500KV输电线路典型毕业设计

东北电力大学毕业设计论文
设计题目：长吉单回路送电线路新建工程
学院：建筑工程学院
班级：土木043班
姓名：
指导教师：
目录
500KV吉长送电线路工程第一耐张段总任务书
设计摘要
第一章架空线力学计算及排塔定位
第一节导线的力学计算 4-16
第二节地线的力学计算 16-28 第三节排塔定位 29-42 第二章架空线金具设计
第一节确定防震措施，绘制防震锤安装图 43-45 第二节选择线路金具，绘制绝缘子串组装图 45-47 第三章电气设计48-54
第四章杆塔结构设计
第一节杆塔荷载计算 54-63 第二节断线张力荷载计算 63
第三节安装荷载计算 63-66
第四节荷载组合 66-67
第五节 sap2000内力分析及内力验算 67-70
第五章基础设计71-77 SAP2000内力分析结果
设计总结
读书笔记
英文翻译
附录
附录一导线应力弧垂曲线
附录二地线应力弧垂曲线
附录三导线安装曲线
附录四地线安装曲线
附录五杆塔风荷载计算分段图
参考文献
1、《架空送电线路技术规程》SDJ3-79
2、《架空电力线路设计》王力中编
3、《杆塔结构及基础》刘树堂编
4、《高压架空送电线路设计手册（第二版）》东北电力学院编
5、《线路电器技术》陈化钢编
6、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
7、《高压架空送电线路技术机械计算》周振山编
8、《建筑结构制图标准》GB/T 50105-2001
9、《架空送电线路施工》孙传坤编
10、《送电线路金具设计》程应镗编
11、《线路运行与检修1000问》山西省电力公
晋城送电分公司编
第一章 架空线力学计算及排塔定位
第一节 导线的力学计算
一、设计资料查询，选择导线型号
1、耐张段总长6000m ，高差350m ，经过第七气象区。

2、根据《架空送电线路设计》第8页，500kv 送电线路可不验算电晕的导线最小外径为24.362⨯、82.263⨯、46.21⨯，本设计采用四分裂导线，选择导线型号为LGJ240/30。

由《架空送电线路设计》第245页查得所选的导线(LGJ240/30)相关数据如下：导线面积296.275mm A =，导线直径
mm d 6.21=，计算拉断力N P 75620=,单位长度质量
km kg G /2.9220=，由第47页查得LGJ240/30导线的最终弹性系
数2mm /73000N E =，线膨胀系数C /1106.196-⨯=α。

3、由《架空送电线路设计》第45页查得第七气象区的资料如表1-1：
二、计算导线比载
1、导线的最大使用应力及平均应力上限计算
导线的破坏应力2/03.27496
.27575620
mm N A P P ===σ。

取导线的设计安全系数为k=2.5，则导线的最大使用应力为:
2max /61.1095
.203
.274mm N k
P
==
=
σσ。

取平均应力上限安全系数k=4，则导线的平均应力上限为：
2/51.684
03
.2744
mm N P
==
=
σσ平。

2、导线的比载计算 （1）自重比载1g
233301mm m /1075.321096
.2752
.9228.9108.9g -⨯=⨯⨯=⨯=
---N A G （2）冰重比载2g
2
33
32m m m /1075.311096
.2756.21101073
.2710d b b 73
.27g -⨯=⨯+⨯=⨯+=---N A
）（）
（（3）垂直总比载3g
2
333213mm m /1050.641075.311075.32g -⨯=⨯+⨯=+=---N g g
（4）风压比载4g
3
322
41010sin 6125
.0g --⨯⨯=θαA
cdv F ，其中αF 为风速不均匀系
数，c 为风载体型系数。

