500KV输电线路典型.docx

设计题目：长吉单回路送电线路新建工程

500KV吉长送电线路工程第一耐张段总任务书
设计摘要
第一章 架空线力学计算及排塔定位
第一节 导线的力学计算 4-16
第二节 地线的力学计算 16-28
第三节 排塔定位 29-42
第二章 架空线金具设计
第一节 确定防震措施，绘制防震锤安装图 43-45
第二节 选择线路金具，绘制绝缘子串组装图 45-47
第三章 电气设计 48-54
第四章 杆塔结构设计
第一节 杆塔荷载计算 54-63
第二节 断线张力荷载计算 63
第三节 安装荷载计算 63-66
第四节 荷载组合 66-67
第五节 sap2000内力分析及内力验算 67-70
第五章 基础设计 71-77
SAP2000内力分析结果
设计总结
读书笔记
英文翻译
附录
附录一 导线应力弧垂曲线
附录二 地线应力弧垂曲线
附录三 导线安装曲线
附录四 地线安装曲线
附录五 杆塔风荷载计算分段图

参考文献
1、《架空送电线路技术规程》　SDJ3-79
2、《架空电力线路设计》　王力中　编
3、《杆塔结构及基础》　刘树堂　编
4、《高压架空送电线路设计手册（第二版）》　东北电力学院　编
5、《线路电器技术》　陈化钢　编
6、《建筑结构荷载规范》　GB50009-2001
7、《高压架空送电线路技术机械计算》　周振山　编
8、《建筑结构制图标准》　GB/T　50105-2001
9、《架空送电线路施工》　孙传坤　编
10、《送电线路金具设计》　程应镗　编
11、《线路运行与检修1000问》　山西省电力公
晋城送电分公司编

第一章 架空线力学计算及排塔定位
第一节 导线的力学计算
一、设计资料查询，选择导线型号
1、耐张段总长6000m，高差350m，经过第七气象区。
2、根据《架空送电线路设计》第8页，500kv送电线路可不验算电晕的导线最小外径为、、，本设计采用四分裂导线，选择导线型号为LGJ240/30。
由《架空送电线路设计》第245页查得所选的导线(LGJ240/30)相关数据如下：导线面积，导线直径，计算拉断力,单位长度质量，由第47页查得LGJ240/30导线的最终弹性系数，线膨胀系数。
3、由《架空送电线路设计》第45页查得第七气象区的资料如表1-1：
表1-1 第七气象区资料表
气象类型
最大风速
最低气温
年平均气温
最大覆冰
温度（）
-5
-40
-5
-5
风速(m/s)
30
0
0
10

最高气温
内过电压
外过电压
安 装
事 故
40
-5
15
-15
-20
0
15
10
10
10
覆冰厚度为b=10mm。

二、计算导线比载
1、导线的最大使用应力及平均应力上限计算
导线的破坏应力。
取导线的设计安全系数为k=2.5，则导线的最大使用应力为:
。
取平均应力上限安全系数k=4，则导线的平均应力上限为：
。
2、导线的比载计算
（1）自重比载

（2）冰重比载
（3）垂直总比载

（4）风压比载
，其中αF为风速不均匀系数，c为风载体型系数。
当v=30m/s时，αF=0.61，c=1.1，则

当v=15m/s时，αF=0.75，c=1.1，则

当v=10m/s时，αF=1.0，c=1.1，则

（5）覆冰时的风压比载
覆冰时的风速为vb=10m/s，αF=1.0，c=1.2，则

（6）有冰无风时的综合比载

（6）有冰有风时的综合比载

三、计算临界档距，判断控制气象
1、计算临界档距
可能出现最大应力的气象条件有：最低气温、年平均气温、最大覆冰、最大风速，它们对应的比载与应力的比值计算如下：
a 最低气温：;
b 年平均气温：;
c 最大覆冰：;
d 最大风速：。

