輸電線路基礎(chǔ)桿塔受力分析特桿塔外形尺寸確定學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1輸電線路基礎(chǔ)桿塔受力分析輸電線路基礎(chǔ)桿塔受力分析(fnx)特桿塔特桿塔外形尺寸確定外形尺寸確定第一頁(yè)，共34頁(yè)。3、導(dǎo)線覆冰不均勻以及覆冰脫落時(shí)的跳躍，使導(dǎo)線之間及導(dǎo)線與避雷線之間的垂直距離減小，導(dǎo)線之間必須(bx)保證一定的垂直距離。 4、在正常運(yùn)行電壓、操作過(guò)電壓和雷電過(guò)電壓氣象條件下，帶電體(導(dǎo)線)與接地體(桿塔身、腳釘、拉線(l xin)等)之間必須保證一定的空氣間隙距離。 5、考慮帶電檢修時(shí)，帶電體與地電位人員或接地體與等電位人員之間要保證(bozhng)規(guī)程規(guī)定的空氣間隙。 6、導(dǎo)線掛點(diǎn)與避雷線掛點(diǎn)的位置關(guān)系要滿足避雷線對(duì)導(dǎo)線防雷保護(hù)的要求。 7、在雷電過(guò)電壓氣象條件下，檔

2、距中央導(dǎo)線與避雷線之間的距離應(yīng)滿足s=0012L+1(m)(s為導(dǎo)線與避雷線在檔距中央斷面處的距離，L為檔距)的要求。 第2頁(yè)/共34頁(yè)第二頁(yè)，共34頁(yè)。（二）桿塔（二）桿塔(gnt)(gnt)呼稱高的確定呼稱高的確定 桿塔呼稱高的確定(qudng)主要考慮導(dǎo)線與地面、建筑物、樹(shù)木、鐵路、道路、河流、管道、索道、各電壓等級(jí)的電力線路的安全距離的要求。 桿塔的呼稱高是指桿塔下橫擔(dān)下緣到設(shè)計(jì)地面(dmin)的豎直距離，用H表示。如右圖所示，確定呼稱高的公式如下 hhfHm(4-2-1) 式中 懸垂絕緣子串長(zhǎng)度（m）； fm導(dǎo)線最大弧垂（m）； h發(fā)生最大弧垂時(shí)，導(dǎo)線到設(shè)計(jì)地面的最小距離，見(jiàn)表2-4

3、-1、2-4-2； h施工裕度（m），主要考慮斷面測(cè)繪誤差和安裝導(dǎo)線的施工誤差，見(jiàn)表46。 第3頁(yè)/共34頁(yè)第三頁(yè)，共34頁(yè)。1、最大弧垂計(jì)算(j sun)原則 計(jì)算最大弧垂時(shí)，應(yīng)根據(jù)(gnj)最高氣溫情況或覆冰無(wú)風(fēng)情況的計(jì)算結(jié)果確定。計(jì)算最大風(fēng)偏時(shí)，按最大風(fēng)情況(qngkung)或覆冰情況(qngkung)求得的結(jié)果確定。計(jì)算弧垂可不考慮由于電流、太陽(yáng)輻射引起的弧垂增加，但需計(jì)及導(dǎo)線架線后塑性伸長(zhǎng)引起的弧垂增大和設(shè)計(jì)施工誤差可能導(dǎo)致的弧垂增大；重冰區(qū)的線路應(yīng)計(jì)算導(dǎo)線覆冰不均勻引起的弧垂增大。 大跨越情況應(yīng)按導(dǎo)線實(shí)際能夠達(dá)到的最高氣溫計(jì)算導(dǎo)線弧垂。 送電線路與標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路、高速公路、一級(jí)公路交

4、叉時(shí)，如交叉檔距超過(guò)200m，最大弧垂應(yīng)按+70計(jì)算。 2、安全距離h的確定 安全距離是保證導(dǎo)線安全運(yùn)行時(shí)導(dǎo)線對(duì)地面、建筑物、樹(shù)木、果樹(shù)、經(jīng)濟(jì)作物及城市綠化灌木之間的最小豎直距離，見(jiàn)第二章第四節(jié)表2-4-1、2-4-2。 第4頁(yè)/共34頁(yè)第四頁(yè)，共34頁(yè)。3、絕緣子串長(zhǎng)度(chngd)的確定 在海拔1000m以下空氣清潔(qngji)地區(qū)，操作過(guò)電壓與雷電過(guò)電壓要求的懸垂絕緣子串的絕緣子片數(shù)，不應(yīng)少于表4-2-1所列數(shù)值。 表表4-2-1 操作操作(cozu)過(guò)電壓與雷電過(guò)電壓要求懸垂絕緣子串的最少片數(shù)過(guò)電壓與雷電過(guò)電壓要求懸垂絕緣子串的最少片數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)電壓(kV)356611022033050