○
1当v=30m/s 时，αF =0.61，c=1.1，则 2
33
2
3
22
4(0,30)mm m /1095.2810196
.275306.211.161.06125.010
sin 6125
.0g -⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=---N A
cd F θνα
○
2当v=15m/s 时，αF =0.75，c=1.1，则 2
33
2
3
22
4(0,15)mm m /1090.810196
.275156.211.175.06125.010
sin 6125
.0g -⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=---N A cd F θνα
○
3当v=10m/s 时，αF =1.0，c=1.1，则 2
33
2
3
22
4(0,10)mm m /1027.510196
.275106.211.116125.010
sin 6125
.0g -⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=---N A cd F θνα
（5）覆冰时的风压比载5g
覆冰时的风速为v b =10m/s ，αF =1.0，c=1.2，则
2
33
2
3
2
5(10,10)mm m /1008.111096
.27510)206.21(0.1735.010
)2(735
.0g -⨯=⨯⨯+⨯⨯=⨯+=---N A
b d b F να
（6）有冰无风时的综合比载6g
2
3322)30,0(422
16(0,30)/1071.431095.2875.32g mm m N g g -⨯=⨯+=+=--
2
3322)15,0(422
16(0,15)/1094.331090.875.32g mm m N g g -⨯=⨯+=+=--
2
3322)10,0(422
16(0,10)/1017.331027.575.32g mm m N g g -⨯=⨯+=+=--
（6）有冰有风时的综合比载7g
2
3322522
3
7/1044.651008.115.64g mm m N g g -⨯=⨯+=+=--
三、计算临界档距，判断控制气象
1、计算临界档距
可能出现最大应力的气象条件有：最低气温、年平均气温、最大覆冰、最大风速，它们对应的比载与应力的比值计算如下：
a 最低气温：C t g 40,10299.061
.1091075.32)(min 33max 1
-=⨯=⨯=--σ;
b 年平均气温：C t g 5,10478.051
.681075.32)(33
1
-=⨯=⨯=--平平σ;
c 最大覆冰：C g 5t 10597.061
.1091044.65)(b 33
max 7
-=⨯=⨯=--，σ;
d 最大风速：C g 5t 10399.061
.1091071.43)(
f 33
max
)
30,0(6-=⨯=⨯=--，σ。

2max
121min max ab g g t t 24(24
）
（）（）（）平平平σσασσ--+-=
E L
m 69.145)10299.0()10478.0(405-106.192461.10951.68(73000
24
2
3236=⨯-⨯+⨯⨯⨯+-=
---）（）
232362
1
27min max
)1075.32()1044.65()
405(106.192461.109t t 24---⨯-⨯+-⨯⨯⨯⨯=--=g g L b ac ）（ασ
m 24.248=
232362
1
26min max
)1075.32()1071.43()
405(106.192461.109t t 24---⨯-⨯+-⨯⨯⨯⨯=--=g g L f ad ）（ασ
m 84.485=
212max 7b max bc g g t t 24(24
）
（）（）（）平
平平σσασσ--+-=
E L
m
0.325)10478.0()10597.0(55-106.192451.6861.109(73000
24
2
3236=⨯-⨯+⨯⨯⨯+-=
---）（）212max 6f max bd g g t t 24(24
）
（）（）（）平
平平σσασσ--+-=
E L
m
98.439)10299.0()10399.0(55-106.192451.6861.109(73000
24
2
3236=⨯-⨯+⨯⨯⨯+-=
---）（）
2
7
2662726b max
)
55(106.192461.109t t 24g g g g L f cd -+-⨯⨯⨯⨯=--=-）（ασ 0=
2、判断控制气象
把最低气温（a ）、年平均气温（b ）、最大覆冰（c ）和最大风速（d ）按比载与应力的比值从小到大排列，制成表1-2，并将以上六个档距填入下表：
表1-2 导线的临界档距判别表
距值l
ab =145.69，故l
ab
=145.69是第一个有效临界档距。

紧接着
对第一个临界档距l
ab
的第二个下标b代表的b栏进行判别，由于
b栏只有一个临界档距l
bd ，且l
bd
=325>0,故l
bd
是第二个有效临界
档距。

紧接着对第二个代表档距的第二个下标d对应d栏进行判别，由于d栏中有一个零值，故淘汰此栏。

因此，有两个代表档
距，它们是l
ab =145.96 和l
bd
=325。

当实际档距l< l
ab
=145.69时，控制气象为a-最低气温；当
实际档距l
ab =145.69<l< l
bd
=325时，控制气象为b-年平均气温；
当实际档距l> l
bd
=325时，控制气象为c-最大覆冰，如表1-3所示：
三、绘制导线的应力弧垂曲线
1、各气象类型对应的比载及温度如表1-4所示；
态与第二状态所对应的数据分别代入状态方程式：
)(24242
22
02
22
0I ∏I I I ∏∏∏---
=-
t t E l Eg l Eg ασσσσ ……………………
……（1-1） 其中令)(242
22
0I ∏I I I ---
=t t E l Eg A ασσ,2
22
24∏∏=
σl Eg B ,则式（1-1）
可简化为0203
0=--I ∏B A σσ。