2、判断控制气象
把最低气温（a）、年平均气温（b）、最大覆冰（c）和最大风速（d）按比载与应力的比值从小到大排列，制成表1-2，并将以上六个档距填入下表：
表1-2 导线的临界档距判别表
a
d
b
c
lad=485.84
lbd=439.98
lbd=325

lab=145.69
Lcd=0

lab=284.24

因a栏中无零值和虚数值，故选取a栏中最小的一个临界档距值lab=145.69，故lab=145.69是第一个有效临界档距。紧接着对第一个临界档距lab的第二个下标b代表的b栏进行判别，由于b栏只有一个临界档距lbd，且lbd=325>0,故lbd是第二个有效临界档距。紧接着对第二个代表档距的第二个下标d对应d栏进行判别，由于d栏中有一个零值，故淘汰此栏。因此，有两个代表档距，它们是lab=145.96 和lbd=325。
当实际档距l< lab=145.69时，控制气象为a-最低气温；当实际档距lab=145.69<l< lbd=325时，控制气象为b-年平均气温；当实际档距l> lbd=325时，控制气象为c-最大覆冰，如表1-3所示：
表1-3 导线的档距与控制气象关系表
最低气温
年平均气温
最大覆冰
145.69m 325m

三、绘制导线的应力弧垂曲线
1、各气象类型对应的比载及温度如表1-4所示；
表1-4 气象类型与及其对应的比载温度表
气象类型
风速（m/s）
温度（°C）
覆冰厚度（mm）
比载（N/m-mm2）
最高气温
0
40
0
g1
最低气温
0
-40
0
g1
年平均气温
0
-5
0
g1
最大覆冰
10
-5
10
g7
最大风速
30
-5
0
g6（0，30）
内过电压
15
-5
0
g6（0，15）
外过电压
10
15
0
g6（0，10）
安 装
10
-15
0
g6（0，10）
事 故
0
-20
0
g1
2、以控制气象为第一状态，待求状态为第二状态，将第一状态与第二状态所对应的数据分别代入状态方程式：
…………………………（1-1）
其中令,,则式（1-1）可简化为。以年平均气温为第一状态，最大覆冰为第二状态为例，运用迭代法编得C程序如下：
main()
{
floatl,g1=0.03275,f,g2=0.06544,A,B,t1=-5,t2=-5,c=68.51,x,x1,x0,dx;
scanf("%f",&l);
A=c-(73000*g1*g1*l*l)/(24*c*c)-73000*0.0000196*(t2-t1);
B=73000*g2*g2*l*l/24;
printf("%f,%f",A,B);
x0=1.0;
do{
dx=(x0*x0*x0-A*x0*x0-B)/(3*x0*x0-2*A*x0);
x1=x0;
x0=x0-dx;
}
while(x0!=x1);
printf("\nc=%f\n",x0);
f=(g2*l*l)/(8*x0);
printf("f=%f",f);
}

每隔50m，利用以上程序，分别求得表1-4中九中气象类型下的应力和弧垂，见表1-5：
表1-5 地线的应力弧垂曲线数据表
比载单位：N/m-mm2 温度单位：°C 应力单位：N/mm2 弧垂单位m
控
制
气
象
档

距
最高气温
最低气温
最大覆冰
年平均气温
g1=32.75
t=40
g1=32.75
t=-40
G7=65.44
t=-5
g1=32.75
t=-5
σ
f
σ
f
σ
f
σ
f
最低气温
年平均气温

最大覆冰
50
18.44
0.55
109.61
0.09
66.27
0.31
61.04
0.17
100
29.62
1.38
109.61
0.37
78.15
1.05
64.63
0.63
145.69
37.81
2.30
109.60
0.79
88.81
1.96
68.51
1.27
150
38.36
2.40
109.11
0.84
89.48
2.06
68.51
1.34
200
43.93
3.73
103.07
1.57
96.57
3.39
68.51
2.39
250
48.25
5.30
96.87
2.64
102.52
4.99
68.51
3.73
300
51.65
7.13
91.28
4.04
107.46
6.85
68.51
5.38
325
53.07
8.15
88.84
4.87
109.61
7.88
68.51
6.31
350
53.27
9.41
83.79
5.98
109.61
9.14
66.68
7.52
400
53.58
12.22
76.18
8.60
109.61
11.94
63.92
10.25
450
53.81
15.40
71.04
11.67
109.61
15.11
61.99
13.37
500
53.99
18.96
67.52
15.16
109.61
18.66
60.61
16.89
550
54.13
22.88
65.04
19.04
109.61
22.58
59.59
20.78
600
54.23
27.17
63.22
23.31
109.61
26.87
58.82
25.06
650
54.32
31.84
61.86
27.96
109.61
31.53
58.23
29.71

