架空线路设计.doc

架空线路设计目录第一章　架空线路基本知识 5第一节　架空输电线路的分类与结构 5第二节　架空输电线路、元件选择及要求 8第三节　架空线路的运行环境及要求 13第四节 架空线路的设计程序及路径选择 18第二章　导线应力弧垂分析 22第一节　导线的比载 22第二节　导线应力的概念 27第三节　悬点等高时导线弧垂、线长和应力关系 29第四节　悬挂点不等高时导线的应力与弧垂 33第五节　水平档距和垂直档距 37第六节　导线的状态方程 41第七节　临界档距 46第八节　最大弧垂的计算及判断 53第九节　导线应力、弧垂计算步骤 56第十节　导线的机械特性曲线 59第三章　导线的安装计算 63第一节　导线安装曲线 63第二节　邻档断线时交叉跨越限距的校验 67第三节　导线的振动与防振 71第四章　架空线路的选线和定位 76第二节　杆塔高度 79第三节　架空送电线路模板定位方法 83第四节　工程概算 88第五章 杆塔荷载及强度校验 90第一节　杆塔结构型式及外形尺寸 90第二节　杆塔荷载 93第三节　杆塔内力计算 97第四节　避雷线与导线线间距离校验 99第五节　线路定位后的其它内容校验 101第六章　架空送电线路施工 105第一节　基础施工 105第二节　杆塔组立 108第三节　架线施工 109第四节　收尾工程 113第五节　计算机路设计中的应用 115首先，我们就这门课程的主要内容和解决的问题作一下简介。

　　依据电力系统的基本知识，我们知道架空线路的功能是输送电能的，它的主要技术参数包括有：电压等级、导线截面、以及线路长度等这些参数主要是根据电力系统的供需关系通过规划设计来选择确定的，并代表着它的供电能力　　但是在满足一定的技术经济条件要求下，怎样合理地架设架空送电线路则是我们这门课程所要解决的问题　　概括说来，架空线路设计在技术上首先要解决以下两个问题：　　其一，导线固定在杆塔上的松紧程度　　其二，杆塔排列位置的确定　　关于导线固定在杆塔上的松紧程度: 　　从技术角度讲，线路架设时导线过于拉紧则可能使导线超过它所能够承受的最大允许拉力，从而使导线受到损坏或使杆塔倾斜，这是不允许的；反之，线路架设时导线过于松弛则可能会破坏绝缘间隙的有关规定或要求，如风吹向导线时，可能使导线对地之间发生闪络或使导线对地面的安全距离不能满足要求等，这同样是不允许的　　关于杆塔排列位置的确定:　　我们直观分析可知，在一定的距离下，对同一条架设的线路而言，假定杆型已经选定，那么如果杆塔之间的间隔排列过密，则必然使经济投入增加；反之，如果杆塔之间的间隔排列过疏，又将使杆塔受到较大的荷重或拉力，其杆塔的强度可能会难以满足安全要求。

　　因此，为了解决上述两个问题，在架空线路设计中实际上归结为制作两个曲线来完成的，即制作架线弧垂曲线以解决合理紧线问题；制作模板曲线以解决合理排列杆塔位置问题　　为了制作这两种曲线，在架空线路设计这门课程中，首要的任务就是要学习和掌握导线力学计算原理导线的力学计算主要是研究在不同气象条件下，导线的应力、弧垂和荷载之间的基本关系　　应当说计算导线的应力和弧垂是架空线路设计中最基本的两项计算内容依据这种计算，可以分析明确导线产生最大弧垂和受到可能受到最大应力的条件是什么，并由此制定前述的两种曲线以便合理地确定导线架设在空中的松紧程度和杆塔排列路路径上的具体位置这样的设计结果，既可以使导线的应力满足技术要求，又可以保证导线对地的安全距离在允许范围之内 　　因此，掌握导线力学计算原理是我们学习这门课程的核心内容另外指出，在导线力学计算中，有一个伴随始终的自变量，即为气象条件之所以强调这一点，那是因为气象条件的变化将会引起导线诸多物理量如应力、弧垂、线长等的数值变化，所以在力学计算中必须注意气象条件这个因素　　当然，要完成一条架空线路设计任务，除了应力弧垂分析内容外，还包括有：防振措施设计、杆塔受力分析、线路绝缘配合与验算、基础结构计算、线路施工与测量等。

