架空线路设计全解

架空线路设计第一章架空线路基本知识第一节架空线路的应用输电线路按结构分为架空线路和电缆线路。架空线路的定义一、架空线路的特点架空线路的组成：导线避雷线、电杆（杆塔）、绝缘子串和金具等主要元件组成。架空线路的的显著优点：线路结构简单、施工周期短、建设费用低、输送容量大、维护检修方便。1.导线常用导线材料有四种：铝、钢架空线路的导线结构的三种形式：（1）、单股线（2）、单金属多股线（3）、复合金属多股绞线高压架空线路不允许采用单股导线，所以实际上架空线路上均采用多股绞线。其优点是：钢芯铝绞线有较好的机械强度，并且有较高的电导率。所以，钢芯铝绞线被广泛应用在35KV及以上的线路中。架空线路的型号：由导线材料、结构和载流截面积三部分组成钢芯铝绞线分为：LJ—120LGJ—300/50LGJJ、LGJQ分裂导线（作用、组成）2.避雷线避雷线一般采用有较高强度的镀锌钢绞线。根据运行经验，避雷线可采用不同程度种类的避雷线。110kv及以上山区220kv330kv及以上60kv重要负荷雷电30天35kv二、输电线路有关的几个术语一般来说，电压越高，输送的功率越大，输送的距离越远。例如：35kV架空电力线路，输送距离可达50km，一般输送功率为1～2万kW；110kV线路的输送距离可达100km，输送功率为3～6万kw。电力系统的额定电压等级为：500kV、330kV、220kV、110kV、60kV、35kV、10（20）kV、380（220）V等。1、档距相邻杆塔导线悬挂点之间的水平距离称为档距。２、弧垂导线上任一点到悬挂点连线之间在铅垂方向的最大距离3、限距导线到地面的最小距离称为限距。4、电晕现象就是带电体表面在气体或液体介质中局部放电的现象，常发生在不均匀电场中电场强度很高的区域内（例如高压导线的周围，带电体的尖端附近）。其特点为：出现与日晕相似的光层，发出嗤嗤的声音，产生臭氧、氧化氮等。5、跳线连接承力杆塔（耐张、转角和终端杆塔）两侧导线的引线，也称引流线或弓子线6、导线（地线）振动在线路档距中，当架空线受到垂直于线路方向的风力作用时，在其背风面会形成按一定频率上下交替的稳定涡流，在涡流升力分力作用下，架空线在其垂直面内产生周期性震荡，称为架空线振动7、导线换位送电线路的导线排列方式，除正三角形外，三根导线的线间距离不相等，而导线的电抗取决于半径及线间距离，因此，导线如不进行换位，三相阻抗是不平衡的，线路越长这种不平衡越严重，因而会产生不平衡的电流和电压，对发电机的运行及无线电通信产生不良影响。送电线路设计规程规定：“在中性点直接接地的电力网中，长度超过100km的送电线路均应换位。”一般在换位塔进行导线换位。三、杆塔的种类及金具1、杆塔的种类架空电力线路中架设导线的支持物有钢筋混凝土杆、铁塔及木杆，总称为杆塔。按杆塔的作用分：直线杆塔——又称中间杆塔，用于线路直线中间部分。这种杆塔在平坦地区，一般占杆塔总数的80％左右。耐张杆塔——又称承力杆塔，与直线杆塔相比，其强度较大，可承受导线和地线的拉力。耐张杆塔将线路分隔成若干耐张段，以便于施工和检修。10kv1—2km35—110kv3—5km转角杆塔——用于线路的转弯处，有直线型和耐张型两种。6—10kv线路30直线型30耐张型=35kv55（4）、终端杆塔位于线路的首、末端。即发电厂或变电站进线、出线的第一基杆塔。（5）、跨越杆塔位于线路与河流、山谷、铁路等交叉跨越的地方。分为直线型和耐张型。（6）、换位杆塔用来进行导线换位的。分为滚式换位用的直线型换位杆塔和耐张型换位杆塔。2、金具在架空输电线路中起着支持、紧固、连接、保护导线和避雷线的作用，并且能使拉线紧固。可分为：（1）、支持金具即悬垂线夹悬垂线夹按其性能可分为固定性和释放型两种。固定性悬垂线夹适用于导线和避雷线。释放线夹角度30导线滑落使用有限。