控
制
气
象
档

距
最大风速
内过电压
外过电压
安装
g6(0,30)=43.71
t=-5
g6(0,15)=33.94
t=-5
g6(0,10)=33.17
t=15
g6(0,10)=33.17
t=-15
σ
f
σ
f
σ
f
σ
f
最低气温
年平均气温

最大覆冰
50
62.56
0.22
61.19
0.17
36.51
0.28
74.66
0.14
100
69.02
0.79
65.09
0.65
44.84
0.92
76.80
0.54
145.69
75.43
1.54
69.26
1.30
51.71
1.70
79.35
1.11
150
75.69
1.62
69.29
1.38
52.05
1.79
79.19
1.18
200
78.46
2.79
69.62
2.44
55.52
2.99
77.37
2.14
250
80.76
4.23
69.89
3.79
58.20
4.45
75.79
3.42
300
82.60
5.95
70.11
5.45
60.27
6.19
74.51
5.01
325
83.38
6.92
70.20
6.38
61.12
7.17
73.98
5.92
350
82.19
8.14
68.44
7.59
60.43
8.40
71.44
7.11
400
80.31
10.89
65.76
10.32
59.38
11.17
67.61
9.81
450
78.93
14.02
63.89
13.45
58.63
14.32
64.96
12.92
500
77.91
17.53
62.54
16.96
58.07
17.85
63.09
16.43
550
77.13
21.43
61.54
20.85
57.65
21.76
61.72
20.32
600
76.53
25.70
60.78
25.13
57.32
26.04
60.69
24.59
650
76.05
30.35
60.19
29.78
57.07
30.70
59.90
29.24

控
制
气
象
档

距
事故
g1=32.75
t=-20
σ
f
最低气温
年平均气温

最大覆冰
50
81.54
0.13
100
83.01
0.49
145.69
84.84
1.02
150
84.59
1.09
200
81.71
2.0
250
79.11
3.23
300
76.97
4.79
325
76.08
5.68
350
73.08
6.86
400
68.58
9.55
450
65.50
12.66
500
63.34
16.16
550
61.77
20.05
600
60.60
24.32
650
59.70
28.97

3、绘制导线的应力弧垂曲线图,如图1。
四、绘制导线的安装曲线
1、绘制安装曲线时以档距为横坐标，弧垂和应力为纵坐标，运用程序（同应力弧垂曲线程序）从最高施工气温至最低施工气温没隔10°绘制一条弧垂和应力曲线，程序计算数据如下表1-6：
表1-6 导线的安装曲线数据表
比载单位：N/m-mm2 温度单位：°C 应力单位：N/mm2 弧垂单位：m
控制
气象
温度
40°C
30°C
20°C
10°C
档距
σ
f
σ
f
σ
f
σ
f
最低气温
年平均气温

最大覆冰
50
18.44
0.55
23.52
0.44
31.37
0.33
42.01
0.24
100
29.62
1.38
34.36
1.19
40.72
1.01
48.96
0.84
145.69
37.81
2.30
42.33
2.05
48.02
1.81
55.11
1.58
150
38.36
2.40
42.82
2.15
48.42
1.90
55.36
1.66
200
43.93
3.73
47.78
3.43
52.42
3.12
58.02
2.82
250
48.25
5.30
51.59
4.96
55.50
4.61
60.08
4.26
300
51.65
7.13
54.55
6.75
57.87
6.37
61.68
5.97
325
53.07
8.15
55.78
7.75
58.84
7.35
62.33
6.94
350
53.27
9.41
55.67
9.01
58.36
8.59
61.39
8.17
400
53.58
12.22
55.50
11.80
57.62
11.37
59.94
10.93
450
53.81
15.40
55.38
14.97
57.08
14.52
58.92
14.07
500
53.99
18.96
55.29
18.51
56.68
18.06
58.17
17.59
550
54.13
22.88
55.22
22.43
56.38
21.97
57.60
21.50
600
54.23
27.17
55.16
26.72
56.14
26.25
57.17
25.78

