161. 92 0从上表可以看出小截面增加倍数大于大截面。当需要按允许电流选择导线时 可按上表选择，宜留有裕度，至少提高一级，如负荷电流为440安培，不宜选 LGJ-150,宜选 LGJ-185o导、地线力学计算导、地线力学计算是输电线路专业的基本功，设计人员应该熟知和灵活掌握。 力学计算范围很大，有很多这方面的书籍和参考资料。东北电力设计院设计手册 中也有比较详细的讲述，我们在这里只是简单的叙述。一、力学计算的准备工作和必要条件：1、气象条件：温度、覆冰厚度、基本设计风速2、导、地线物理特性及参数3、导、地线安全系数及地形因数等单股金属物理特性表分类铜铝铝合金钢弹性模量1270590063001960E000000膨胀系数17X23 X2