架空输电线路课程设计班级姓名学号指导老师年月日目录一、设计条件 (3)二、设计要求 (3)三、整理已知条件 (4)四、比载计算 (5)五、计算临界档距,判断控制条件 (6)六、判定最大弧垂 (8)七、计算各气象条件下的应力和弧垂 (9)八、安装曲线计算 (11)九、画应力弧垂曲线与安装曲线 (14)十、感想 (14)330Kv架空输电线路设计一、设计条件1.典型气象区V区2.导线型号LGJ-400/503.电压等级330Kv二、设计要求列出各气象条件,计算出比载,判断临界档距,最大弧垂气象,画出应力弧垂曲线及安装曲线。
三、整理已知条件2.风速换算由于此处的风速是高度为10米处的基准风速,而110~330Kv 输电线路应取离地面15米处的风速,所以应当进行风速高度换算。
采用公式式中h v —线路设计高度h 处的风速,m/s ;0v —标准高度10m 处的风速,m/s ;α—风速高度变化系数;z 为粗糙度指数;β为修正系数在此设计中采用《架空输电线路设计》孟遂民版中表2—6规定,取粗糙度等级为B ;则相应的z=0.16;β=1.0 则 最大风速时风速换算值为v=1.067×30=32.01m/s覆冰有风,外过有风,安装气象时风速换算值为v=1.067×10=10.67m/s内过电压时风速换算值为v=1.067×15=16.01m/s3.导线参数此处采用LGJ-400/50导线,其相应参数如下表二所示v v h α=zh ⎪⎭⎫ ⎝⎛=10βα067.110151016.0=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=zh βα7导线的安全系数取2.5,控制微风震动的年均气象条件下的年均运行应力设计安全系数取4 则抗拉强度 许用应力年均运行应力上限 四、比载计算1.自重比载2.冰重比载3.垂直总比载4.无冰风压比载(1) 外过电压,安装有风此时风速v=10.67m/s 0.1=c β 0.1=f α 1.1=sc μ(2)内过电压此时风速v=16.01m/s 0.1=c β 75.0=f α 1.1=sc μ (3)最大风速此时风速v=32.01m/s 0.1=c β 1.1=sc μ 计算强度时75.0=f α 校验电气间距时61.0=f α ()MPa A T j p 62.25955.45112340095.095.0=⨯==σ[])(85.1035.262.2590MPa k p ===σσ[])(90.64462.2594MPa p cp===σσ)/(1082.321055.45180665.91511103331m MPa A qg ---⨯=⨯⨯=⨯=γ)/(1011.231055.451)63.2710(10728.2710)(728.273332m MPa A b d b ---⨯=⨯+=⨯+=γ)/(1093.553213m MPa -⨯=+=γγγ)/(10sin 324m MPa AW d v sc f c -⨯=θμαβγ)/(1079.41055.45167.10625.063.271.110sin 332324m MPa A W d v sc f c ---⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯=θμαβγ)/(1009.81055.45101.16625.063.271.175.010sin 332324m MPa A W dv sc f c ---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=θμαβγ)/(1033.321055.45101.32625.063.271.175.010sin 332324m MPa A W d v sc f c ---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=θμαβγ)/(1029.261055.45101.32625.063.271.161.010sin 332324m MPa A Wd v sc f c ---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=θμαβγ5.覆冰风压比载此时风速v=10.67m/s 0.1=c β 2.1=sc μ 计算强度和检验风偏时均可取0.1=f α6.无冰综合比载()24216γγγ+=(1)外过电压,安装有风)/(1017.331079.482.3233226m MPa --⨯=⨯+=γ(2)内过电压)/(1080.331009.882.3233226m MPa --⨯=⨯+=γ(3)最大风速 计算强度时)/(1007.461033.3282.3233226m MPa --⨯=⨯+=γ 校验风偏时)/(1005.421029.2682.3233226m MPa --⨯=⨯+=γ7.覆冰综合比载()25237γγγ+=计算强度和校验风偏时)/(1065.561001.993.5533227m MPa --⨯=⨯+=γ各气象条件下的比载计算值列于下表三五、计算临界档距,判断控制条件1. 当气象条件变化时,应力随之变化,在应力达到最大时的气象条件即为控制条件,在输电线路设计时,应考虑的四种气象条件分别为最低气温,最大风速,最厚覆冰,年均气温。