控制
气象
温度
0°C
-10°C
-20°C
-30°C
档距
σ
f
σ
f
σ
f
σ
f
最低气温
年平均气温

最大覆冰
50
54.45
0.19
67.78
0.15
81.54
0.13
95.52
0.11
100
59.03
0.69
70.53
0.58
83.01
0.49
96.12
0.43
145.69
63.69
1.36
73.68
1.18
84.85
1.02
96.91
0.90
150
63.77
1.44
73.58
1.25
84.59
1.09
96.52
0.95
200
64.71
2.53
72.61
2.26
81.71
2.00
91.92
1.78
250
65.48
3.91
71.79
3.56
79.11
3.23
87.48
2.92
300
66.07
5.58
71.13
5.18
76.97
4.79
83.67
4.40
325
66.31
6.52
70.87
6.10
76.08
5.68
82.05
5.27
350
64.80
7.74
68.68
7.30
73.08
6.86
78.10
6.42
400
62.52
10.48
65.39
10.02
68.58
9.55
72.16
9.08
450
60.92
13.61
63.11
13.14
65.50
12.66
68.14
12.17
500
59.76
17.12
61.48
16.65
63.34
16.16
65.34
15.66
550
58.91
21.02
60.29
20.54
61.77
20.05
63.35
19.55
600
58.25
25.30
59.39
24.81
60.60
24.32
61.87
23.82

控制
气象
温度
40°C
档距
σ
f
最低气温
年平均气温

最大覆冰
50
109.61
0.09
100
109.61
0.37
145.69
109.61
0.79
150
109.11
0.84
200
103.07
1.59
250
96.87
2.64
300
91.28
4.04
325
88.84
4.87
350
83.79
5.98
400
76.18
8.60
450
71.04
11.67
500
67.52
15.16
550
65.04
19.04
600
63.22
23.31
2、绘制导线的安装曲线，如图2。
第二节 地线的力学计算
一、设计资料，选择地线型号
1、根据《架空输电线路设计》第9页表1-5规定，500KV线路的地线采用镀锌钢绞线时标称截面不应小于70mm2。根据此规定选择结构形式、直径11mm、抗拉强度1270MPa、A级锌层的钢绞线，标记为,所选择的地线直径d=11.0mm，A=72.22mm2，G0=60.12kg/hm=601.2kg/km，σP=1270N/mm2。
2、由于地线只有钢线构成，由《架空输电线路设计》第46页查得钢线的弹性系数E=200900N/mm2,线膨胀系数
二、计算地线比载
1、地线的最大使用应力及平均应力上限计算：
由于地线采用钢绞线，易腐蚀，其设计安全系数按规定应比导线的设计安全系数大，取地线最大使用应力的设计安全系数为3.0>2.5,年平均运行应力的设计安全系数为5.0>4.0，即。
地线的最大使用应力为: ；
地线的平均运行应力上限为：。
2、地线的比载计算
（1）自重比载

（2）冰重比载
（3）垂直总比载

（4）风压比载
，其中αF为风速不均匀系数，c为风载体型系数。
当v=30m/s时，αF=0.61，c=1.2（线径<17mm时，c取1.2），则

当v=15m/s时，αF=0.75，c=1.2，则

当v=10m/s时，αF=1.0，c=1.2，则

（5）覆冰时的风压比载
覆冰时的风速为vb=10m/s，αF=1.0，c=1.2，则

（6）有冰无风时的综合比载

（6）有冰有风时的综合比载

三、计算临界档距，判断控制气象
1、计算临界档距
可能出现最大应力的气象条件有：最低气温、年平均气温、最大覆冰、最大风速，它们对应的比载与应力的比值计算如下：
a 最低气温：;
b 年平均气温：;
c 最大覆冰：;
d 最大风速：。