（2）、紧固金具即耐张线夹，用于将导线和避雷线固定在非直线杆塔（如耐张、转角、终端杆塔等）的绝缘子串上，承受导线和避雷线的拉力。导线用的耐张线夹分类：螺栓型（240）和压缩型(=300)避雷线用的耐张线夹分类：楔型(50)和压缩型(50)（3）、连接金具分类：专用连接金具和通用连接金具专用连接金具用于连接绝缘子，其连接部位的结构和尺必须与绝缘子相同。有球头挂环和碗头挂板。通用连接金具适用于各种情况下的连接，以负荷大小划分等级。分类：直角挂板、U型挂环、二联板等。（4）、接续金具用于连接导线及避雷线的端头，接续非直线杆塔的跳线及补修损伤断股的导线或避雷线。主要有钳接管、压接管、补修管、并沟线夹及跳线线夹等。导线=240钳接管=300压接管避雷线全用压接管（5）、保护金具分为机械和电气两大类。主要有防震锤、护线条、间隔棒、均压环、屏蔽环等。（6）、拉线金具主要用于固定拉线杆塔。根据使用条件，可分为紧线、调节和连接三类。线路常用的拉线金具有楔型线夹、UT形线夹、拉线用U形环、钢线卡子等。第二节架空线路设计气象条件及换算对线路力学计算影响较大的主要因素是风速、覆冰及气温。一、气象条件的收集和用途气象资料收集的内容和用途：（1）、历年极端最高气温用以计算导线最大弧垂和导线发热。（2）、历年极端最低气温用以计算杆塔强度，检验导线上拔力等。（3）、历年年平均气温用于确定年平均气温，计算导线的年平均气温时的应力，以确定导线的防振设计。（4）、历年最大风速及最大风速月的平均气温这是线路设计气象条件的主要资料。最大风速时计算杆塔和导线机械强度的基本条件之一。（5）、地区最多风向及其出现频率用于考虑导线防振设计、防腐及绝缘子串的防污设计。（6）、导线覆冰厚度用于计算杆塔和导线的机械强度以及验算不均匀覆冰时，垂直排列的导线间接近距离。（7）、年平均雷电日数作为防雷设计的依据。二、气象条件的换算设计用气象条件一般有九种：最高气温、最低气温、年平均气温、最大风速、最大覆冰、内过电压情况、外过电压情况以及安装情况、断电事故情况等。1、设计用气象条件的选取（1）、最大风速的选取我国有关规定，设计风速时指离地面15m高处若干年一遇的连续自记10min的平均风速（从自记纸上获取的各时正点前10min内的平均风速及最多风向）。具体换算：1）、次时换算（V2——Vh）将风速仪安装高度为h的四次定时，时距2min的平均风速V2,换算为高度仍为h时的连续自记10min的平均风速Vh表1-22）、高度换算（Vh→V15）将风速仪安装高度为h时的连续记10min的平均风速Vh换算为离地面15m高度时的连续自记10min的平均风速V15，V15=k0*Vh3）、最大风速的选定《架空送电线路技术规程》规定：35-110kv15一遇220-330kv30500kv50经验频率法公式：P=例：规定：平原35—330kv=25500vkv30山区301nm（2）、覆冰厚度的选取有四种换算方法：1）、测水重法：公式2）、测总重法：公式（3）、气温的选取1）最高气温一般取+40C度。2）、最低气温偏低地取5的倍数。3）、年平均气温的选取3-17℃近5的倍数3℃17℃时---3--5℃近5的倍数4）、最大风速时的气温选取最大风速年大风季节最冷月平均气温偏低地取5的倍数2、设计用气象条件的组合及典型气象区设计用气象条件又风速、气温和覆冰组合而成。在进行气象条件组合时应满足的条件：、（1）、各种气象条件的组合情况1）、线路正常运行情况下的气象条件组合此时最严重的气象条件有最大风、覆冰及最低气温三种情况。但这三种最严重的气象条件不应组合在一起。一般有三种组合方式：a.b.c.d.(平均应力气象条件组合)防振设计2）、线路事故情况下的气象条件组合这里指断线情况a.b.3）、线路安装和检修情况下的气息条件组合10m/s、无冰、最低气温月平均气温（2）、典型气象区我国划分为九个典型气象区外过电压----又称雷电过电压、大气过电压。