110kv输电线路设计说明书

广西电力职业技术学院电力工程系

题 目 110KV专 业 班 级 学 号 学生姓名 指导教师

毕业设计说明书

线路电气初步设计 高压输配电线路施工运行与维护

2012年10月15日

摘要

首先根据毕业设计任务书提供的原始资料进行计算选出导线截面。再按照电晕损耗校验、机械强度校验、热稳定校验、电压损耗校验来进行对导线截面的校验，判断是否符合要求。其次根据导线型号导线特性、LGJ?240/30和经过的第II气象区条件求出导线计算参数、

计算比载、控制条件、有效临界档距和各种气象条件下不同档距的应力和弧垂值并绘出导线机械特性表及安装表。按照所算出来的参数、应力、弧垂值及导线比载选择绝缘子串型号和金具。根据AutoCAD绘出最大弧垂曲线模板，利用该模板在平断面图上描出各杆塔的定位高度，然后用定位高加110kV电压等级时线间距离、导线对地与接地体之间的安全距离、交叉跨越距离、绝缘子长度（直线杆塔）和裕度即可得到杆塔的呼称高。用求出的呼称高确定各杆塔的型号。校验所选杆塔的头部间隙、直线塔上拔、耐张绝缘子串倒挂、交叉跨越等，校验合格的杆塔即可采用，不合格者应另外选择。再根据导线型号、气象条件和不同的档距选择防振锤型号、防振锤安装个数和计算出防振锤的安装距离。

目 录

第一章 导线截面选择与校验

1.1 导线的选择 ----------------------------------------------------------------------- ----1 1.2 导线截面选择计算--------------- -------------------------------------------------- --2 1.3 导线的校验--------- ------------------------------------------------------------- ---- -2

第二章 导线的弧垂和应力

2.1 导线的应力与弧垂--------------------------------------------------------------------6 2.2 导线弧垂计算--------------------------------------------------------------------------6 2.3 导线应力比载和弧垂特性曲线-----------------------------------7 2.4 导线应力计算------------------------------------------------------------------------13 2.5 导线安装曲线------------------------------------------------------------------------16

第三章 杆塔选择与定位

3.1 定位用弧垂模板的制作---------------------------------------------------------------18 3.2 定位用弧垂模板的选择---------------------------------------------------------------18 3.3 定位前的准备工作---------------------------------------------------------------------19 3.4 模板定位的操作方法------------------------------------------------------------------20 3.5 杆塔的确定 ---------------------------------------------------------------------------20 3.6 杆塔呼称高的确定 -------------------------------------------------------- -----------22

第四章 杆塔校验

4.1 塔头尺寸的确定-------------------------------------------------------------------------23 4.2 空气间隙的校验-------------------------------------------------------------------------23 4.3 杆塔和导线的间距计算及校验-------------------------------------------------------25 4.4杆塔上拔校验-----------------------------------------------------------------------------28 4.5交叉跨越校验 --------------------------------------------------------------------------30

第五章 防振锤的选择安装

5.1 导线振动类型及危害-------------------------------------------------------------------32 5.2 防振锤的个数及安装距离的计算 ---------------------------------------------------34

参考文献----------------------------------------------------------------------------------------37 致谢----------------------------------------------------------------------------------------------38

第一章 导线的选择与校验

1.1 导线的选择

电力网中所用的导线，不仅对电力网所需的有色金属消耗量及投资有很大关系，而且在电力网运行中对供电的安全可靠和电能质量有重大意义。

选择截面过大的导线，不仅将增加投资，而且将增加有色金属消耗量；选择截面过小的导线，在运行时将在电力网中造成过大的电压损耗和电能损耗，致使导线接头处温度过高，线路末端电压过低，并导致电动机难以起动等不正常运行状态，所以正确选择导线截面，对电力网运行的经济性和技术上的合理性具有重大意义。为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，选择导线（包括电缆）截面时必须满足下列条件。 1.1.1 经济电流密度

维持电力网正常运行时每年所支出的费用称为电力网年运行费。电力网年运行费包括电能损耗费、折旧费、修理费。其中电能损耗费、折旧费及修理费是随导线截面而改变的，维护费则不随导线截面而变化。

