三峡大学电气与新能源学院课程设计说明书学期:专业：输电线路工程课程名称：输电杆塔及基础设计班级学号：姓名：指导老师：《输电杆塔设计》课程设计任务书一、设计题目：110KV门型直线电杆设计（自立式带叉梁）二、设计参数：电压等级：110kV避雷线型号：GJ一35电杆锥度：1/75电杆根部埋深：3m顶径：270mm气象条件：Ⅳ级绝缘子：7片×一4.5地质条件：粘土，γs=16 kN/m3，α=20°，β=30°，三、设计成果要求:1．设计说明书一份（1.5万字,含设计说明书插图）2．图纸若干（1）电杆尺寸布置图（2）电气间隙效验图（2）正常运行情况下的抵抗弯矩图（3）事故时的弯矩图目录一、整理设计用相关数据 (1)1 任务书参数 (1)2 气象条件列表 (1)3 导线LGJ-150/35相关参数表 (1)4 导线比载计算 (1)5 地线相关参数 (3)6 地线比载计算 (3)7 绝缘子串和金选择 (3)8 地质条件 (4)9 杆塔结构及材料 (4)二、电杆外形尺寸的确定 (4)1 杆的呼称高度 (4)2 导线水平距离 (5)3 间隙圆校验 (5)4 地线支架高度确定 (6)5 杆塔总高度 (7)三、杆塔荷载计算 (7)1 标准荷载 (7)2 设计荷载 (9)四、电杆杆柱的强度验算及配筋计算 (11)1 配筋计算 (11)2 主杆弯矩计算 (11)3 事故情况下的弯矩计算 (12)4 裂缝计算 (13)5 单吊点起吊受力计算 (13)五、基础设计 (14)1 土壤特性 (14)2 抗压承载力计算 (15)3 底盘强度计算 (15)八、参考文献 (16)九、附图附图1尺寸布置图 (17)附图2间隙圆校验图 (18)附图3正常运行最大风情况下的抵抗弯矩图 (19)附图4事故时弯矩图 (20)m MPa /1087.65310)75.117512.36()0,5(333--⨯=⨯+=γ)/(1012.5361062.1810665.89.267610)0,0(3331m MPa Aqg ---⨯=⨯⨯=⨯=γ)/(1075.117102.6181)5.517(5728.27)0,5(332m MPa --⨯=⨯+⨯=γ)/(10625.0),0(324m MPa Av d v sc f -⨯=μαγmMpa /1024.66102.618110.5171.10.1625.0)10,0(3324--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=γm Mpa /1079.111102.618115.5171.175.0625.0)15,0(3324--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=γ一、 整理设计用相关数据1、任务书所给参数：2、 气象条件列表：3、 根据任务书提供导线LGJ-150/35的参数，（参考书二）整理后列下表：4、 计算导线的比载: （1）导线的自重比载：（2）冰重比载：（3）垂直总比载：（4） 无冰风压比载：假设风向垂直于线路方向0.1v 110;190sin ,90==︒==c K βθθ线路可以得出下式：1） 外过电压，安装有风：v=10m/s, f α=1.0,sc μ=1.12） 内过电压 v=15m/s, f α=0.75,sc μ=1.1m Mpa /102.19351062.18125.5171.185.0625.0)25,0(3324--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=γm Mpa /1056.225102.618125.5171.161.0625.0)25,0(3324--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=γm Mpa /1056.311102.618110)52.517(2.10.1625.0)10,5(3325--⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=γ3) 最大风速 v=25m/s,设计强度时，f α=0.85,sc μ=1.14）最大风速 v=25m/s,计算风偏时，f α=0.61,sc μ=1.1（5）覆冰风压比载计算： v=10m/s,计算强度和强度时，f α=1.0,sc μ=1.2 （6）无冰综合比载1) 外过电压，安装有风：m Mpa v /10108.3710624.6512.3600,0)10,0(332224216--⨯=⨯+=+=），（）（γγγ 2) 内过电压 ：m Mpa /1015.8381079.111512.36)15,0(33226--⨯=⨯+=γ3) 最大风速计算强度时：m Mpa /10711.501092.135512.36)25,0(33226--⨯=⨯+=γ4）最大风速计算风偏时：m Mpa /1096.3441056.225512.36)25,0(33226--⨯=⨯+=γ（7）覆冰综合比载：m Mpa /1075.8541056.31187.65310,50,5)10,5(332225237--⨯=⨯+=+=）（）（γγγ 将有用比载计算结果列表：表 4 - 2 单位：5、计算比值0/σγ，将计算的结果列入下表：由于最大风速和覆冰有风比载和气温都相同，故比载小的不起控制作用。
表 5 - 1mMpa /103-⨯计算临界档距：=265.97 m=虚数：=虚数临界档距列表如下因此，档距在0～265.97m 时控制气象条件是最低温，在265.97m ～∞时控制条件是年均气温。