2、判断控制气象
把最低气温（a）、年平均气温（b）、最大覆冰（c）和最大风速（d）按比载与应力的比值从小到大排列，制成表1-7，并将以上六个档距填入下表：
表1-7 地线的临界档距判别表
a
d
b
c
lad=676.98
虚数
lbd=642.15

lab=虚数
Lcd=0

lab=289.52

因a栏中有一虚数值，故淘汰a栏中的所有临界档距，直接对d栏进行判别；由于d栏中有一虚数值和一个零值，故淘汰d栏中的所有临界档距，直接对b栏进行判别；b栏中无零值和虚数值，且b栏中只有一个临界档距值lbd=642.15，故lbd=642.15是唯一的有效临界档距。
当实际档距l< lbd=642.15时，控制气象为b-年平均气温；当实际档距l> lbd=642.15时，控制气象为c-最大覆冰，如表1-8所示：
表1-8 地线的档距与控制气象关系表
年平均气温
最大覆冰
642.15

三、绘制导线的应力弧垂曲线
1、各气象类型对应的比载及温度如表1-4所示；
表1-4 气象类型与及其对应的比载温度表
气象类型
风速（m/s）
温度（°C）
覆冰厚度（mm）
比载（N/m-mm2）
最高气温
0
40
0
g1
最低气温
0
-40
0
g1
年平均气温
0
-5
0
g1
最大覆冰
10
-5
10
g7
最大风速
30
-5
0
g6（0，30）
内过电压
15
-5
0
g6（0，15）
外过电压
10
15
0
g6（0，10）
安 装
10
-15
0
g6（0，10）
事 故
0
-20
0
g1
2、以控制气象为第一状态，待求状态为第二状态，将第一状态与第二状态所对应的数据分别代入状态方程式：
…………………………（1-1）
其中令,,则式（1-1）可简化为。以年平均气温为第一状态，最大覆冰为第二状态为例，运用迭代法编得C程序如下：
main()
{
floatl,g1=0.08158,f,g2=0.16525,A,B,t1=-5,t2=-5,c=254,x,x1,x0,dx;
scanf("%f",&l);
A=c-(200900*g1*g1*l*l)/(24*c*c)-200900*0.0000115*(t2-t1);
B=200900*g2*g2*l*l/24;
printf("%f,%f",A,B);
x0=1.0;
do{
dx=(x0*x0*x0-A*x0*x0-B)/(3*x0*x0-2*A*x0);
x1=x0;
x0=x0-dx;
}
while(x0!=x1);
printf("\nc=%f\n",x0);
f=(g2*l*l)/(8*x0);
printf("f=%f",f);
}
每隔50m，利用以上程序，分别求得表1-4中九中气象类型下的应力和弧
见表1-9：
表1-9 地线的应力弧垂曲线数据表
比载单位：N/m-mm2 温度单位：°C 应力单位：N/mm2 弧垂单位m
控
制
气
象
档

距
最高气温
最低气温
最大覆冰
年平均气温
g1=81.58
t=40
g1=81.58
t=-40
g7=165.25
t=-5
g1=81.58
t=-5
σ
f
σ
f
σ
f
σ
f
年平均气温

最大覆冰
50
153.77
0.17
333.95
0.08
260.28
0.20
254
0.10
100
162.50
0.63
331.30
0.31
275.48
0.75
254
0.40
150
172.65
1.33
327.15
0.70
294.05
1.58
254
0.90
200
182.44
2.24
321.84
1.27
312.87
2.64
254
1.61
250
191.25
3.33
315.80
2.02
330.68
3.90
254
2.51
300
198.97
4.61
309.49
2.97
347.07
5.36
254
3.61
350
205.64
6.07
303.28
4.12
361.96
6.99
254
4.92
400
211.37
7.72
297.45
5.49
375.39
8.80
254
6.42
450
216.30
9.55
292.16
7.07
387.47
10.80
254
8.13
500
220.53
11.56
287.49
8.87
398.32
12.96
254
10.04
550
224.17
13.76
283.43
10.88
408.06
15.31
254
12.14
600
227.31
16.15
279.93
13.11
416.81
17.84
254
14.45
642.15
229.51
18.32
277.19
15.17
423.33
20.12
253.85
16.56
650
229.06
18.81
275.47
15.64
423.33
20.62
252.78
17.04
700
226.49
22.06
265.74
18.80
423.33
23.91
246.73
20.25
750
224.37
25.57
257.89
22.24
423.33
27.45
241.80
23.72
800
222.60
29.32
251.51
25.95
423.33
31.23
237.75
27.45
850
221.11
33.32
246.27
29.92
423.33
35.25
234.39
31.43
900
219.84
37.57
241.94
34.14
423.33
39.52
231.58
35.67

