500kv输电线路课程设计Word文档下载推荐.doc
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铁塔基础强度验算。
28
2．设计题目及要求
2.1设计题目
2.2设计参数
2.2.1气象条件
气象条件B
表2-1气象条件B
气象条件
气温（℃）
风速（m/s）
冰厚（mm）
最高气温
40
最低温度
-40
覆冰
-5
10
最大风速
32
安装情况
-15
雷电过电压
15
操作过电压
16
2.2.2导地线参数
导地线型号B：
LGJ-630/45
地线型号：
JLB40-150
表2-2导地线参数
型号
LJB40/150
结构（股数/直径mm）
铝股
45/4.2
钢（铝包钢）19/3.15
钢芯
7/2.8
铝—
截面积（）
632.45
钢（铝包钢）/铝56.27/91.8
43.1
总截面积
666.55
148.07
外径（mm）
33.6
15.75
单重（kg/km）
2060
696.7
计算拉断力（kN）
148.7
90.62
弹性模量（Mpa）
65000
109000
线膨胀系数（）
20.5
13
直流电阻
0.04633
0.295
最大使用应力（Mpa）
85
183.60
年平均运行应力（N/）
53
年平均运行应力占抗拉强度
25%
安全系数
3
2.2.3污秽等级
级污秽区
2.2.4设计档距
水平档距B：
500m
2.2.5铁塔塔形
5A-ZM2
塔形设计条件、单线图、司令图见附录。
2.2.6铁塔基础设计条件
1）工程地质条件：
土壤为一般粘性土，粘性土为可塑状态，土的计算容重，上拔角，计算摩擦角，承载力特征值。
2）基础作用力见铁塔设计结果。
3）材料：
混凝土强度等级采用C20，取钢筋混凝土的容重约为。
3.设计方法和步骤
3.1线路设计部分
3.1.1绝缘配合设计
根据经验选择悬式绝缘子型号：
XWP-160，
污秽等级Ⅱ，爬电距离h=400mm，
查《指导书》表3-1，a=1.82~2.0，本次计算取a=2，
爬电比距a=2.5cm/kv公称高度155mm，
确定绝缘子片数，按照绝缘配合条件确定，其公式如下：
取n=25。
根据上式可以得到绝缘子的总长：
3.1.2导线和地线的比载计算
a）根据地线型号，查表确定地线参数.
导线型号：
LGJ-630/45，截面积A=666.5mm2，外径d=33.6mm，单重q=2060kg/km，计算拉断力148.7KN，弹性模量E=65000Mpa，线膨胀系20.5（10-6/℃），最大使用应力85Mpa，年平均应力53N/mm2，年平均运行应力抗拉强度（25℅）。
LJB40-150，总截面积A=148.07mm2,外径d=15.75mm,单重q=696.7kg/km，计算拉断力90.62KN，弹性模量E=109000Mpa，线膨胀系数13（10-6/℃），最大使用应力183N/mm2，年平均应力（25℅）。
b）计算导线和地线的并给出下列条件下的比载值：
公式如下:
表3-1导线比载
项目
比载（Mp/m）
备注
自重比载
（0,0）
30.30785
冰重比载
（10,0）
18.137
垂直总比载
48.445
无冰风压比载
计算
（0,32）
31.939
=1.2,=0.75,=1.1
校验
25.977
=1.2,=0.61,=1.1
计算安装、外过电压情况
（0,10）
3.4656
=1.0,=1,=1.1
内过电压
（0,16）
6.654
=1.0,=0.75,=1.1
覆冰风压比载
（10,10）
6.031
=1.0,=1,0,=1.2
无冰综合比载
44.03
39.917
安装、外过电压
30.5053
31.03
覆冰综合比载电气
48.819
表3-2地线比载：
46.1423
48.2202
94.3625
73.522
=1.2,=0.75,=1.2
57.7979
=1.2,=0.61,=1.2
安装、外过电压情况
7.9523
=1.0,=1.0,=1.2
12.4579
=1.0,=0.61,=1.2
18.108
86.802
73.957
46.823
47.794
96.084
3.1.3绘制导向的应力弧垂曲线
a）导线有关参数：
截面积A（mm）
导线直径d（mm）
弹性系数E（MPa）
温膨系数α（1/°
C）
计算拉断力Tj（N）
单位长度质量q（kg/km）
强度极限σp（MPa）