5、地线GJ-35相关参数列于下表：6、 地线比载计算：地线的比载计算同导线比载计算，计算值列于下表：表 6 单位：m Mpa /103-⨯7、绝缘子串及金具选取：表 7 —1 导线绝缘子和金具])10268.0()10403.0[(80000))]205(80000108.1704.13604.136[24)//()]([2423236---⨯-⨯⨯---⨯⨯⨯+-⨯=--+-=（a a b b a b a b ab E t t E l σγσγασσ])10268.0()10429.0[(80000))]20(10(80000108.1704.13603.85[24)//()]([2423236c ac ---⨯-⨯⨯--⨯⨯⨯+-⨯=--+-=a a c c a c a E t t E l σγσγασσ])10403.0()10429.0[(80000))]5(10(80000108.1704.13603.85[24)//()]([2423236b c bc ---⨯-⨯⨯--⨯⨯⨯+-⨯=--+-=b bc c b c E t t E l σγσγασσ件号 名称 质量(kg) 数量 型号 绝缘子组装图1 挂板 0.56 1 Z-72 球头挂环 0.27 1 QP-73 绝缘子 5.0 7 X-4.54 碗头挂板 0.82 1 W-7A5 悬垂线夹 2.0 1 CGU-36 铝包带0.0331×10绝缘子串长度 λ＝1304mm绝缘子串重量 38.68kg 适用导线LGJ-150/35（2）地线绝缘子串及金具选择： 表 7 — 2件号 名称 质量(kg) 数量 型号＋(长度mm)金具图形1 挂板 0.56 1 Z-7(60)2 球头挂环 0.27 1 QP-7(50)3 绝缘子 3.3 1 XDP 1-7(182)4 悬垂线夹5.71CGU-2(70)绝缘子串长度 λ＝362mm绝缘子串重量 9.83kg 适用避雷线 GJ-35土的状态 γs(kN/m3)α(°) β(°) m(kN/m3) 粘性土软塑 16 20 30 489、杆塔结构及材料材 料：普通直立钢筋混凝土门型电杆（带叉梁） 电压等级：110kv 电杆锥度：1/75 根部埋深：3m 顶 径：270mm二、 电杆外形尺寸的确定1、杆塔呼称高度：（参考书－）公式（3－1）h h f H x ∆+++=max λ ① 施工裕度h ∆的确定：根据设计任务书提供的水平档距m L h 240=，查表（3－7）为了更加安全取h ∆＝0.7m ② x h 为导线到地面及被跨越物的安全距离：假定此杆塔安装处取居民区，根据（参考书－）x h ＝7.0m ③λ绝缘子串的长度：根据所选择的绝缘子型号及金具确定为1.304m 。
④ m ax f 的确定:根据任务书给的档距，控制气象条件为年均气温。
采用状态方程式，用计算机软件算出最高温条件和最后覆冰条件下的弧垂，经过比较，最大弧垂发生在最高气温条件下。
经计算，得到最高温气象条件L=260m 下最大弧垂m ax f =4.589m 。
则杆塔的呼称高度H=1.304+4.589+7+0.7=13.595m 2、导线水平线间距离确定： 根据参考书目一公式3－3m f UD m 14.92589.465.01304.14.065.01104.0max =⨯++⨯=++=λ3、间隙圆校验： （1）规程规定最小间隙：工频电压时为0.25m ，操作过电压时为0.7m ，雷电过电压时为1.0m ，考虑带电作业时需增加0.5m 。
（2）绝缘子串基本风压： 1）正常运行最大风时：()22/91.30160025m KN ==正θω 2）内过电压时：()22/41.10160015m KN ==操θω 3）外过电压时：()22/63.00160010m KN ==雷θω （3）绝缘子串所受风压：()()()()NP N P N P m A n n A n n P j j j j jz J 6.31403.063.0095.01715.13203.041.1095.01715.18903.091.3095.017103.00.95, 风压变化系数出,5－2查参考书目一表, 13m 绝缘子串的位置高度为,7,112z 21021=⨯⨯⨯+⨯==⨯⨯⨯+⨯==⨯⨯⨯+⨯=====+=雷操正得μωμ （4）导线风荷载计算NP N P N P d d d 3.728824062.18110624.68.248724062.18110179.118.8110024062.1811056.225333=⨯⨯⨯==⨯⨯⨯==⨯⨯⨯=---雷操正外过电压时：内过电压时：工频电压最大风时：（5）导线自重比载计算N G D 7.2238736062.18110512.363=⨯⨯⨯-＝正（6）绝缘子串风偏角，即⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=-2/2/tan 1j d j d G G P P ϕ计算，即︒=⎪⎭⎫ ⎝⎛++=︒=⎪⎭⎫ ⎝⎛++=︒=⎪⎭⎫ ⎝⎛++=---55.62/2.33797.223872/6.3143.7288tan 05.112/2.33797.223872/15.3228.487tan 97.232/2.337927.23872/5.1898.81100tan 1'1'1雷操正ϕϕϕ（7）杆塔横担长度的确定：（参考书目一）公式3－12 ：)sin (21b R D h ++=ϕλ其中R 为最小空气间隙，1λ为绝缘子串长，ϕ为风偏角，b 为杆塔上脚钉外露部分加杆径一半的长度。