5、0750 單片絕緣子長(zhǎng)(mm)146146146146146155170 絕緣子數(shù)(片)35713172532耐張絕緣子串的絕緣子片數(shù)較表4-2-1數(shù)值上增加，3566kV、110330kV送電線路增加1片，500kV送電線路增加2片，對(duì)750kV輸電線路不需增加片數(shù)。 全高超過(guò)40m的有避雷線桿塔，高度每增加10m，應(yīng)比表4-2-1增加1片相當(dāng)于高度為146mm的絕緣子，全高超過(guò)100m的桿塔，絕緣子片數(shù)應(yīng)根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)結(jié)合計(jì)算確定。由于高桿塔而增加絕緣子片數(shù)時(shí)，雷電過(guò)電壓最小間隙也相應(yīng)增大；750kV桿塔全高超過(guò)40m時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行驗(yàn)算，確定是否需要增加絕緣子和間隙。 第5頁(yè)/共34

6、頁(yè)第五頁(yè)，共34頁(yè)。通過(guò)污穢地區(qū)的輸電線路，絕緣子串片數(shù)的確定依據(jù)污穢等級(jí)，按照規(guī)程(guchng)計(jì)算。 高海拔地區(qū)污穢絕緣子的閃絡(luò)電壓，隨著海拔升高或氣壓降低而變化，懸垂絕緣子串的片數(shù)，宜按下式進(jìn)行(jnxng)修正。 11215. 01HmHnen（4-2-2） 式中 nH高海拔地區(qū)每串絕緣子所需片數(shù)； H海拔高度，km； m1特征指數(shù)，它反映氣壓對(duì)于污閃電壓(diny)的影響程度，由試驗(yàn)確定。 4、施工裕度h取值 各種檔距下桿塔的施工裕度h參考表4-2-2。 表表4-2-2 施工裕度施工裕度 檔距(m) 操雷)，根據(jù)表4-2-7查取三種氣象條件的空氣間隙值R正、R操和R雷(R正R操R雷

7、)；根據(jù)計(jì)算(j sun)出的風(fēng)偏角，標(biāo)出絕緣子串的相應(yīng)位置，根據(jù)絕緣子串長(zhǎng)度，確定風(fēng)偏后相應(yīng)的導(dǎo)線掛點(diǎn)位置；分別以相應(yīng)風(fēng)偏下的導(dǎo)線掛點(diǎn)為圓心，以各自規(guī)定的最小空氣間隙值為半徑，畫間隙圓，如圖4-2-5所示。 圖圖4-2-5間隙間隙(jin x)圓校驗(yàn)圓校驗(yàn) 第17頁(yè)/共34頁(yè)第十七頁(yè)，共34頁(yè)。驗(yàn)證間隙圓是否與桿塔(gnt)部分相切或相離，若不滿足要求，需要調(diào)整或加大塔頭橫向尺寸。一般來(lái)說(shuō)，操作過(guò)電壓和雷電過(guò)電壓情況下的間隙圓控制著塔頭橫向尺寸。 規(guī)程規(guī)定在海拔為1000m以下(yxi)的地區(qū)，帶電部分與桿塔構(gòu)件的空氣間隙，在相應(yīng)的風(fēng)偏下，不應(yīng)小于表4-2-7、4-2-8所列數(shù)值。 表表4-

8、2-7 帶電體與桿塔帶電體與桿塔(gnt)接地體的最小空氣間隙接地體的最小空氣間隙 單位：?jiǎn)挝唬簃 電壓等級(jí)(kV)33103566110220330500雷電過(guò)電壓0.050.20.450.651.001.902.303.30 3.30操作過(guò)電壓0.05O20.250,500.701.451.952.50 2.70工頻電壓0.050.20.100.20O250.550.901.20 1.30注注1 1按雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓情況校驗(yàn)間隙時(shí)的相應(yīng)氣象條件，參見(jiàn)典型氣象區(qū)的取值；按雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓情況校驗(yàn)間隙時(shí)的相應(yīng)氣象條件，參見(jiàn)典型氣象區(qū)的取值；2 2按運(yùn)行電壓情況校驗(yàn)間隙時(shí)采用最大風(fēng)速