以年平均气温为第一状态，最大覆冰为第二状态为例，运用迭代法编得C 程序如下： main() {
floatl,g1=0.03275,f,g2=0.06544,A,B,t1=-5,t2=-5,c=68.51,x ,x1,x0,dx;
scanf("%f",&l);
A=c-(73000*g1*g1*l*l)/(24*c*c)-73000*0.0000196*(t2-t1); B=73000*g2*g2*l*l/24; printf("%f,%f",A,B); x0=1.0; do{
dx=(x0*x0*x0-A*x0*x0-B)/(3*x0*x0-2*A*x0); x1=x0; x0=x0-dx; }
while(x0!=x1);
printf("\nc=%f\n",x0); f=(g2*l*l)/(8*x0); printf("f=%f",f);
}
每隔50m，利用以上程序，分别求得表1-4中九中气象类型下的应力和弧垂，见表1-5：
表1-5 地线的应力弧垂曲线数据表
比载单位：3
10-
⨯N/m-mm2 温度单位：°C 应力单位：N/mm2 弧
3、绘制导线的应力弧垂曲线图,如图1。

四、绘制导线的安装曲线
1、绘制安装曲线时以档距为横坐标，弧垂和应力为纵坐标，运用程序（同应力弧垂曲线程序）从最高施工气温至最低施工气温没隔10°绘制一条弧垂和应力曲线，程序计算数据如下表1-6：表1-6 导线的安装曲线数据表
比载单位：3
⨯N/m-mm2 温度单位：°C 应力单位：N/mm2 弧
10-
2。

第二节地线的力学计算
一、设计资料，选择地线型号
1、根据《架空输电线路设计》第9页表1-5规定，500KV线路的地线采用镀锌钢绞线时标称截面不应小于70mm2。

根据此规定选择结构形式19
1⨯、直径11mm、抗拉强度1270MPa、A级锌层的钢绞线，标记为2001
-
-
-
⨯T
A,所选择
YB
-
11
/
1-
1270
5004
0.
19
=60.12kg/hm=601.2kg/km，的地线直径d=11.0mm，A=72.22mm2，G
σ
=1270N/mm2。

P
2、由于地线只有钢线构成，由《架空输电线路设计》第46页查得钢线的弹性系数E=200900N/mm 2,线膨胀系数
C /1105.116-⨯=α
二、计算地线比载
1、地线的最大使用应力及平均应力上限计算：
由于地线采用钢绞线，易腐蚀，其设计安全系数按规定应比导线的设计安全系数大，取地线最大使用应力的设计安全系数为3.0>2.5,年平均运行应力的设计安全系数为 5.0>4.0，即
P σσ%20=平。

地
线
的
最
大
使
用
应
力
为
:
2max /33.4230
.31270
mm N k
P
==
=
σσ； 地
线
的平均运行应力上限为：
2/2545
1270
5mm N P
==
=
σσ平。

2、地线的比载计算 （1）自重比载1g
233301mm m /1058.811022
.722
.6018.9108.9g -⨯=⨯⨯=⨯=
---N A G （2）冰重比载2g
2
33
32m m m /1063.801022
.7211101073
.2710d b b 73
.27g -⨯=⨯+⨯=⨯+=---N A
）（）
（（3）垂直总比载3g
2
333213mm m /1021.1621063.801058.81g -⨯=⨯+⨯=+=---N g g
（4）风压比载4g
3
322
41010sin 6125
.0g --⨯⨯=θαA
cdv F ，其中αF 为风速不均匀系
数，c 为风载体型系数。