安全系数K
许用应力[σo]（MPa）
年均应力上限[σp]（MPa）
63000
20.9×
10-6
148700
211.93
2.5
84.774
52.98
其中：
可能控制成为气象条件的是：
最低气温、最大风速、覆冰有风、年均气温。
整理改非典型气象区四种可能控制条件的有关气象参数，列于表3-3。
b）列出导线控制条件参数表
表3-3导线控制条件参数表
最低气温
覆冰有风
年均气温
温度t（℃）
比载（Mpa/m）
30.308
许用应力[]（Mpa）
/[]（1/m）
0.3575
0.519
0.5759
0.57206
排序
a
/
c
b
由于最大风速和覆冰气象的气温相同，二者的许用应力相同，因此二者中比载小的不起控制作用，故不再把最大风速作为控制气象条件。
c）计算临界档距，按等高悬点考虑，确定控制条件，给出各个气象控制条件的控制范围；
公式：
表3-4有效临界档距判别表
可能控制条件
临界档距
根据列表法可知，无高差的时候有效临界档距为
1.当档距0≤l<
165.217m时控制条件为a气像（最低气温）；
2.当档距165.217m<
l<
1664.448m时控制条件为c气象（平均气温）
3.当档距l>
1664.448m时控制条件为d气象（覆冰有风）
d）以控制条件为已知条件，列已知参数表，以各气象条件为待求条件，列出待求条件的已知条件:
表3-5已知条件及参数
已知条件
控制区间
0～52.23
52.23～1023.2
1023.2～∞
温度（℃）
-10
覆冰厚度（mm）
18
35
30.31
49.1
水平应力（Mpa）
53.13
表3-6待求条件的已知参数
参数
t（℃）
b（mm）
v（m/s）
事故
外过有风
外过无风
安装
30.503
覆冰无风
覆冰有风
最大风（计算）
最大风（校验）
e）利用状态方程，求得各待求条件下的应力和弧垂，并绘制曲线；
应力弧垂曲线：
表3-7应力弧垂计算
气象条件档距
lr（m）
fv（m）
50
13.170
0.7192
84.774
40.976
52.825
22.773
0.4187
100
22.757
1.6649
46.287
55.948
32.256
1.1824
150
30.513
2.7938
51.475
59.490
39.695
2.1617
165.217
32.685
3.1867
52.984
60.581
41.743
2.5116
200
35.692
4.2460
79.799
59.228
43.696
3.4911
250
39.140
6.0500
73.228
57.671
45.860
5.1975
300
41.746
8.1681
68.117
56.555
47.429
7.2368
350
43.743
10.6103
64.443
55.762
48.587
9.6155
400
45.291
13.3847
61.857
55.192
49.454
12.3387
450
46.506
16.4973
60.018
54.773
50.116
15.4098
500
47.471
19.9528
58.682
54.460
50.630
18.8315
550
48.247
23.7546
57.687
54.220
51.035
22.6055
600
48.878
27.9051
56.929
54.034
51.358
26.7331
650
49.396
32.4063
56.340
53.885
51.619
31.2152
700
49.826
37.2597
55.873
53.766
51.834
36.0526
气象条件档距（m）
最大风（强度）
最大风（校验）
45.089
41.096
45.178
0.3377
44.039
52.852
52.23
55.393
46.582
55.574
1.0981
53.215
56.030
64.612
51.916
64.865
2.1168
61.540
59.626
67.256
53.466
67.531
2.4842
63.933
60.733
69.771
53.560
70.090
3.4827
65.897
59.419
72.723
53.664
73.096
5.2179
68.181
57.906
74.983
53.739
75.401
7.2841