9、及相應(yīng)氣溫；按運(yùn)行電壓情況校驗(yàn)間隙時(shí)采用最大風(fēng)速及相應(yīng)氣溫； 3 3500kV500kV空氣間隙欄，左側(cè)數(shù)據(jù)適用海拔高度不超過(guò)空氣間隙欄，左側(cè)數(shù)據(jù)適用海拔高度不超過(guò)500m500m的地區(qū)，右側(cè)數(shù)據(jù)適用超過(guò)的地區(qū)，右側(cè)數(shù)據(jù)適用超過(guò)500m500m但不超過(guò)但不超過(guò) 1000m1000m地地區(qū)。區(qū)。 第18頁(yè)/共34頁(yè)第十八頁(yè)，共34頁(yè)。表表4-2-8 750kV帶電部分與桿塔構(gòu)件的最小間隙帶電部分與桿塔構(gòu)件的最小間隙(jin x) 單位：?jiǎn)挝唬簃 標(biāo)稱電壓(kV)750海拔高度(m)5001000工頻電壓I串2.252.40操作過(guò)電壓邊相I串3.303.45中相V串5.055.30雷電過(guò)電壓4.2

10、0（或按絕緣子串放電電壓的0.80配合)注：1 按雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓情況校驗(yàn)間隙時(shí)的相應(yīng)氣象條件。2 按運(yùn)行電壓情況校驗(yàn)間隙時(shí)風(fēng)速采用基本風(fēng)速修正至相應(yīng)導(dǎo)線平均高度處的值及相應(yīng)氣溫。3 只適用單回路。3、帶電作業(yè)條件的空氣(kngq)間隙校驗(yàn) 確定塔頭橫向尺寸(ch cun)時(shí)，尚應(yīng)適當(dāng)考慮帶電作業(yè)對(duì)安全距離的要求。在海拔高度1000m 以下地區(qū)，為便利帶電作業(yè)，帶電部分對(duì)桿塔接地部分的校驗(yàn)間隙不應(yīng)小于表4-2-9 所列數(shù)值。 第19頁(yè)/共34頁(yè)第十九頁(yè)，共34頁(yè)。表表4-2-9 為便利帶電作業(yè)，帶電部分對(duì)桿塔與接地為便利帶電作業(yè)，帶電部分對(duì)桿塔與接地(jid)部分的校驗(yàn)間隙部分的校驗(yàn)間隙

11、 電壓等級(jí)(kV)103566110220330500750安全距離R(m)0.40.60.71.01.82.23.2*4.00/4.40(邊相串/中相)注：*為750kV單回路帶電作業(yè)間隙值。帶電作業(yè)條件校驗(yàn)時(shí)，人體活動(dòng)范圍(fnwi)為0.30.5m，氣象條件為：風(fēng)速V=10ms，氣溫t=15。帶電作業(yè)安全距離校驗(yàn)如圖4-2-6所示。 圖圖4-2-6帶電作業(yè)安全距離帶電作業(yè)安全距離(jl)校驗(yàn)校驗(yàn) 對(duì)于三相導(dǎo)線水平布置時(shí)，也可由表4-2-7、4-2-8和表4-2-9給定的空氣間隙值，先按式(4-2-8)確定在桿塔斷面上導(dǎo)線的水平線間距離，然后按公式(4-2-3)校驗(yàn)檔距中央導(dǎo)線線間距離，即

12、 第20頁(yè)/共34頁(yè)第二十頁(yè)，共34頁(yè)。kkkTbRDsin2(4-2-8) 式中 Rk一起控制作用的氣象條件的空氣間隙； k起控制作用的氣象條件的風(fēng)偏角； bk間隙圓與桿塔接地部分相切時(shí)，間隙圓的垂直切線與桿塔垂直中心線間的距離；帶電作業(yè)氣象條件時(shí)，bk取規(guī)定的人體活動(dòng)范圍(fnwi)半徑； 絕緣子串長(zhǎng)。 4、桿塔線間距離允許(ynx)的最大使用檔距桿塔的最大使用檔距受到線間距離的限制。檔距越大，導(dǎo)線受風(fēng)荷作用時(shí)擺動(dòng)的幅度越大，線間距離(jl)越不容易滿足要求。當(dāng)塔頭尺寸確定后，最大使用檔距也隨之確定。線間距離允許的最大弧垂可由式(4-2-3)導(dǎo)出 2min65. 01104 . 0UDfm