○1当v=30m/s 时，αF =0.61，c=1.2（线径<17mm 时，c 取1.2），则
2
33
2
3
22
4(0,30)mm m /1046.6110122
.7230112.161.06125.010
sin 6125
.0g -⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=---N A
cd F θνα
○
2当v=15m/s 时，αF =0.75，c=1.2，则 2
33
2
3
22
4(0,15)mm m /1089.1810122
.7215112.175.06125.010
sin 6125
.0g -⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=---N A
cd F θνα
○
3当v=10m/s 时，αF =1.0，c=1.2，则 2
33
2
3
22
4(0,10)mm m /1019.1110122
.7210112.116125.010
sin 6125
.0g -⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=---N A
cd F θνα
（5）覆冰时的风压比载5g
覆冰时的风速为v b =10m/s ，αF =1.0，c=1.2，则
2
33
2
3
2
5(10,10)mm m /1055.311022
.7210)2011(0.1735.010
)2(735
.0g -⨯=⨯⨯+⨯⨯=⨯+=---N A
b d b F να
（6）有冰无风时的综合比载6g
2
3322)30,0(422
16(0,30)/1014.1021046.6158.81g mm m N g g -⨯=⨯+=+=--
2
3322)15,0(422
16(0,15)/1074.831089.1858.81g mm m N g g -⨯=⨯+=+=
--
2
3322)10,0(42216(0,10)/1044.821019.1158.81g mm m N g g -⨯=⨯+=+=
--
（6）有冰有风时的综合比载7g
2
3322522
3
7/1025.1651055.3121.162g mm m N g g -⨯=⨯+=+=--
三、计算临界档距，判断控制气象
1、计算临界档距
可能出现最大应力的气象条件有：最低气温、年平均气温、最大覆冰、最大风速，它们对应的比载与应力的比值计算如下：
a 最低气温：C t g 40,10193.033
.4231058.81)(min 33max 1
-=⨯=⨯=--σ;
b 年平均气温：C t g 5,10321.0254
1058.81)(33
1
-=⨯=⨯=--平平σ;
c 最大覆冰：C g 5t 10390.033
.4231025.165)(b 33
max 7
-=⨯=⨯=--，σ;
d 最大风速：C g 5t 10241.033
.4231014.102)(
f 33
max
)
30,0(6-=⨯=⨯=--，σ。

2max
121min max ab g g t t 24(24
）
（）（）（）平平平σσασσ--+-=
E L
虚数）
（）=⨯-⨯+⨯⨯⨯+-=
---2
3236)10193.0()10321.0(405-105.112433.423254(200900
24
232362
1
27min max
)1058.81()1025.165()
405(105.112433.423t t 24---⨯-⨯+-⨯⨯⨯⨯=--=g g L b ac ）（ασ
m 52.289=
232362
1
26min max
)1058.81()1014.102()
405(105.112433.423t t 24---⨯-⨯+-⨯⨯⨯⨯=--=g g L f ad ）（ασ
m 98.676=
212max 7b max bc g g t t 24(24
）
（）（）（）平
平平σσασσ--+-=
E L
m
15.642)10321.0()1039.0(55-105.112425433.423(200900
24
2
3236=⨯-⨯+⨯⨯⨯+-=
---）
（）
212max 6f max bd g g t t 24(24
）
（）（）（）平
平平σσασσ--+-=
E L
虚数
）
（）=⨯-⨯+⨯⨯⨯+-=
---2
3236)10321.0()10241.0(55-105.112425433.423(200900
24
2
7
2662726b max )
55(105.112433.423t t 24g g g g L f cd -+-⨯⨯⨯⨯=--=-）（ασ 0=
2、判断控制气象
把最低气温（a ）、年平均气温（b ）、最大覆冰（c ）和最大风速（d ）按比载与应力的比值从小到大排列，制成表1-7，并将以上六个档距填入下表：
对d 栏进行判别；由于d 栏中有一虚数值和一个零值，故淘汰d 栏中的所有临界档距，直接对b 栏进行判别；b 栏中无零值和虚数值，且b 栏中只有一个临界档距值l bd =642.15，故l bd =642.15是唯一的有效临界档距。

当实际档距l< l bd =642.15时，控制气象为b-年平均气温；当实际档距l> l bd =642.15时，控制气象为c-最大覆冰，如表1-8所示：
三、绘制导线的应力弧垂曲线
1、各气象类型对应的比载及温度如表1-4所示；
态与第二状态所对应的数据分别代入状态方程式：
)(24242
22
02
22
0I ∏I I I ∏∏∏---
=-
t t E l Eg l Eg ασσσσ ……………………
……（1-1） 其中令)(242
22
0I ∏I I I ---
=t t E l Eg A ασσ,2
22
24∏∏=
σl Eg B ,则式（1-1）
可简化为0203
0=--I ∏B A σσ。

以年平均气温为第一状态，最大覆冰为第二状态为例，运用迭代法编得C 程序如下： main()
{
floatl,g1=0.08158,f,g2=0.16525,A,B,t1=-5,t2=-5,c=254,x,x 1,x0,dx;
scanf("%f",&l);
A=c-(200900*g1*g1*l*l)/(24*c*c)-200900*0.0000115*(t2-t1);
B=200900*g2*g2*l*l/24; printf("%f,%f",A,B); x0=1.0; do{
dx=(x0*x0*x0-A*x0*x0-B)/(3*x0*x0-2*A*x0); x1=x0; x0=x0-dx; }
while(x0!=x1);
printf("\nc=%f\n",x0); f=(g2*l*l)/(8*x0); printf("f=%f",f); }
每隔50m ，利用以上程序，分别求得表1-4中九中气象类型下的应力和弧 见表1-9：
表1-9 地线的应力弧垂曲线数据表
比载单位：310-⨯N/m-mm 2 温度单位：°C 应力单位：N/mm 2 弧
3、绘制地线的应力弧垂曲线图，如图3。

