《输电杆塔设计》课程设计

输电线路工程专业《输电杆塔设计》课程设计设计说明书题目：110KV普通自立式钢筋混凝土单杆电杆设计1《输电杆塔设计》课程设计任务书一、课程设计的目的：《输电杆塔设计》课程是输电线路工程重要的专业课之一,输电杆塔课程设计是本门课程教学环节中的重要组成部分。通过课程设计,使学生能系统学习和掌握本门课程中所学的内容,并且能将其它有关先修课程,如材料力学、结构力学、线路设计基础、钢筋混凝土设计基础、电气技术等理论知识在实际的设计工作中得以综合地运用；通过课程设计,能使学生熟悉并掌握如何应用有关资料、手册、规范等,从设计中获得一个工程技术人员设计方面的基本技能；课程设计也是培养和提高学生独立思考、分析工程实际问题和解决问题能力的重要手段。二、设计题目：110kV-单杆直线电杆设计(拉线式)三、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：土壤类型可塑粘性土；容重163/kNm；抗剪角_30°_；被动土压系数48_3/kNm。设计参数表格参数学生姓名导线型号水平档距（m）垂直档距（m）避雷线支持力△Tmax△Tmin田维LGJ—150/25255375455044502一．整理设计用相关数据1.由于线路经过典型气象Ⅳ区，则查表将数据填入表1（气象条件表）。表1.气象条件表气象项目最高气温最低气温最大风覆冰有风安装有风年均气温气温（℃）[phone]+10风速（m/s）002510100冰厚（mm）0005002.电杆荷载组合情况。表2：电杆荷载组合情况表荷载类型垂直荷载横向水平荷载纵向水平荷载荷载组合项目导、地线、绝缘子串、金具重力荷电杆自重荷载安装时工人、工具重力荷载导、地线、绝缘子串和金具风压电杆本身风载转角电杆上导线及地线角度力导、地线不平衡张力断线时对电杆产生的支持力导线安装时的紧线张力3.确定导线LGJ-150/25的相关参数，列于下表3中。表3.导线LGJ-150/25参数表截面积A(mm2)导线直径d(mm)弹性系数E(MPa)温度膨胀系数(1/°C)计算拉断力(N)计算质量(Kg/km)抗拉强度[p]MPa安全系数K许用应力[0]Mpa年均应力上限[cp]MPa173.1117.107600018.9×10-654110601.0296.952.5118.7874.2434.地线GJ-35的相关参数列于下表4中。表4.地线GJ-35的相关参数计算截面积（2mm）计算直径（mm）极限强度(2/Nmm)最大拉断力(N)最小拉断力(N)重量(kg/km)37.27.81176~1372470046003005.绝缘子相关参数（表5）表5.绝缘子相关参数型号主要尺寸（mm）工频电压KVr.m.s不小于雷电全波冲击电压KVpeak不小于抗张机械负荷（KN）重量（kg）结构高度H盘径D公称爬电距离L连接形式标记干闪络湿闪络1min湿耐受击穿50%闪络耐受例行试验1h机电试验机电破坏不小于X-4.5146254285168045401101201003645605.06.线路金具选配表表6.线路金具选配表7.电杆结构及材料（1）设计用混泥土强度为C30，纵向钢筋采用16光面钢筋，螺旋钢筋采用8，螺距为100mm。（2）基础配置上、下卡盘及底盘，卡盘规格为0.8×0.3×0.2，底盘规格为名称质量(kg)数量型号＋(长度mm)挂板0.561Z-7（60）球头挂环0.271QP-7（50）绝缘子5.07X-4.5（146）悬垂线夹2.01CGU-3（118）预绞丝0.71FYH-150/25绝缘子串长度＝1250mm绝缘子串重量38.53kg41.0×1.0×0.21。8.地质条件安B类地区设计风速土壤类型_可塑粘性土_______;容重_______163/kNm_____;抗剪角______30°_________;被动土压系数____48_3/kNm___.二．导线和地线相关计算及最大弧垂的判定1.导线比载计算（单位：MPa/m）（1）自重比载33311005.341011.17380665.960110)0,0(Aqg（2）冰重比载33321070.171011.173)1.175(5728.2710)(728.27)0,5(Adbb（3）垂直总比载32131075.51)0,5()0,0()0,5(（4）无冰风压比载假设风向垂直于线路方向0.1110;190sin,90cKv线路可以得出下式：)/(10625.0),0(324mMPaAvdvscf①外过有风（1.10.1/10scfsmv、、）33241079.61011.173101.171.11625.0)10,0(②内过电压（1.10.1/15scfsmv、、）33241046.111011.173151.171.11625.0)15,0(③最大风，设计强度时（1.185.0/25scfsmv、、）533241008.361011.173251.171.185.0625.0)25,0(④最大风，设计风偏时（1.161.0/25scfsmv、、）33241089.251011.173251.171.161.0625.0)25,0((5)覆冰风压比载（0.11.10.1/10cscfsmv、、、）33251074.111011.17310)1.1752(1.11625.0)10,5((6)无冰综合比载公式：),0()0,0(),0(24216vv①外过有风：361071.34)10,0(②内过电压：361092.35)15,0(③最大风，设计强度时：361061.49)25,0(④最大风，设计风偏时：361077.42)10,0((7)覆冰综合比载3252371006.53)10,5()0,5()10,5(2.