如果导线截面越大，导线中的功率损耗和电能损耗就越小，但线路的初建投资增加，同时线路的折旧费、修理费和有色金属的消耗能量也就增加。如果导线截面越小，则线路初建设投资和有色金属消耗能量就越小，而线路中的功率损耗和电能损耗将必增加。由此可见线路中的电能损耗和初建投资都影响年运行费，若只加强一个侧面，片面增加或减少导线截面都是不经济的。综合考虑各方面因素定出的符合总的经济利益的导线截面，称为经济截面。对应于经济截面的电流密度，称为经济电流密度。我国现行的经济电流密度见表

表1-1 经济电流密度J值 (A/mm2)

导线材料 钢芯铝绞线 3000以下 1.65 最大负荷使用时间Tzd（h） 5000以上 0.9 3000-5000 1.15 1.1.2 按经济电流密度选择导线截面

架空送点线路的导线截面，一般是按经济电流密度来选择的。

按经济电流密度选择导线截面时，首先必须确定电力网的计算传输容量（电流）及相应的最大负荷使用时间。确定电力网的计算传输容量，实质上是确定计算年限问题，因为电力网的负荷是逐年增长的。所以，选择传输容量时，应考虑电网投入运行后5~10年的发展远景。

1

电力网最大负荷使用时间，一般是根据电力网所输送负荷的性质确定的，可由下表查出。对于往返送电的电力网，其最大负荷使用时间，等于往返输送电量的总和除以输送的最大负荷。

表1-2 变电站负荷情况表

回路数 最大负荷利用小时Tmax（h） 最大负荷（MW） 功率因数（cos?）60 0.97 1 2500 当已知最大负荷电流Izd和相应的最大负荷使用时间Tzd后，可以在表1-1中查出导线的经济电流密度J，并按下式计算导线的经济截面A

A=

Izd(mm2) （1-1） J1.2 导线截面选择计算

线路输送的电流 Izd=

600003?110?0.97=324.7(A)

由表1-1查得，当Tzd=2500h，J=1.65（A/mm2）代入式（1-1）可得 A=

Izd324.7==196.8（mm2） J1.65采用单回路供电，所以应选择LGJ-240/30型钢芯铝绞线。

1.3 导线的校验

1.3.1 电晕校验。

电晕现象的发生和大气环境及导线截面有关，导线发生电晕时要消耗电能，为了降低电能量损耗，防止产生电晕干扰，按规程规定，海拔不超过1000m的地区，对于110KV及以上电压等级的线路，应按电晕条件校验导线截面，所选导线的直径应不小于表1-3的导线外径值。

表1-3 按电晕要求的导线最小直径 （海拔不超过1000m） 额定电压（KV） 导线外径 相应导线型号 110 9.6 LGJ-50 220 21.3 LGJ-240 330 2×21.3 LGJ-240×2 500 3×27.4 ~ 4×23.7 LGJQ-400×3~300×4 现选择的LGJ-240/30型钢芯铝绞线直径为d=21.60mm大于9.6mm，所以满足电晕校验。 1.3.2 机械强度校验。

为了保证电力线路运行安全可靠性，要求电力线路的导线必须具备足够的机械强度。对于跨越

2

铁路，通航河流和运河、公路、通信线路和居民区的线路，规定其导线截面不得小于35mm2。通过其他地区的导线最小允许截面为：35KV以上的线路为25mm2，35KV及以下的线路为16mm2。任何线路都不允许使用单股导线。架空线路按其主要程度可分为3个等级，如表1-4所示。对不同等级的线路，按其机械强度条件规定的允许导线最小截面积或直径，见表1-5所示。

表1-4 架 空 线 路 的 等 级

架空电力线路等级 架空电力线路规格 额定电压（kV） 超过110 I 35～110 II III 35～110 1 ～20 1及以下 一类和二类 三类 所有类别 所有类别 电力用户的类别 所有用户 表1-5 机械强度允许的导线最小截面积（mm2）或直径（mm）