四、绘制导线的安装曲线
1、绘制安装曲线时以档距为横坐标，弧垂和应力为纵坐标，运用程序（同应力弧垂曲线程序）从最高施工气温至最低施工气温没隔10°绘制一条弧垂和应力曲线，程序计算数据如下表1-6： 表1-10 地线的安装曲线数据表
比载单位：310-⨯N/m-mm 2 温度单位：°C 应力单位：N/mm 2 弧
2、绘制地线的安装曲线，如图4。

第三节 排塔定位
一、选择塔型、经济呼称高及绝缘子，计算杆塔的定位高度
1、500KV 输电线路直线塔选择酒杯型塔5B-ZBC4，经济呼称高取33m ，耐张塔也选择酒杯型塔5B-ZBC4，呼称高取27m ；
2、线路通过人口稀少的非居民区，有《输电杆塔结构及其基础设计》书第12页表2-1中查得导线对地安全距离d=11m ；
3、施工裕度取δ=1.0m ；
4、本线路采用双联绝缘子串，由于本线路电压等级为500KV ，塔高全高为39m<40m ，故选择XP-16型绝缘子。

根据《输电杆塔结构及其基础设计》书第13页表2-5规定，悬垂绝缘子串按操作过电压与雷电过电压，直线塔每单联绝缘子片数取25片，则每组片数为50片；耐张塔按规定比直线塔每联多2片，故耐张塔每联取27片，每组54片。

由《电力工程高压送电线路设计手册》表11-3-4中查得XP-16型绝缘子的单个高度为155mm ，质量为6.5kg 。

则悬垂绝缘子串总长为m mm 875.3387515525==⨯=λ，耐张绝缘子串的绝缘子串总长为m mm 185.4387515527==⨯=λ。

5、对直线型杆塔，杆塔的定位高度计算如下：
m d H H D 125.17875.311133=---=---=δλ
对耐张型塔，杆塔的定位高度计算如下： m d H H D 1511127=--=--=δ 直线塔与耐张塔定位高度示意图如图5所示：
图5 直线塔和耐张塔定位高度示意图
二、排塔定位
1、估算耐张段的代表档距，绘制模板曲线
m H H f D 125.17111875.333max =---=---=δλ，由f max
在导线的应力弧垂曲线上查得对应的最上方的一条曲线为最高温
度下的弧垂曲线，且其对应的最高温度下的档距为474.87m ，由于是丘陵地区，估算代表档距的计算如下：
m l dg 64.40387.47485.0=⨯=
由估算代表档距在导线的应力弧垂曲线上查得最高气温对应下的应力20/60.53mm N =σ，则弧垂模板系数K 值计算如下：
33
0110305503.060.5321075.322--⨯=⨯⨯==σg K
则弧垂曲线方程为
23210305503.0x Kx y -⨯==，按横向比例为
1/5000、纵向比例为1/500绘制模板曲线。

2、排塔定位
a 、先排第一基耐张塔，呼称高为27m ，杆塔定位高度为15m ，
如图1-6所示，以图示3条曲线为模板，同时移动三条曲线使上两条曲线与耐张塔的A 、B 两点分别相交，并且使中间的那条曲线与地面相切，则最底部的一条曲线与地面的交点C 就是第一基直线塔的位置。

b 、同时复制三条曲线，使上两条曲线与第一基直线塔的D 、E 两点分别相交，并且使中间的那条曲线与地面相切，由几何尺寸可得，第三条曲线必经过C 点，后面的直线塔也按这样的步骤进行。

c 、当排到最后一基耐张塔时，由于档距的限值，采取调整呼称高的方式使模板的上两条曲线与耐张塔的M 、N 点相交。

调整后的耐张塔呼称高为19.24m ，塔形独立设计。

3、排塔后的k 值检验
a 、由杆塔的定位图上查得，本耐张段共13档，14基塔。

其中高差最大的档的档距为486m ，高差为17.88m ，%10%7.3%100486
88
.17<=⨯=l h ，
故本耐张段的所有档均为小高差档，可按无高差计算代表档距。