这四种气象条件的有关参数如表四所示 )/(10sin )2(325m MPa AWb d v sc f c -⨯+=θμαβγ)/(1001.91055.45167.10625.063.472.110sin )2(332325m MPa A W b d v scf c ---⨯=⨯⨯⨯=⨯+=θμαβγ由状态方程式可得临界档距的计算公式为[][]()[][][]βσγσγβασσ3202000cos cos 24⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=i ij ji j i j ij E t t E l所以各临界档距如下:[][]()[][][]()mE t t E l aa bba b a b ab 16.309103160.04436.0690002069000103.1924cos cos 2462263202000=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+-=--βσγσγβασσ[][]()[][][]()虚数=⨯-⨯⨯⨯⨯+-=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+-=--62263202000103160.05057.069000)2569000103.1985.10390.64(24cos cos 24βσγσγβασσaa cca c a c ac E t t E l [][]()[][][]()m E t t E l aa dda d a d a 23.108103160.05455.069000569000103.1924cos cos 2462263202000d =⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+-=--βσγσγβασσ[][]()[][][]()虚数=⨯-⨯⨯⨯⨯+-=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+-=--62263202000104436.05057.069000)569000103.1985.10390.64(24cos cos 24βσγσγβασσbb ccb c b c bc E t t E l [][]()[][][]()虚数=⨯-⨯-⨯⨯⨯⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+-=--62263202000bd 104436.05455.069000)15(69000103.1924cos cos 24βσγσγβασσbb ddb d b d E t t E l [][][][]()i j i ij i i j ij j j t t E l E l E ---=-βασβγσσβγσcos 24cos 24cos 203220203220[][]()[][][]()m E t t E l cc ddc d c d 82.164103160.05057.069000)2069000103.1990.6485.103(24cos cos 2462263202000cd =⨯-⨯⨯⨯⨯--=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+-=--βσγσγβασσ将结论列于下面表五由上表五可得出如下结论:当代表档距l<164.82m 时年均气温是控制条件;当代表档距l>164.82m 时最厚覆冰是控制条件。
六、判定最大弧垂此处最大弧垂是指架空线在无风气象条件下垂直平面内档距中央弧垂的最大值。
出现最大弧垂的气象条件是最高气温或覆冰无风,在此设计中采用临界温度法判定最大弧垂。
1. 临界温度法在某一温度下,架空线在自重比载作用下产生的弧垂与覆冰无风时的弧垂相等,则此温度称为临界温度。
设覆冰无风为第一状态:气温为b t ,比载为3γ,架空线水平应力为b σ 临界温度为为第二状态:温度为j t ,比载1γ。
水平应力为j σ 则可根据状态方程式解得临界温度计算式为E t t bb j ασγγ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=3112. 判定(1) 当代表档距l<164.82m 时,年均气温为控制条件第一状态:年均气温,温度C t151=,比载)(m MP /a 1082.323-1⨯=γ,水平应力MPa 90.641=σ第二状态:覆冰无风,温度C t52-=,比载)(m MP /a 1093.553-2⨯=γ,水平应力待求2σ 由状态方程式[][][][]()12210322110220322220cos 24cos 24cos t t E lE l E ---=-βασβγσσβγσ可求得覆冰无风条件下的应力2σ 取代表档距l=100m,将各数据代入上式得74.8993418.842232=-σσ采用试凑法可得MPa 3.942=σ临界温度C Et t b b j3.2469000103.193.941093.551082.3215163331=⨯⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯-+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=---ασγγ 最高气温 3.24,40max C t C t j ==而临界温度 max t t j <所以最大弧垂发生在最高气温条件下。
(2) (2)当代表档距l>164.82m 时,最厚覆冰为控制条件第一状态:最厚覆冰,温度C t51-=,比载)(m MP /a 1065.563-1⨯=γ,水平应力MPa 85.1031=σ第二状态:覆冰无风,温度C t52-=,比载)(m MP /a 1093.553-2⨯=γ,水平应力待求2σ 由状态方程式1可求得覆冰无风条件下的应力2σ取代表档距l=200m,将各数据代入上式得96.35973863.692232=-σσ采用试凑法可得MPa 33.1032=σ临界温度C Et t b b j1.2769000103.1933.1031093.551082.3215163331=⨯⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯-+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=---ασγγ 最高气温 1.27,40max C t C t j==而临界温度 max t t j <所以最大弧垂发生在最高气温条件下。