输电线路杆塔课程设计

1三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：2《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=16kN/m3，α=20°，β=30°，设计参数如下：参数姓名导线型号水平档距（m）垂直档距（m）避雷线支持力△Tmax△TminLGJ-150/2523037044004300三、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3目录一、整理设计用相关数据……………………………….……………………..11任务书参数……………………………………………………….………12气象条件列表………...………………………………………………..…13导线LGJ-150/35相关参数表..……………………………………..……14导线比载计算………………………………………………………..…...15地线相关参数…………………………………………………………….36地线比载计算…………………………………………………………….37绝缘子串和金选择……………………………………………………….38地质条件………………………………………………………………….49杆塔结构及材料………………………………………………………….4二、电杆外形尺寸的确定………………………………………………..…….41杆的呼称高度…………………………………………………………….42导线水平距离…………………………………………………………….53间隙圆校验……………………………………………………………….54地线支架高度确定……………………………………………………….65杆塔总高度……………………………………………………………….7三、杆塔荷载计算…………………………………………………………….71标准荷载………………………………………………………………….72设计荷载………………………………………………………………….9四、电杆杆柱的强度验算及配筋计算…………………………………..……111配筋计算……………..…………………………………………………..112主杆弯矩计算…………..…………………………………………..……113事故情况下的弯矩计算………………………………………..………..124裂缝计算……………………………………………..……………..……135单吊点起吊受力计算……..………………………………………..……13五、基础设计………….……………….………………………………..……..141土壤特性...……………………………………………………………….142抗压承载力计算…………………………………………………………153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…………………………….………………………..…....204mMPa/1087.65310)75.117512.36()0,5(333)/(1012.5361062.1810665.89.267610)0,0(3331mMPaAqg)/(1075.117102.6181)5.517(5728.27)0,5(332mMPa)/(10625.0),0(324mMPaAvdvscfmMpa/1024.66102.618110.5171.10.1625.0)10,0(3324mMpa/1079.111102.618115.5171.175.0625.0)15,0(3324一、整理设计用相关数据1、任务书所给参数：表1导线型号水平档距垂直档距地线支持力△Tmax△TminLGJ—150/30240360440043002、气象条件列表：表2气象条件气温（℃）风速（m/s）覆冰（mm）最高温+4000最低温-2000覆冰-5105最大风-5250安装-10100外过电压+15100内过电压、年均温+101503、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：表3—1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]MPa181.6217.508000017.8×10-665020676.2340.102.5136.0485.034、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0.1v110;190sin,90cK线路可以得出下式：1）外过电压，安装有风：v=10m/s,f=1.0,sc=1.12）内过电压v=15m/s,f=0.75,sc=1.15mMpa/102.19351062.18125.5171.185.0625.0)25,0(3324mMpa/1056.225102.618125.5171.161.0625.0)25,0(3324mMpa/1056.311102.618110)52.517(2.10.1625.0)10,5(33253)最大风速v=25m/s,设计强度时，f=0.85,sc=1.14）最大风速v=25m/s,计算风偏时，f=0.61,sc=1.1（5）覆冰风压比载计算：v=10m/s,计算强度和强度时，f=1.0,sc=1.2（6）无冰综合比载1)外过电压，安装有风：mMpav/10108.3710624.6512.3600,0)10,0(332224216），（）（2)内过电压：mMpa/1015.8381079.111512.36)15,0(332263)最大风速计算强度时：mMpa/10711.501092.135512.36)25,0(332264）最大风速计算风偏时：mMpa/1096.3441056.225512.36)25,0(33226（7）覆冰综合比载：mMpa/1075.8541056.31187.65310,50,5)10,5(332225237）（）（将有用比载计算结果列表：表4-2单位：)0,0(1)5,0(2)5,0(3)25,0(4f=0.75,sc=1.1)10,5(5f=1.0,sc=1.2)25,0(6)10,5(736.51217.17553.68735.19211.35650.71154.8755、计算比值0/，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5-1气象条件覆冰有风最低温年均温许用用力(Mpa)136.04136.0485.03比载(mMpa/103)54.87536.51236.512温度℃－5-2010γ/σ0（310）0.4030.2680.429排序bacmMpa/1036计算临界档距：=265.97m=虚数：=虚数临界档距列表如下表5—2气象条件最低气温覆冰有风年平均温临界档距abl=265.97cal=虚数bcl=虚数---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：表5—1截面积A(mm2)地线直径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]MPa37.157.818142011.5×10-643424295.01168.93.0389.63233.86、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：mMpa/103)0,0(1)0,5(2)0,5(34)10,5(56)10,5(7外过电压内过电压设计强度计算风偏外过电压内过电压设计强度计算风偏77.87247.768125.64014.43524.35976.68455.03235.93579.17981.593109.29195.355130.6787、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（aabbabababEttEl])10268.0()10429.0[(80000))]20(10(80000108.1704.13603.85[24)//()]([2423236cacaaccacaEttEl])10403.0()10429.0[(80000))]5(10(80000108.1704.13603.85[24)//()]([2423236bcbcbbccbcEttEl7件号名称质量(kg)数量型号绝缘子组装图1挂板0.561Z-72球头挂环0.271QP-73绝缘子5.07X-4.54碗头挂板0.821W-7A5悬垂线夹2.01CGU-36铝包带0.0331×10绝缘子串长度＝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0.561Z-7(60)2球头挂环0.271QP-7(50)3绝缘子3.31XDP1-7(182)4悬垂线夹5.71CGU-2(70)绝缘子串长度＝362mm绝缘子串重量9.83kg适用避雷线GJ-358、地质条件：表8土的状态γs(kN/m3)α(°)β(°)m(kN/m3)粘性土软塑162030489、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）hhfHxmax①施工裕度h的确定：根据设计任务书提供的水平档距mLh240，查表（3－7）为了更加安全取h＝0.7m②xh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－）xh＝7.0m③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。8④maxf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maxf=4.589m。则杆塔的呼称高度H=1.304+4.589+7+0.7=13.595m2、导线水平线间距离确定：根据参考书目一公式3－3mfUDm14.92589.465.01304.14.065