由图中量的格挡的档距如下：m l 4161=，m l 5262=，
m l 4873=，m l 4794=，m l 4305=，m l 4866=，m l 5067=，m l 4428=，m l 4779=，m l 51110=，m l 46411=，m l 45612=，m l 32013=，代表档距计算如下：
3
45646451147744250648643047948752641645
46451147744250648643047948752641633333333333+++++++++++++++++++++++=
d l m 50.469=
b 、由导线的应力弧垂曲线上查得代表档距m l d 50.469=对应的
最大弧垂时的应力为20/88.53mm N =σ，则实际的模板曲线系数计算如下：
33
01'
10303916.088
.5321075.322--⨯=⨯⨯==σg K
4
631005.010587.110303916.0305503.0'---⨯<⨯=⨯-=-K K
故误差满足设计要求。

4、杆塔定位后的检验
(1)、水平档距与垂直档距的校验
本线路直线塔和耐张塔都选择5B-ZBC4型酒杯塔，该塔的最大线间距离为15m ，适用的水平档距为900m ，垂直档距为1200m ，当表档距为550m 。

○
1杆塔的水平档距与垂直档距的校验： 水平档距计算如下：
m l l l h 47122
11=+=
， m l l l h 5.5062322=+=， m l l l h 4832433=+=
， m l
l l h 5.4542544=+=， m l l l h 4582655=+=
， m l
l l h 4962766=+=， m l l l h 4742877=+=
， m l
l l h 5.4592988=+=， m l l l h 49421099=+=
， m l
l l h 5.4872111010=+=， m l l l h 460212
1111=+=
， m l l l h 3882
131212=+=。

由线路排塔定位图上可量得垂直档距如下：
m l v 4941=， m l v 4742=，
m l v 4493=， m l v 5324=，
m l v 5055=， m l v 4176=， m l v 4747=， m l v 5278=， m l v 4489=， m l v 46810=，
m l v 50311=， m l v 45512=。

由于水平档距的最大值5.506}......max{121=h h l l 小于杆塔适用的水平档距900m ，故水平档距的校验合格。

由于垂直档距的最大值532}......max{121=v v l l 小于杆塔适用的垂直档距1200m ，故垂直档距的校验合格。

(2)、杆塔最大档距的校验的校验 最大线间
距离
m f f U D N 1565.0110
500
875.34.065.01104.0max max =++⨯=++
=λ 解得，f max =187.48m 故m g f l 48.224010
75.3248
.18761.109883
1max max =⨯⨯⨯==
-σ， 由于m l l l ij 5.506}max {23max ==>，故符合要求。

（3）、悬垂绝缘子串摇摆角的校验
○
1本线路海拔在500-1000m 之间，根据《架空输电线路设计》表11-5查得外过电压、内过电压、运行电压、带电作业的最小空气间隙分别为m R m R m R m R 2.3,3.1,7.2,3.34321====，取电气间隙m mm 3.0300==δ。

其中检验带电作业间隙时，对操作人员需有停留工作的部分，故考虑人体活动范围0.3-0.5m ，取0.5m ，故带电作业空气间隙为m 8.05.03.05.01=+=+=δδ。

○2、根据杆塔头部的结构尺寸和允许的最小间隙41~R R ，作出电
气间隙圆，得到相应运行情况下的最大允许摇摆角41~ϕϕ，如图6所示：
数据整理如表1-11所示：
○
3、本线路最大弧垂发生在最高气温，故 2
31/1075.32mm m N m -⨯==-γγ
，由架空线的代表档距
m l d 5.469=，查得最高气温下
2
0/88.53mm N m =σ。

1600
,1025.3/103252
2213
v k A n n P N kg N kg G P J J =⨯=⨯=，其中
数一相导线所用绝缘子串-1n ，
风面积计算构件按加一片绝缘子受每串绝缘子片数，金具-2n ，
22m 04.0m 03.0，双裙取，单裙取每片绝缘子的受风面积-P A ，
286.1k 226k z z =---插值，得表风压高度变化系数，由 。

N v v P J 2321025385.11600
286.103.0)125(2-⨯=⨯⨯+⨯=,相关数据
如表1-12所示:
小值，这样只要实际摇摆角小于较小的φ值，无论外轮廓和杆塔瓶口的摇摆角都能男足要求。

