1. 研究目的与意义
我国地域辽阔，煤炭、石油资源分布不均衡。同时，我国经济发展水平地域差距比较大，西部发展相对于沿海地区和东部地区来说较落后，电力发电资源主要集中在经济不发达地区。随着时代的发展，中国的电力系统发展得越来越快，通过建设我国高压输电线路系统，提高我国长距离、大规模的输送电力资源，帮助我国自然电力资源跨地区合理高效的利用。目前我国的常用电压等级：220v、380v、6kv、10kv、35kv、110kv、220kv、330kv、500kv，我国最高电压等级达到了1000kV，而且建立了全国全区域覆盖的现代电网。输电线路是电力系统的重要组成部分，电网建设离不开输电线路的规划设计，因此做好输电线路的设计是非常重要的工作，只有保证了输电线路的质量，才能保证人民的用电质量。
2. 课题关键问题和重难点
本毕业设计为一条220kV架空输电线路的工程设计,关键问题是对导线和避雷线的应力弧垂计算，并利用CAD绘制曲线模型；对直线杆，耐张杆选型并明确基础载荷与基础型式，确定其配套的金具；在平断面图上进行室内杆塔定位。本课题为一条220kv的高压架空输电线路的设计，难点在于处理好导线弧垂与气象条件的关系，利用最大弧垂计算出呼称高，选择合适的杆塔及其对应的基础型式；针对复杂的平断面图进行杆塔室内定位。最终进行汇总，并提交设计计算书、说明书、室内定位图、杆塔型一览图、耐张杆组装图。
3. 国内外研究现状（文献综述）
三、文献综述（或调研报告）
1）课题总体理解：
为减少电能在输送过程中的损耗，根据输送距离和输送容量的大小，输电线路采用各种不同的的电压等级。目前我国输电线路采用的电压等级有35、60、110、220、330、500、750kV。在我国，通常称35-220kV线路为高压输电线路，330-750kV为超高压输电线路，1000kV及以上电压等级线路为特高压输电线路。此外，担负分配电能任务的线路，称为配电线路。配电系统一般分为高压配电网和抵押配电网两级，高压配电网的电压一般为1-35kV，有些大城市已经发展到了110kV或220kV；低压配电网的电压为380V和220V。[1] 本课题为220kV河源-梅桥架空线路工程设计，属于高压输电线路的整体建设设计。
2）设计要点：
1.导线及避雷线的应力弧垂计算
架空线的应力弧垂曲线表示了各种气象条件下应力（弧垂）与档距之间的变化关系,涉及到架空线路比载、应力、临界档距的计算，以及状态方程的求解,在确定出档距以后，很容易从曲线上得到各种气象条件下的应力与弧垂值。在这方面的知识可以查阅 [2] 邵晓天《架空送电线路的电线力学计算》具体内容包括电线类型及性能、电线荷载计算、均布荷载下电线弧垂、应力及线长的计算、均布荷载下电线应力变化状态方程式及各档应力，弧垂计算、非均布荷载下孤立档电线弧垂张力及线长计算，连续档正常运行情况下电线应力弧垂计算、连续档内断线张力计算、电线的振动振荡和舞动及其防护。本书主要是为从事送变电专业设计、施工和运行人员便于掌握并灵活运用架空电线力学方面的计算方法和公式。
在制作架空线应力弧垂曲线时一般先确定工程所采用的气象条件，然后依据选用的架空线规格，查阅书中有关参数和机械物理性能，选定架空线各种气象条件下的许用应力，再计算各气象条件下的比载，计算临界档距，并判断有效临界档距和控制气象条件，判断最大弧垂出现的气象条件，最后以控制条件为已知状态，利用状态方程式计算不同档距、各种气象条件下架空线的应力弧垂值，利用CAD绘制曲线图。关于本线路的气象条件可以参考下面4点，查阅的我国第VII气象区的数据。
2.杆塔选型
杆塔在架空输电线路的实际用途中分为：直线杆塔，耐张杆塔，转角杆塔，换位杆塔，终端杆塔，跨越杆塔。在一条输电线路上会分成很多个耐张段，每个耐张段两端为耐张杆塔，中间一般使用直线杆塔。杆塔型式的选择可以根据荷载、线路杆塔位地形和运输条件等，并结合送电线路的特点和设计经验，通过技术经济比较综合考虑，杆塔的型式直接影响到线路的施工运行、维护和经济等各个方面，所以在选型时应综合考虑运行安全、维护方便和节约投资，同时注意当地施工、运输和制造条件。一般对运输条件较好的平地、丘陵地区，应尽量选用钢筋混凝土电杆，对运输条件较差的山地和高山大岭可采用轻型拉线塔和自立式铁塔。在我国，钢筋混凝土电杆在35-220kV线路上得到了广泛运用，在220kV线路上使用的也不少。220kV及以上线路使用铁塔较多.110kV及以上线路双回线路也多采用铁塔。在一条线路中，应尽量减少杆塔种类和规格型号。关于杆塔荷载计算这方面和对耐张杆杆头尺寸进行校验，对耐张杆强度及基础稳定性进行设计需要运用断线下、未断线下的应力计算公式，塔身风压下的导线应力大小计算，以及上拔力、下压力的计算公式可以参考文献 [3] 刘树堂《输电杆塔及基础设计》：杆塔荷载的分析计算（杆塔荷载类型，杆塔标准荷载的计算方法，杆塔设计原则）、杆塔外形尺寸的确定（杆塔高度的确定，导线间距离的确定，地线支架高度及地线水平距离的确定，杆塔横担长度的确定，杆塔定位与接近物距离的规定）、环形截面钢筋混凝土构件的强度计算、环形截面钢筋混凝土电杆、铁塔材料及其构件的计算、铁塔的型式及结构、布置铁塔的内力计算、杆塔基础设计（倾覆基础的计算，上拔基础的计算，下压基础的计算，灌注桩基础）。本书比较详细地介绍了杆塔结构荷载的确定与计算方法、杆塔结构的内力分析与设计计算方法，以及杆塔结构基础的设计方法等内容。依据应力弧垂模板进行杆塔室内定位时，完成平断面杆塔定位图需要运用计算机绘图，以及CAD作图技术，可参考文献：[10]曾德君，《220kV及以上输电线路杆型装置图》：主要内容包括编制说明，220、500kV铁塔塔型图，220kV导、地线机械特性、安装曲线图，220、500kV绝缘子金具串组装图，220kV线路铁塔基础施工图，500kV导、地线机械特性曲线图及500kV线路铁塔基础图。