导线结构 导线材料 I 铜 单股导线 青铜 钢 铝及合金 铜 多股导线 青铜 钢 铝及合金 16 16 16 25 不允许 II 10 III 6 线 路 等 级 ?3.5 ?3.5 不允许 10 10 10 16 ?2.5 ?2.75 10 6 6 10 16 从表1-4和表1-5可看出所选的导线截面A?275.96mm2?25mm2满足机械强度要求。 1.3.3 热稳定校验。

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选定的输电线路的导线截面，必须根据不同的运行方式以及事故情况下的输送电流进行发热校验。所选导线的最大容许持续电流应大于该线路在正常或故障后运行方式下可能通过的最大持续电流。

当导线通过电流时，导线中就产生电能损耗，结果使导线发热，温度上升，因而使导线与周围介质产生一定温差。温差的大小与通过导线的电流有关，电流愈大，导线与周围介质的温差愈大。当温差达到一定数值时，导线所发生的热量等于向周围介质散发的热量，此时导线的温度不再上升，达到热稳定状态。

由于导线的温度过高，使导线连接处加速氧化，从而增加了导线的接触电阻，接触电阻的增大，使导线连接处更加发热又引起温度升高的恶性循环。对于架空导线，温度升高，会使弛度过大，结果使导线对地距离不能满足安全距离的要求，可能发生事故。对于电缆和其他绝缘导体，温升过高，会使导线周围介质加速老化，甚至损坏。所以，在选择导线截面时，为了使电力网安全可靠的运行，导线在运行中的温度不应超过其最高容许温度。

根据规定，铝及钢芯铝线在正常情况下的最高温度不超过70 oC，事故情况下不超过90 oC。对各种类型的绝缘导线，其容许工作温度为65 oC。为了使用方便，工程上都预先根据各类导线容许长期工作的最高允许温度?70 oC，制定其长期容许载流量，如表1-6（部分）所示：

表1-6（部分） 钢芯铝线的载流量（环境温度?25 oC，最高允许温度?70 oC）

钢芯铝绞线 导线型号（mm） LGJ-150 LGJ-185 LGJ-240 LGJ-300 LGJ-400 2屋外载流量（A） 445 515 610 700 800 注：本表数值均系按最高温度为70℃计算的。对于铝线和钢芯铝线，当温度采用90℃时，则表中的载流量应乘以系数1.2。

为了保证供电的可靠性，钢芯铝绞线在事故情况下温度不超过90 oC，所以屋外载流量应乘以1.2

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由前面可知：Izd?324.7A,LGJ-240型导线在周围空气温度为25 oC时，查表1-6得知，LGJ-240型导线的屋外载流量为610?1.2?732A?324.7A，远远大于其长期容许载流量，所以满足热稳定要求。

1.3.4 电压损耗校验。

线路中的电压损耗是由导线的电阻和电抗决定的，电压损耗的计算公式为： ?U?式中

P——线路的有功功率，MW Q——线路的无功功率，Mvar； R——线路的电阻，?；R?r0?l X——线路的电抗，?；X?x0?l

由于LGJ-185/25的线间距离需要较大，所以假设线路的线间距离为4.5m，则线路的几何均距为5.67m，所以LGJ-300型导线单位长度的阻抗为：r0?0.132?/km，x0?0.409?/km。电抗上的无功功率的计算公式为：

Q?P?tan?arccos0.97??60?0.25?15Mvar 所以线路上的电压损耗为：

?U?PR?QX60?0.132?60?15?0.409?60??7.67 Un110?U%? 所以，该线路的电压损耗满足要求。

PR?QX (1-2) Un?U7.67??100?6.97?10 Un110

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第二章 导线的应力和弧垂

2.1 导线的应力与弧垂的关系

导线（或避雷线）的应力弧垂计算是架空线路设计的基本计算之一。此项计算是决定架空线路杆塔设计高度、杆塔设计荷载条件、导线对地安全距离以及交叉跨越距离的主要依据。可使高压架空线路的结构强度和电气性能适应自然界气象的变化。导线的应力是随气象条件变化的,当导线最低点在最大使用应力气象条件时的应力应为最大使用应力时，其他气象条件时的应力必小于最大使用应力。在设计架空线路时，应使导线在机械强度允许的范围内，尽量减少弧垂，从而最大限度地利用导线机械强度，又降低杆塔高度，做到经济、合理、运行安全。

2.2 导线弧垂的计算

2.2.1 悬点等高时中点弧垂的计算

悬点等高时，中点弧垂精确计算式为f??0??glch?1??。当悬点等高时，有f?yA?yB，这g?2?0?gx2时将x?l/2代入式y?，得中点弧垂的近似计算式，即

2?0gl2 f? （2-1）

8?02.2.2 任意点弧垂的计算

由图（2-1）可看出，当悬点等高时，利用

gx2gl2y? f?