将计算的导线比载结果汇成下表7（单位：mMpa/103）表7.导线比载汇总表)0,0(1)0,5(2)0,5(3)25,0(4)30,0(4)10,5(5)25,0(6强度)10,5(734．0517.7051.7536.08f=0.85,sc=1.125.89f=0.61,sc=1.111.74f=1.0,sc=1..149.6153.0663.计算比值0/，将计算的结果列入下表8中：（单位1/m）表8.可能的应力控制条件气象条件最大风覆冰有风最低温年均温许用用力(Mpa)118.78118.78118.7874.24比载(mMpa/103)49．6153.0634．0534．05温度°C-5－5-2010比值3100.41760.44670.28660.4586编号bcad4.计算临界档距，利用列表法（表9）气象条件abcd临界档距(m)Lab=269.4022Lac=238.8215Lad不存在Lbc不存在lbd不存在Lcd不存在5.由此得出年均温为控制气象条件6.最大弧垂判定当档距为255时，控制条件为：年均气温比载γ=0.03405,应力[σ]=74.24,温度t=10℃临界气温tj=18度，最大弧垂发生在最高气温状态：σ=36.90Mpa则：最大弧垂mlf50.69.3682551005.3482302max7.地线比载计算计算步骤同导线比载计算相同，将数据填入下表10.(地线截面积A=37.2mm2地线直径d=7.8mm)7表10.地线比载表（单位：mMpa/103）项目)0,0(1)5,0(2)0,5(3)10,0(4安装)10,0(4外过)25,0(4强度)25,0(4风偏数据（310）79.0947.70126.7915.7315.7383.5459.95项目)10,5(5)10,0(6安装)10,0(6外过)25,0(6强度)25,0(6风偏)10,5(7数据（310）35.8980.6480.64115.0499.24131.77三．电杆外形尺寸确定1.电杆总高计算电杆的总高度与档距、地理条件、电压等级、气候及电气等因素有关。电杆总高等于呼称高度加上导线间的垂直距离和避雷线支架高度、基础埋深。(1)电杆呼称高度电杆下横担的下线边缘线到地面垂直距离H称为电杆的呼称高度，由悬垂绝缘子串长度、导线最大弧垂maxf、导线到地面及被跨越物安全距离xh及施工裕量△h组成，即hhfHxmax110KV电杆采用7片X-4.5绝缘子m25.1，导线弧垂为6.5m,电杆按居民区设计偏安全，设计导线到地面垂直距离为7.0m,200m~300m档距施工裕度为0.6m。因此，电杆设计呼高H=16.35m,选取呼高为18m。(2)导线间的垂直距离单回线路两相导线水平排列线间距，《规程》规定：导线间的水平线间距，可根据运行经验确定，1000m以下档距计算式为max0.40.65110mUDf在覆冰较少地区，《规程》推荐垂直线间距宜采用水平线间距的75%即875%VMDD计算得：mDmDvm46.228.3、则：设计导线间水平距离为5.0m，设计导线间垂直距离为4.0m。(3)地线支架高度设计110KV线路采用25防雷保护角，取地线支架向右侧偏移0.3m,避雷线支架高度为h，则地线对下横担左侧导线防雷保护为控制条件，由防雷条件：46.23.05.2tanH求的h=2.26m,选取避雷线支架高度为3.0m。电杆总高由地线支架高度、导线间垂直距离、杆塔呼称高度、埋深这几部分组成。综上，电杆设计总高H=3.0+4.0+18+3.0=28m.2.横担长度计算由以上计算出两相导线水平间距，可选取下横担长度为5m,上下导线垂直间距为4m,上下导线水平偏移距离0.6m,上横担长度为1.9m。3.电杆外形尺寸校验(1)上下导线垂直线间距的校验。由表3-10得最小垂直线间距为3.5m,小于实际线间距4.0m，合格。(2)上下导线水平偏移校验。由表3-11得《规程》规定水平偏移距离为0.5m,小于实际上下导线水平偏移距离0.6m,合格。(3)档距中央导线与地线间距离校验。《规程》规定在雷电过电压气象条件下：气温15C，无风。应保证档距中央导线与地线间距满足：0.0121SL雷电过电压气象条件下导线弧垂为4.11m,地线弧垂可忽略。则：06.41255012.011.711.40.3S即档距中央导线与地线间距离符合要求。(4)带电作业上人检修安全距离校验。带电作业校验气象条件为：风速V=10m/s,气温15℃,人体活动范围0.3~0.5m，110KV校验间隙为1.0m,通过间隙圆校验，安全。(5)间隙圆校核。Ⅳ级气象区三种气象条件风速：正常运行情况v=25m/s,操作过电压v=15m/s,雷电过电压v=10m/s。①三种气象条件下绝缘子串风荷载：绝缘子风荷载公式：021)1(WAnnPJZJ因03.0,1.1,7,121JZAnn则9222222251(17)1.01.10.030.1031(/)1600151(17)1.01.10.030.0371(/)1600101(17)1.01.10.030.0165(/)1600ZCLPkNmPkNmPkNm②三种气象条件下导线风荷载为：导线风荷载公式：20sinfcschPWdLKNPZ659.137011.171600251.10.161.02KNPc734.037011.171600151.10.175.02KNPl4