3.绝缘子串和金具的选择
通常把输电线路使用的金属部件总称为金具，他的类型繁多但是大致可分为：保护金具、接续金具、拉线金具、连接金具、船型线夹、楔形耐张线夹、螺栓式耐张线夹等。
绝缘子是线路绝缘的主要元件，用来支撑或悬吊导线使之与杆塔绝缘，保证线路具有可靠的电气绝缘强度，用来支持或悬挂导线，并使导线与杆塔间不发生闪络的元件，是支撑导线并使之与杆塔绝缘的物体，它是由硬质陶瓷或玻璃、塑料制成的。一般直线塔多采用单串绝缘子，为了控制风偏角，有时采用V形绝缘子串。耐张，转角和终端塔均采用耐张绝缘子串，它承受着导线全部张力。小型号导线采用单串耐张绝缘子串；大型号导线采用双串耐张绝缘子串；330-500kV线路还常采用均压措施。绝缘子串的选择一定要符合国家要求的技术规范。具体可以参考[8] 秦锋明.送电线路绝缘子设计选型本书简要叙述了大量的绝缘子经典组合；附录中还编人了有关金具设计、制造用金属材料、紧固件、导线和绝缘子规范数据、设计参考资料等，以方便查用。[4] 孟遂民.架空输电线路设计，本书第一章详细介绍讲解了绝缘子和绝缘子串、常用金具。
4.河源-梅桥气象及地质条件
相当于我国典型气象区的第 VII 区：
大气温度（℃） | ||||||
最高温 | 最低温 | 覆冰 | 最大风 | 安装 | 雷电过电压 | 操作过电压、年均温 |
40 | -40 | -5 | -5 | -15 | 15 | -5 |
风速（m/s） | ||||||
最大风 | 覆冰 | 安装 | 雷电过电压 | 操作过电压 | ||
30 | 10 | 10 | 10 | 15 | ||
覆冰厚度（mm） | 冰的密度（g/cm3） | |||||
10 | 0.9 |
地区污秽等级3级：3级为大气严重污染地区，包括大气污秽而有重雾的地区、离海岸1～3km
地区，及盐场附近重盐碱地区，其盐密为0.10-0.25mg/cm2。[5]
5.导线信息
导线型号根据电力系统规划设计，新建线路导线型号采用 LGJ-400/65：
标称截面铝/钢（mm2） | 结构、根数/直径（mm） | 计算截面（mm2） | 外径（mm） | 直流电阻不大于（Ω/km） | 计算拉断力（N） | 计算重量（kg/kn） | 交货长度不小于（m） | |||
400/65 | 铝 | 钢 | 铝 | 钢 | 总计 | 28 | 0.07236 | 135200 | 1611 | 1500 |
26/4.42 | 7/3.44 | 398.94 | 65.06 | 464 |
主要参考文献：
[1] 熊先仁，郑和东，张小峰.架空输配电线路设计[M].北京：中国电力出版社，2011.5
[2] 邵晓天.架空送电线路的电线力学计算[M].北京：中国电力出版社，2003
[3] 刘树堂.输电杆塔及基础设计[M].北京：中国电力出版社，2008.5
[4] 孟遂民.架空输电线路设计[M].北京：中国电力出版社，2007.8
[5] 刘增良，杨泽江.输配电线路设计[M].北京：水利水电出版社，2004.8
[6]郭思顺.架空送电线路设计基础[M].北京：中国电力出版社，2010.3
[7] 窦书星.架空电力线路外线操作指导书[M].北京：中国水利水电出版社，2010.
[8] 秦锋明.送电线路绝缘子设计选型[M].广州电力设计院:2007:20～40
[9] Xiang-jun Zenga, Xiao-long Luoa, Jia-zheng Lub,Ting-ting Xionga, Hui Pana.
A novel thickness detection method of ice covering on overhead transmission line.
2011 2nd International Conference on Advances in Energy Engineering (ICAEE 2011)
[10] 曾德君.220kV及以上典型输电线路杆型装置图[M].上海：中国电力出版社，2004.1
4. 研究方案
本次220kV河源-梅桥架空线路工程，我准备先从导线避雷线的应力弧垂计算开始，计算架空线的机械物理特性、架空线的许用应力和安全系数、架空线的比载，电线弧垂，应力及线长的悬链线抛物线计算，架空线控制气象条件、临界档距等。然后再进行杆塔选型再进行受力分析，再配备合适的绝缘子串、金具。并针对不同的土壤特性进行基础稳定性计算（倾覆基础的计算，上拔基础的计算，下压基础的计算，灌注桩基础）在平断面图上进行室内定位看是否符合设计要求。最终进行导线避雷线防振设计并利用CAD绘制各曲线，对各项数据进行最终验算。
5. 工作计划
第1周 收集资料，完成开题报告；
第2周 完成一篇英文文献翻译；导线应力弧垂计算；
第3周 计算避雷线应力弧垂，并绘制导地线应力、弧垂曲线；
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