2?08?0gl2gx2g?l22??????x可得到任一点的弧垂近似计算式为fx?yA?yB?f?yx?? 8?02?02?0?4??fx?g2?0lalb （2-2）

式中la?l/2?x ， lb?l/2?x 2.3 导线应力比载和弧垂特性曲线

在架空线路设计过程中，为了确定有关杆塔的设计荷载、导线对地安全距离以及交叉跨越的距离，必须计算导线（或避雷线）在各种气象条件下不同挡距的应力或弧垂，并将计算的结果以横坐

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参考文献

[1]陈光会、王敏主编.《电力系统基础》.北京：中国水利水电出版社 2004 [2]曾昭桂主编.《输配电线路运行和检修》.北京：中国电力出版社 2007 [3]刘增良、杨泽江主编《输配电线路设计》.北京：中国水利水电出版社 2004

[4]李成文、黄炜、秦国梅编著.《 110KV送电线路常用杆塔工程图集》.北京：中国电力出版社 2007 [5]许建安主编.《35～110KV输电线路设计》.北京：中国水利水电出版社 2007 [6]赵先德主编《输电线路基础》．（第二版）北京：中国电力出版社 2009

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致 谢

本次线路毕业设计由老师全程指导完成。XXX老师带领我们班，从线路设计基础入手，从导线参数计算到弧垂设计，从杆塔定位到塔型选择，从金具绝缘子选择到防雷设计……老师们的讲解深入浅出，思路循序渐进，内容面面俱到，回答学生的问题耐心周到，不厌其烦。另外，使我们的设计工作得以大大优化并节省了大量的时间。对老师们付出的辛勤汗水，在此我们一并致谢。

同时感谢和本人一起工作的组员同学，在本次的设计活动中和我分工合作，使此次设计工作能够顺利完成，更使自己对输配电线路设计有了更深的理解与认识，同时也说明了只要我们团结互助，勇于创新，不怕困难，坚持不懈，就能取得成功。

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Egml2B??m??aE(tn?tm)224?m?68.506?73000?(32.773?10)?350?19.6?10?6?73000?(40?10)??148.45?0224?68.506?3222

??13.5AB3?C?2.37?1

???rcch??1.51

?n?B3(2ch?3?C)?62.26??a

查表2-1-1得：f=16.45m 当l0?550m时，则：

Egnl273000?(32.773?10?3)2?5502A???988255.85

24242Egml2B??m??aE(tn?tm)224?m?68.506?73000?(32.773?10)?550?19.6?10?6?73000?(40?10)??185?0224?68.506?3222

??13.5AB3?C?1.11?1

???rcch??0.46

?n?B3(2ch?3?C)?63.11??a

查表2-1-1得：f=19.635m 当l0?600m时，则：

Egnl273000?(32.773?10?3)2?6002A???1176106.13

24242Egml2B??m??aE(tn?tm)224?m?68.506?73000?(32.773?10)?600?6?19.6?10?73000?(40?10)??225.02?0224?68.506?3222

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??13.5AB3?C?0.39?1

???rcch??1.17

?n?B3(2ch?3?C)?63.81??a

查表2-1-1得：f=23.112m

同理依次求出导线各挡距中的最低气温、最大覆冰、最大风速、操作过电压、大气过电压、年平均气温、事故断线、最大载流量的相应应力。

根据以上结果可绘制出导线特性如附图1（应力特性曲线表）。 2.5 导线的安装曲线

安装曲线就是以横坐标为档距，以纵坐标为弧垂和张力，利用导线的状态方程，计算出各种可能的安装条件下，不同档距时的弧垂和张力，并将其绘成的曲线。该曲线供施工安装导线使用，并作为线路运行的技术档案资料。