对于这门课程，我们主要是重点介绍导线力学计算原理和线路杆塔定位原理以及线路设计中主要技术校验内容等有关杆塔基础、线路施工等内容则主要以自学为主　　原因是一方面学时有限，另一方面这些内容涉及图形太多且画出麻烦，但相对而言，这些内容的原理较为简单，完全可以在以后的实践中自学完成　　按照专业课程的归类，架空线路设计这门课程应当属于电力系统稳态课程内容的延续或补充学习和掌握架空线路设计的基本原理和设计流程，对于以后从事电力系统输电工程设计和运行工作是十分必要的第一章　架空线路基本知识　　·架空输电线路的分类与结构　　·架空输电线路主要元件选择及要求　　·架空输电线路的运行环境及要求　　·架空线路的设计程序及路径选择 ［内容提要及要求］　　本章主要讲述架空线路的结构，各组成元件的选择要求，线路运行环境及线路计算用气象条件组合，架空线路设计程序等通过学习要求了解导线机械物理特性的主要参数；掌握气象条件三要素在力学上对导线的影响和组合气象条件的形成； 理解线路设计的基本流程第一节　架空输电线路的分类与结构一、输电线路分类　　电力线路是电力系统的组成部分， 它担负着输送和分配电能任务从电源向电力负荷中心输送电能的线路称为输电线路。

为减少电能在输送过程中的损耗，根据输送距离和输送容量的大小，输电线路采用不同的电压等级目前我国采用的各种不同电压等级有35、60、110、220、330、500KV等在我国，通常称35～220KV的线路称为高压输电线路，330～500KV的线路称为超高压输电线路 　　此外，担负分配电能任务的线路称为配电线路我国配电线路的电压等级有：380V/220V、6KV、10KV，其中把1KV以下的线路称为低压配电线路，1～10KV线路称为高压配电线路　　输电线路按结构可分为电缆线路和架空线路架空线路与电缆线路相比有许多显著的优点，如结构简单、施工周期短、建设费用低、检修维护方便、散热性能好、输送容量大等本课只介绍高压架空输电线路的基本知识二、架空输电线路的结构　　区域发电厂与受电侧变电所之间一般采用输电线路连接为保证输电线路带电导线与地面之间保持一定的距离，必须用杆塔支撑导线，如图1－1所示相邻杆塔中心线之间的水平距离称为档距相邻两基杆塔之间的几个档距组成了一个耐张段，如图#5～#9杆塔为一个耐张段，该耐张段由4个档距组成如果耐张段中只有一个档距则称为孤立档，如图中#9～#10杆塔之间一条输电线总是由多个耐张段组成的，其中包括孤立档。

　　　　　　　　　　　　　　图1-1 输电线路组成三、架空线路有关的几个术语首先我们就与架空线路结构有关的几个基本术语分别说明如下：　　(1)档距—相邻两杆塔上导线悬挂点之间的水平距离称为档距，通常用表示，如图1－2所示　　(2)弧垂（弛度）—导线上任一点到悬挂点连线之间在铅直方向的距离称为弧垂，也叫弛度 　　一般情况下，如无说明，弧垂都是特指一档内的最大弧垂，通常用字母f表示，如图1－2所示当导线悬挂点等高（标高相等）时，档内最大弧垂在档距中央处；当导线悬挂点不等高（标高不等）时，档内最大弧垂近似在档距中央处　　　　　图1－2　输电线路几个术语　　(3)限距—导线到地面的最小允许距离称为限距，如图1－2中的h所示限距的数值，我国电力部颁布的《架空送电线路设计技术规程》和《架空配电线路设计技术规程》作了详细的规定 　　架空输电线路的组成元件主要有导线、避雷线（简称地线）、金具、绝缘子、杆塔、拉线和基础，如图1－3所示　　　　　　　　图1-3 输电线路组成元件　　上图中各数字表示：　　1—导线；2—避雷线；3—防振锤；4—绝缘子；5—线夹；6—杆塔；7—拉线；8—拉线盘；9—底盘　　下面我们先就这些元件的基本作用和型式作一简单说明，有关它们的技术特点,种类划分和选择要求在下一节另作具体介绍。