13、(4-2-9) 第21頁(yè)/共34頁(yè)第二十一頁(yè)，共34頁(yè)。式中 Dmin導(dǎo)線(doxin)水平線間距離和斜向線間距離Ds中最小的。 根據(jù)fm查導(dǎo)線機(jī)械特性曲線，得線間距離(jl)允許的最大使用檔距LD。 5、避雷線支架(zhji)高度及避雷線水平線間距離的確定 避雷線支架高度(hb)是指避雷線金具掛點(diǎn)到上橫擔(dān)導(dǎo)線絕緣子串掛點(diǎn)之間的高度。避雷線支架水平距離是指雙避雷線系統(tǒng)的兩避雷線掛點(diǎn)之間的水平距離。防雷保護(hù)角是在桿塔斷面度量的角度，如圖4-2-7所示。 圖圖4-2-7塔頭導(dǎo)線與避雷線的相對(duì)位置圖塔頭導(dǎo)線與避雷線的相對(duì)位置圖 第22頁(yè)/共34頁(yè)第二十二頁(yè)，共34頁(yè)。避雷線支架高度和避雷線支架水平距

14、離的確定，主要(zhyo)考慮：在雷電過(guò)電壓氣象條件下，桿塔斷面位置上避雷線對(duì)最危險(xiǎn)的邊導(dǎo)線防雷保護(hù)要求和雙避雷線系統(tǒng)中導(dǎo)線的防雷保護(hù)，檔距中央斷面位置上導(dǎo)線與避雷線之間最小距離的要求。 規(guī)程(guchng)規(guī)定： (1) 桿塔上地線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角，對(duì)于(duy)同塔雙回或多回路，220kV 及以上線路的保護(hù)角均不大于0，110kV 線路不大于10；對(duì)于(duy)單回路，500750kV 線路對(duì)導(dǎo)線的保護(hù)角不大于10，330kV 及以下線路不大于15；單地線線路不大于25。對(duì)中重冰區(qū)線路的保護(hù)角可適當(dāng)加大。 (2)雙避雷線之間的水平距離，不應(yīng)超過(guò)導(dǎo)線與避雷線垂直距離的5倍，即 Db5hbd

15、(4-2-10) 第23頁(yè)/共34頁(yè)第二十三頁(yè)，共34頁(yè)。式中 Db避雷線水平線間距離； hbd避雷線與導(dǎo)線(doxin)間的垂直投影距離，如圖4-2-7所示。 (3)在雷電過(guò)電壓氣象條件下(氣溫+15C，無(wú)風(fēng))，應(yīng)保證檔距中央導(dǎo)線(doxin)與避雷線之間距離滿足 s0012L+1(m) (4-2-11) 桿塔斷面上導(dǎo)線(doxin)與避雷線間的垂直距離hbd=hb+d-b，根據(jù)第(1)條規(guī)定，有 1tantanbdbbdhaa即 bdbdbaah11tan(4-2-12) 根據(jù)第(2)條規(guī)定，把hbd代人式(4-2-10)，有 第24頁(yè)/共34頁(yè)第二十四頁(yè)，共34頁(yè)。5(hb+d-b)Db

16、 即 hb2Db5+b-d (4-2-13) 檔距中央(zhngyng)導(dǎo)線、避雷線線間的垂直距離 bdbbddbffhffhs其中(qzhng) bdbhh根據(jù)(gnj)第(3)條規(guī)定，把s代入式(4-2-11)，有 1012. 0Lffhbd把弧垂關(guān)系式代入，移到不等式右端，得 bbddLgLgLh881012. 022(4-2-14) 第25頁(yè)/共34頁(yè)第二十五頁(yè)，共34頁(yè)。對(duì)上式求關(guān)于(guny)檔距L的導(dǎo)數(shù)并令其為零，得 bbddggL048. 0代回(4-2-14)式中并整理(zhngl)，得 11088. 243bdbbddbggh(4-2-15) 式中 gd、gb雷電過(guò)電壓氣象