2、按运行电压校验间隙时，采用最大风速和相应气温；校验
带电作业间隙时的气象条件是+15°C ，风速10m/s ，与外过电压的数据相同，故σ0相等。

○
4、将表1-12中的数据代入方程，得 )]1][(][2][[0014
1100-++-=
m
h J J m vm tg Al tg tg G P A l σσϕγγγϕϕγσσ
]
[03275.0(496.27503275.0][2][3250[496.27503275.088
.5340+
⨯⨯+-⨯⨯⨯=
ϕγϕϕσtg l tg tg P h J
)]188
.53]
[03275.0(
151.36]
[2][3250[490.10
4
-+
+-=σϕγϕϕσtg l tg tg P h J
a 、外过电压条件下，[]192.1tg 50][=︒=ϕϕ，，故
)]188
.5339.58192.103275.01027.5(151.36192.12192.1325039.125[39.58490.13-+⨯⨯+⨯⨯-=-h vm
l l
h
h l l 202.010.40)]084.0135.0(151.3640.1572[026.0+-=++-=………………………○
1 B 、内过电压条件下，[]732
.1tg 60][=︒=ϕϕ，，故
)]188
.5330.63732.103275.01090.8(151.36732.12732.1325012.282[30.63490.13-+⨯⨯+⨯⨯-=-h vm
l l
h
h l l 28.009.145)]1175.1157.0(151.36557.1543[026.0+-=-++-=…………………○
2 c 、运行电压条件下，︒=90][ϕ，故不用校验。

B 、带电作业条件下，[]869.0tg 41][=︒=ϕϕ，，故
)]188
.5339
.58869.003275.01027.5(151.36869.02869.0325039.125[39.58490.13-+⨯⨯+⨯⨯-=-h vm
l l
h
h l l 25.060.39)]1084.1185.0(151.36854.1552[026.0+-=-++-=…………………○
3 ○
5、根据方程○1、○2、○3画出摇摆角临界曲线，如图7，检验实际的水平档距与垂直档距组成的点是否在临界曲线的上方，在上方的表示摇摆角的检验符合要求。

图示的12个点都在临界档距的上方，故校验满足要求。

图7 摇摆角临界曲线 （4）、直线杆塔的上拔校验
最大上拔力发生在最低气温或最大风速气象条件下，理论上的最大风速的上拔力有可能大于最低气温时的上拔力，但由于最大风延时短，且临档同时出现大风的可能性很小，故一般不考虑，工程定位中，通常将最低气温作为校验直线杆塔上拔的气象条件。

检验时采用最小弧垂模板法校验，校验步骤如下：
a 、利用定位时最大弧垂模板采用的代表档距m l d 50.469=，在应力弧垂曲线上查得最低气温时的架空线应力
20/51.69mm N =σ，1g g =，计算出K 值：
43
011035578.251
.6921075.322--⨯=⨯⨯==σg K ，
模板曲线方程为2Kx y =，根据方程画出上拔校验模板。

b 、用该模板在定位图上进行杆塔的上拔校验，平移该模板，使其曲线通过被校验杆塔的两基相邻杆塔的架空线悬挂点，若被校验的悬挂点在最小弧垂模板曲线以下，则上拔力存在。

由杆塔的定位图上可知，只要6、7档校验满足，则整个耐张段的上拔校验都通过。

如图8，由于被检验档的悬挂点在模板曲线以上，故不存在上拔力，故校验通过。

图8 直线杆塔上拔校验图 （5）、架空线悬挂点应力校验 因整个耐张段地形平坦，架空线悬挂点高差不大（h/l<10%）,可不用校验。

（6）、架空线悬垂角校验
a 、导线悬垂角校验 在定位图上查得:
m a 1801=，m b 2361=。

m a 1968=，m b 2468=。

m a 2582=，m b 2682=。

m a 2819=，m b 1969=。

m a 2063=，m b 2813=。

m a 25210=，m b 25810=。

m a 1684=，m b 3104=。

m a 21011=，m b 25411=。

m a 2225=，m b 2085=。

m a 24912=，m b 20712=。

m a 2976=，m b 1896=。

m a 24813=，m b 7313=。

m a 2287=，m b 2787=。

a 、
b 的意义图9所示：
图9
最
大
弧
垂
时
的
应
力
2
0/88.53mm N =σ，
2
31/1075.32mm m N g g -⨯==-
，
[]
25=θ ，
20.16451075.3288
.533
=⨯=
-g
σ，
40
1008.620
.16451
-⨯==
σg ，
[] 502=θ，
[]192.12=θtg 。