四、架空输电线路组成元件　　1．导线　　导线用来传输电流、输送电能一般输电线路每相采用单根导线，但对于超高压大容量输电线路，为了减小电晕以降低电能损耗，并减小对无线电、电视等的干扰，多采用相分裂导线，即采用两根、三根、四根或更多根导线(常为环形固定)　　2．避雷线与接地体　　避雷线悬挂于杆塔顶部，并在每基杆塔上均通过接地线与接地体相连接当雷云放电雷击线路时，因避雷线位于导线的上方，雷首先击中避雷线，并借以将雷电流通过接地体泄入大地，从而减少雷击导线的几率，保护线路绝缘免遭雷电过电压的破坏，起到防雷保护的作用，保证线路安全运行一般只有110KV以上电压等级线路才全线架设，其材料常采用镀锌钢绞线　　3．杆塔　　杆塔用来支持导线和避雷线及其附件，并使导线、避雷线、杆塔之间，以及导线和地面及交叉跨越物或其他建筑物之间保持一定的安全距离　　4．绝缘子和绝缘串 　　绝缘子是线路绝缘的主要元件，用来支承或悬吊导线使之与杆塔绝缘，保证线路具有可靠的电气绝缘强度由于它不仅受到机械力和电压作用，而且还要承受大气中有害气体的侵蚀　　因此要求它具有足够的机械强度、绝缘水平和抗腐蚀能力　　5.金具　　输电线路金具在架空输电线路中起着支持、固定、接续保护导线和避雷线的作用。

且能使接线坚固金具种类很多，按照金具的性能及用途可分为线夹、连接金具、保护金具和拉线金具五大类　　6.基础　　杆塔基础是将杆塔固定在地面上，以保证杆塔不发生倾斜、倒塌、下沉等的设施　　如钢筋混泥土杆若直接埋入土中，由于电杆横截面积小，则在一般土壤中电杆都会下沉此时为防止电杆下沉，往往在电杆底部垫一块面积较大的钢筋混泥土制板—底盘，底盘就是防止电杆下沉的基础拉线的作用一方面提高杆塔的强度，承担外部荷载对杆塔作用力，以减少杆塔的材料消耗量；另一方面，连同拉线棒和拉线盘，起到将杆塔固定在地面上，以保证杆塔不发生倾斜、倒塌的作用铁塔基础根据地形、地质和施工条件的不同，所采用的类型也不同第二节　架空输电线路、元件选择及要求　一、导线　　导线是架空送电线路的主要组成部分，其作用是传导电能导线的种类、性能及截面大小，不仅对杆塔、避雷线、绝缘子、金具等有影响，而且直接关系到线路的输送能力、运行的可靠性和建设费用的大小 　　 导线必须具有良好的导电性能，此外，由于架空线路导线架设在空中，主要承受自重、风压、冰雪荷载等机械力的作用和空气中有害气体的侵蚀，故还要求导线具有较高的机械强度和较好的抗腐蚀性能 　　1.导线种类　　导线主要由铝、铜、钢等材料制成，在特殊条件下也使用铝合金。

铜是理想的导线材料，但由于铜的资源少、价格高，使用不多为了提高导线的机械强度，架空线路导线采用绞合的多股导线，常有的导线有硬铝线、钢芯铝绞线，少数情况下也采用铝合金线、铝包钢绞线及硬铜线　　硬铝线即裸铝绞线，由多股铝线绞制而成，比重小、价格低，导电性能仅次于铜，但机械强度低　　　　图1-4钢芯铝绞线 　　钢芯铝绞线中铝线部分与钢线部分截面积的比值不同，机械强度也不同可分为下面三种：　　①普通钢芯铝线，其铝线和钢线部分的比值为5.2～6.1；②加强性钢芯铝线，其铝线和钢线部分的比值为4～4.5；③轻型钢芯铝线，其铝线和钢线部分的比值为7.6～8.3；而铝合金绞线含有98%的铝和少量的镁、硅、铁、锰、锌等元素，比重和裸铝绞线相似，但机械强度比铝线约高一倍，不过导电率比铝线降低10%左右铝包钢绞线用于线路大跨越及其他特殊用途，它以单股钢线为芯，外面包以铝层，做成多股绞线。