控
制
气
象
档

距
最大风速
内过电压
外过电压
安装
g6(0,30)=102.14
t=-5
g6(0,15)=83.74
t=-5
g6(0,10)=82.44
t=15
g6(0,10)=82.44
t=-15
σ
f
σ
f
σ
f
σ
f
年平均气温

最大覆冰
50
255.19
0.13
254.11
0.10
208.89
0.12
276.80
0.09
100
258.44
0.49
254.43
0.41
211.84
0.49
275.94
0.37
150
262.98
1.09
254.90
0.92
215.84
1.07
274.64
0.84
200
268.07
1.91
255.44
1.64
220.19
1.87
273.08
1.51
250
273.17
2.92
256.01
2.56
224.42
2.87
271.41
2.37
300
277.99
4.13
256.55
3.67
228.31
4.06
269.75
3.44
350
282.38
5.54
257.05
4.99
231.76
5.45
268.21
4.71
400
286.30
7.14
257.49
6.50
234.77
7.02
266.81
6.18
450
289.76
8.92
257.88
8.22
237.37
8.79
265.58
7.86
500
292.79
10.90
258.22
10.13
239.62
10.75
264.51
9.74
550
295.44
13.07
258.51
12.25
241.55
12.91
263.59
11.83
600
297.75
15.44
258.75
14.56
243.52
17.88
260.83
16.69
642.15
293.86
21.29
251.84
20.37
239.22
21.11
253.89
19.89
650
298.50
18.07
257.74
17.16
243.52
17.88
260.83
16.69
700
293.86
21.29
251.84
20.37
239.22
21.11
253.89
19.89
750
289.99
24.77
247.01
23.84
235.69
24.59
248.24
23.35
800
286.74
28.50
243.03
27.57
232.77
28.33
243.61
27.07
850
284.0
32.48
239.73
31.55
230.33
32.32
239.78
31.05
900
281.68
36.71
236.96
35.78
228.27
36.57
236.58
35.28

控
制
气
象
档

距
事故
g1=81.58
t=-20
σ
f
年平均气温

最大覆冰
50
288.17
0.09
100
286.79
0.36
150
284.69
0.81
200
282.11
1.45
250
279.32
2.28
300
276.51
3.32
350
273.87
4.56
400
271.46
6.01
450
269.32
7.67
500
267.47
9.53
550
265.86
11.60
600
264.49
13.88
642.15
263.32
15.97
650
261.99
16.45
700
254.48
19.63
750
248.39
23.09
800
243.41
26.81
850
239.30
30.79
900
235.87
35.02

3、绘制地线的应力弧垂曲线图，如图3。
四、绘制导线的安装曲线
1、绘制安装曲线时以档距为横坐标，弧垂和应力为纵坐标，运用程序（同应力弧垂曲线程序）从最高施工气温至最低施工气温没隔10°绘制一条弧垂和应力曲线，程序计算数据如下表1-6：
表1-10 地线的安装曲线数据表
比载单位：N/m-mm2 温度单位：°C 应力单位：N/mm2 弧垂单位：m
控制
气象
温度
40°C
30°C
20°C
10°C
档距
σ
f
σ
f
σ
f
σ
f
年平均气温

50
153.77
0.17
175.50
0.15
197.65
0.13
220.06
0.12
100
162.50
0.63
181.43
0.56
201.35
0.51
222.01
0.46
150
172.65
1.33
188.85
1.21
206.27
1.11
224.73
1.02
200
182.44
2.24
196.38
2.08
211.51
1.93
227.76
1.79
250
191.25
3.33
203.36
3.13
216.53
2.94
230.76
2.76
300
198.97
4.61
209.58
4.38
221.10
4.15
233.55
3.93
350
205.64
6.07
215.0
5.81
225.12
5.55
236.05
5.29
400
211.37