由大气中的雷云对地面放电而引起的。分直击雷过电压和感应雷过电压两种。雷电过电压的持续时间约为几十微秒，具有脉冲的特性，故常称为雷电冲击波。直击雷过电压是雷闪直接击中电工设备导电部分时所出现的过电压。雷闪击中带电的导体，如架空输电线路导线，称为直接雷击。感应雷过电压是雷闪击中电工设备附近地面，在放电过程中由于空间电磁场的急剧变化而使未直接遭受雷击的电工设备（包括二次设备、通信设备）上感应出的过电压。因此，架空输电线路需架设避雷线和接地装置等进行防护。通常用线路耐雷水平和雷击跳闸率表示输电线路的防雷能力。内过电压-----电力系统内部运行方式发生改变而引起的过电压。有暂态过电压、操作过电压和谐振过电压。暂态过电压是由于断路器操作或发生短路故障，使电力系统经历过渡过程以后重新达到某种暂时稳定的情况下所出现的过电压，又称工频电压升高。自动重合闸装置--------是将因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。电力系统采用自动重合闸装置，极大地提高了供电的可靠性，减少了停电损失，而且还提高了电力系统的暂态稳定水平，增强了线路的送电容量。闪络-------指高压电器(如高压绝缘子)在绝缘表面发生的放电现象,称为表面闪络,简称闪络.污闪---介质表面沾染污秽时所引起的沿表面放电。简称污闪。固体介质表面沾染污秽又同时变潮后，污秽层中所含的可溶性盐类和酸、碱等溶于水膜，形成离子电导，使污秽表面通过较大泄漏电流；第三节架空线路的设计及路径选择架空线路设计的两个阶段：初步设计和施工图设计。初步设计是工程设计的重要阶段，主要的设计原则，都在初步设计中明确，应尽全力研究透彻。施工图设计是按照初步设计原则和设计审核意见所作的具体设计。由施工图纸和施工说明书、计算书、地面标桩等组成。一、初步设计一般要编写设计书及附图、设备材料清单、施工组织设计、概算书等四卷设计。即：为确定设计原则，需编写初步设计书并附有关图纸。为工程建设加工订货，需编写设备材料清单。为国家有计划地进行经济建设，安排工程资金和施工单位合理底使用资金，需编写概算书。为合理地组织施工，需编写施工组织设计。二、施工图设计初步设计上报上级主管部门后，上级主管部门进行初步审查，提出审核意见。设计单位根据审核意见进行施工图设计。具体包括：施工图总说明书附图；线路平断面图及杆塔位明细表；机电施工图及说明书；杆塔施工图及说明书；基础施工图及说明书；大跨越设计施工图及说明书；通行保护施工图及说明书；预算书；勘测资料；工程设计档案资料。三、设计程序如方框图所示四、线路的选择要使输电线路既安全可靠，又经济合理，必须对线路情况作全面细致的调查研究，在线路起止点间选出一个全面符合国家建设各项方针政策的最合理的线路路径。选线一般分为室内图上选线和现场选线两种。1、室内图上选线其步骤为：（1）、先在图上标出线路起止点、必经点，然后根据收集的资料，考虑各种因素，按照线路最短原则，选出几个方案，比较后保留两个较好的方案。（2）、计算短路电流，校验对重要电信线路的影响，提出对路径的修正方案或防护措施。（3）、向邻近或交叉跨越设施的有关主管部门征求线路路径的意见，并签订有关协议。（4）、进行现场踏勘，验证图上方案是否符合实际。经过上述工作后，再通过计算经济比较，选出一个合理的方案。2、现场选线现场选线是把室内选定的线路在现场落实、移到现场；为定线、定位工作确定线路的最终走向。五、路径选择原则（1）、应遵守国家有关法律和法令。（2）、应尽可能使线路长度最短，转角少，角度小，特殊跨越少，水文地理条件好，投资少，省材料，施工方便、运行方便、安全可靠。（3）、沿线交通便利，便于施工、运行。（4）、线路尽可能避开林木地带、公园等。（5）、路径选择尽可能避免坼迁。（6）、线路应避开不良地质地段。（7）、应尽量少占农田。（8）、应避免与同一河流工程设施多次交叉。