17、條件下，導(dǎo)線(doxin)、避雷線的比載，N(mmm2)； d、b雷電過(guò)電壓氣象條件下導(dǎo)線(doxin)、避雷線的應(yīng)力，Nmm2。 如按導(dǎo)線、避雷線線間的斜距s確定避雷線支架高度，有 1coscos1088. 2243bdbbddbggh(4-2-16) 第26頁(yè)/共34頁(yè)第二十六頁(yè)，共34頁(yè)。式中檔距中央(zhngyng)導(dǎo)線、避雷線之間的斜距與垂直線的夾角。 最后確定(qudng)的避雷線支架高度為 321,maxbbbbhhhAh (雙避雷線) 31,maxbbbhhAh (單避雷線) 第27頁(yè)/共34頁(yè)第二十七頁(yè)，共34頁(yè)。例例4-2-1 某某110kV線路，導(dǎo)線為線路，導(dǎo)線為JL/G

18、1A-315-267型，避雷線為型，避雷線為JG1A-10-7型，型，氣象區(qū)，桿塔采用帶拉線的等徑水泥桿，如圖氣象區(qū)，桿塔采用帶拉線的等徑水泥桿，如圖4-2-8所示，桿徑所示，桿徑300mm，水平檔距，水平檔距Lh=300m，垂直檔距，垂直檔距Lv=250m，導(dǎo)線問(wèn)水平距離，導(dǎo)線問(wèn)水平距離5m，垂直距離為，垂直距離為35m，導(dǎo)線與避雷線間的垂直距離為，導(dǎo)線與避雷線間的垂直距離為26m，保護(hù)角不大于，保護(hù)角不大于22，導(dǎo)線懸垂絕緣子串長(zhǎng)，導(dǎo)線懸垂絕緣子串長(zhǎng)1.45m，重力為，重力為520N，避雷線金具長(zhǎng)，避雷線金具長(zhǎng)0.182 m，導(dǎo)線最大弧垂，導(dǎo)線最大弧垂，fm=6.9m?？紤]帶電檢修，試校驗(yàn)

19、。考慮帶電檢修，試校驗(yàn)(xio yn)電桿頭部外形尺寸。電桿頭部外形尺寸。 解：解： 1校驗(yàn)(xio yn)頭部間隙 根據(jù)(gnj)IV氣象區(qū)查表1-7-2可得有關(guān)氣象參數(shù)，從附錄B表4中查得JL/G1A-315-267型導(dǎo)線截面A=366mm2、G=1269.7kg/km、d=24.9mm、g1=3575 210-3Nmmm2，g4（10）=745310-3Nmmm2、g4（15）=16.77010-3Nmmm2， 第28頁(yè)/共34頁(yè)第二十八頁(yè)，共34頁(yè)。比載計(jì)算(j sun) 333)0, 0(110021.34103667 .1269807. 910807. 9AGgNmmm2 3323

20、2 4(0,10)10587. 4101366109 .240 . 11 . 10 . 1613. 01090sin613. 0gAducscNmmm2 33232 4(0,15)10322.10101366159 .240 . 11 . 10 . 1613. 01090sin613. 0gAducscNmmm2 Pj忽略不計(jì)，則雷電(lidin)過(guò)電壓時(shí) 49. 8252025036610021.3430036610587. 4tan22tan3311)10(41jvjhGALgPALg第29頁(yè)/共34頁(yè)第二十九頁(yè)，共34頁(yè)。操作(cozu)過(guò)電壓時(shí) 57.18252025036610021.3430036610322.10tan22tan3311)15(41jvjhGALgPALg 查表4-2-7得最小空氣間隙雷過(guò)電壓e1=1.0m、操作過(guò)電壓e2=0.7m，帶電檢修時(shí)風(fēng)速(fn s)與雷電過(guò)電壓時(shí)風(fēng)速(fn s)相同,允許間隙也相同。 第30頁(yè)/共34頁(yè)第三十頁(yè)，共34頁(yè)。右圖分別(fnbi)作出了外過(guò)電壓、內(nèi)過(guò)電壓兩種情況的間隙圓圖。 第31頁(yè)/共34頁(yè)第三十一頁(yè)，共34頁(yè)。 從上導(dǎo)線橫擔(dān)的間隙(jin x)圓圖看出，