导线和避雷线的架线安装，是在不同气温下进行的。施工前紧线时要用事前做好的安装曲线，查出各种施工气温下的弧垂，以确定架空线的紧松程度，使其在运行中任何气象条件下的应力都不超过最大使用应力，且满足耐振条件，使导线任何点对地面及被跨越物之间的距离符合设计要求，保证运行的安全。

安装曲线的计算方法与机械特性曲线计算相同。只是其气象条件为无冰无风情况，温度变化范围为最高气温到最低气温，期间隔可取5?C(或10?C），档距的变化范围视工程实际情况而定。当求得导线在某一安装气象条件，对应代表档距l0时的应力?0后，导线张力的计算式为：T??0A，单位N。

由于高温气象条件温度为40oC，所以可以算出温度为40oC的导线张力：

T50??50A?36.97?275.96?10202.24N T100??100A?43.24?275.96?11932.51N T150??150A?48.42?275.96?13361.98N T200??200A?52.43?275.96?14468.58N

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T250??250A?55.50?275.96?15315.78N T300??300A?57.87?275.96?15969.81N T350??350A?59.71?275.96?16477.57N T400??400A?861.15?275.96?16874.95N T450??450A?62.29?275.96?17189.55N T500??500A?63.20?275.96?17440.67N T550??550A?63.93?275.96?17642.12N T600??600A?64.53?275.96?17807.7N

同理，用年平均气温（即受控区D）作已知条件，可以求出其他温度时候的应力，再算出张力。 见附表：

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第三章 杆塔选择与定位

3.1 定位用弧垂模板的制作

直线杆塔的室内定位，是根据不同档距的最大弧垂绘制成的模板排定的。用最大弧垂绘制的模板称为最大弧垂模板又简称弧垂模板。 已知导线弧垂按抛物线方程式计算为 fmaxgl2gl2()??Kl2 (3-1) ?2?28?g，则上式为 8?令纵坐标y=f，横坐标x=l,常数K=

y=kx2 (3-2)

式中g—最大弧垂时的导线比载，若最高气温时出现最大弧度g=g1；若覆冰无风时出现最大弧垂g=g3；

?—最大弧垂时的导线应力，N/mm2 l—档距，m

用式中（3-2）按平断面图相同的比例尺画出该抛物线曲线，此曲线即为最大弧垂模板曲线。将曲线刻在透明胶板上，即得工程中所用的最大弧垂模板.

取各种不同的K值，可以制成一套模板，以供工程设计中选用。

3.2 定位用弧垂模板的选择

从以上最大弧垂模板的制作可知，要选用合适的弧垂模板曲线，关键是定K值。以全线最多的直线杆塔为代表， 最大允许弧垂值fmax，用fmax在应力弧垂上查出对应的计算档距来。

取（0.8～0.9）倍的计算档距为假想的代表档距（根据工程经验，平地线路的代表档距约为计算档距的0.9倍，山区约为0.8～0.85倍），用此假设的代表档距在弧垂应力曲线上查出最大弧垂时的导线应力，计算K值(K=

g)，用此K值从成套制好的标准模板中选出所需要的模板来。 2?20

第一个乃张段的距离大概为130mm?5000?650m，预计在此乃张段设置两档，所以估算得代表档距l0?323m。，对应的??54.67Mpa。

g32.77?10?3所以可以算出模板K值：K???7.5?10?5

8?8?54.67令纵坐标y=f，横坐标x=l,则y=kx2即可算出弧垂模板： 图3-1：

3.3 定位前的准备工作

在定位之前，杆塔的位置和档距尚未确定，因此还不知道每一个耐张段的代表档距是多少。所以在定位之前应制作几个不同的代表档距的模板；其次列出各种杆塔的技术特性（杆塔形式及代号、导线及避雷线悬点高度，最大设计水平档距和垂直档距，拉线基础占地位置及主要的经济指标等）；列出各种杆塔的定位高度h；制作好必须的定位校验曲线。

杆塔的定位高度，可按下列计算

hD?H?(ds??)?H?a （3-3） 式中 hD--杆塔的定位高度，m；

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