69.908
56.820
76.721
53.793
77.175
9.6865
71.219
56.048
78.070
53.832
78.552
12.4299
72.224
55.492
79.127
53.861
79.633
15.5181
73.004
55.084
79.965
53.883
80.491
18.9540
73.617
54.778
80.637
53.901
81.179
22.7400
74.105
54.544
81.183
53.914
81.737
26.8776
74.497
54.361
81.629
53.925
82.195
31.3681
74.818
54.216
81.999
53.934
82.574
36.2126
75.082
54.100
f）应力弧垂计算曲线
图3-1导线应力曲线
图3-2导线最大弧垂曲线
3.1.4地线的应力选配
a）选择地线的架线应力时，首先按杆塔塔头导线和地线悬挂点间尺寸，如图3-3所示，以及外过电压下档距中央导线与地线的防雷间距要求，推算在外过电压下该档地线应达到的使用应力。
式中，
分别为导线的比载和水平应力；
分别为地线的比载和地线的水平的应力；
H和S为杆塔上导线和地线悬挂点间的垂直距离和水平距离；
图3-3导线和地线悬挂点
，绝缘子长度为3.875m。
垂直：
H=1200+800+3875=5875mm=5.875m；
水平：
S=5850mm=5.85m
地线的架线应力：
b）利用状态方程求各种气象条件下该档地线的最低点水平应力，并检查其是否满足安全系数的要求，并汇成总地线应力表。
要求校核以下工况：
最高气温、最低气温、最大风速、最厚覆冰、内过电压、外过无风、外过有风、安装有风、年均气温。
表3-8地线应力一览表
风速b（mm）
冰厚v（m/s）
比载（Mpa）
最大使用应力
最低点应力
是否满足规范要求
40.000
0.000
0.046
183.600
59.595
9.076
是
-40.000
64.062
5.259
-5.000
32.000
0.087
110.546
4.787
最厚覆冰
10.000
0.096
121.444
9.019
16.000
0.048
64.463
9.766
15.000
59.532
9.427
0.047
61.676
9.192
安装有风
-15.000
63.251
9.329
62.320
9.756
3.1.5导地线对杆塔的作用力
a）根据设计档距，由导线的应力弧垂曲线，查得该条件下的水平应力（），再根据下式就可以计算悬挂点的垂向应力：
表3-9导线对杆塔的作用力
47.47133164
3.031E-02
7.609175006
80.4907881
4.882E-02
12.25157117
79.96517489
4.845E-02
12.15760664
50.62999964
7.605276722
58.68179489
7.598033706
最大风速（强度）
73.6167987
4.403E-02
11.0485626
53.88338967
3.103E-02
7.784325903
3.051E-02
7.655196643
54.77799748
7.650985578
54.46013774
7.601430418
52.984
7.602814178
最大风速（校验）
67.59066828
3.992E-02
10.01554462
b）已知各种工况下地线地点的水平应力，代入上式同样可以计算地线悬挂点的垂向应力；
表3-10地线对杆塔的作用力
0.046142
11.608
0.096084
24.588
0.094363
23.770
11.553
11.597
0.086802
22.184
0.047794
12.024
0.046823
11.773
62.32
11.775
3.1.6架空线的最大弧垂
根据设计档距，查导线的应力弧垂曲线表获得架空线的最大弧垂。
3.2铁塔设计部分
3.2.1铁塔呼称高度确定
在设计要求得塔型中选取满足电气要求的最小呼称高度的铁塔。
，
取H=36m,铁塔全高47.8m.
3.2.2杆塔荷载组合的原则和工况
1.各种工况下塔头的荷载受力分析
根据所设计
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