[][]
v
v
v v v
v v l l l l tg gl l tg g l 2422420
220
11025.7108.1961192.11008.61192.120.1645212--⨯+-=
⨯⨯+-⨯=
+
-=
θσθσ 由以上方程画得导线的悬垂角校验曲线，如图10。

c 、地线的校验
最大覆冰时的弧垂最大，由代表档距m l d 50.469=，查得最大弧垂
时
的
应
力
2
0/82.391mm N =σ，
231/1025.165mm m N g g -⨯==-，[] 25=θ，
[][]v v v
v v v
v l l l l tg gl l tg g
l 24223230220
11003.5132.2826192.182
.3911025.1621192.11025.16582
.391212---⨯+-=
⨯⨯+-⨯⨯=+-=θσθσ 由以上方程画得地线的悬垂较校验曲线如图10。

1-导线校验曲线 2-地线校验曲线
图10 架空线悬垂角校验曲线 将各档对应的v v l l 21、为坐标，在校验图上画点，由于所有的点都在曲线下方，故校验合格。

（7）、绝缘子串强度和倒挂检查
由于本线路所经过地区地势平坦，垂直档距和水平档距相差较小，故无需校验。

第二章 架空线金具设计
第一节 确定防震措施，绘制防震锤安装图
一、 导线防震
由于本线路有三个档距超过500m ，故需采用防震措施。

根据《电力工程高压送电线路设计手册》第229页，我国现行设计技术规程的规定，四分裂导线采用阻尼间隔棒时，在档距500m 以上还要求采用防震措施。

每档每子导线安装每端安装一个防震锤，每个防震锤距线夹出口的距离1b 计算如下：
10
2.92210002.922m ,1890696.27551.68,6.2101⨯=÷===⨯===G N A T mm d av 平σm 125.29875.333h =-=，由式3-6-8得
s /m 273.533.3125.290667.033.3h 0667.0v m =+⨯=+=，
由式3-6-15得
3m
110)v d
375.2~25.2-⨯=m
T b av
（
3
3
10)10
2.922189065.273
21.63.2--⨯⨯=（
m 35.1≈
取安装距离为 1.35m ，采用等距离安装法，
m b b b b 35.14321====，根据导线型号和电晕电压等级采用
FR-2型防震锤。

二、 间隔棒的选择及排列
根据导线型号、外径、截面积和分裂数目，选择四分裂阻尼间隔棒FJZ-445/240[],尺寸及详图见《电力工程高压送电线路设计手册》第873页表11-4-153及图11-4-142。

间隔棒的采用不等次档距排列法。

因线路为开阔地区，根据《送电线路金具的设计安装、试验和应用》第201页，取最大平均次档距m S 66max =，则max S l N ij =，具体的计算如下：
○
1，
由于，个，：57m 43.597664164161max 11>===≈===N N l S S l N m l 故各次档距分配如下：
S S S S S S S S S 55.085.01.19.06.07+++++++=。

○
2，
由于，个，：5875.658665265261max 22>===≈===N m N l S S l N m l 故各次档距分配如下：S S S S S S S S S S 55.085.01.19.01.19.06.08++++++++=。

○
3，
由于，个，：5888.608664874873max 33>===≈===N m N l S S l N m l 故各次档距分配如下：S S S S S S S S S S 55.085.01.19.01.19.06.08++++++++=。

○
4，
由于，个，：5888.598664794794max 44>===≈===N m N l S S l N m l 故各次档距分配如下：S S S S S S S S S S 55.085.01.19.01.19.06.08++++++++=。

○
5，
由于，个，：5743.617664304305max 55>===≈===N m N l S S l N m l 故各次档距分配如下：
S S S S S S S S S 55.085.01.19.06.07+++++++=。

○
6，
由于，个，：5875.608664864866max 66>===≈===N m N l S S l N m l 故各次档距分配如下：S S S S S S S S S S 55.085.01.19.01.19.06.08++++++++=。

○
7，
由于，个，：5825.638665065067max 77>===≈===N m N l S S l N m l
故各次档距分配如下：S S S S S S S S S S 55.085.01.19.01.19.06.08++++++++=。

○
8，
由于，个，：5714.637664424428max 88>===≈===N m N l S S l N m l 故各次档距分配如下：
S S S S S S S S S 55.085.01.19.06.07+++++++=。

○
9，
由于，个，：5863.598664774779max 99>===≈===N m N l S S l N m l 故各次档距分配如下：S S S S S S S S S S 55.085.01.19.01.19.06.08++++++++=。

○
10，
由于，个，：5888.6386651151110max 1010>===≈===N m N l S S l N m l 故各次档距分配如下：S S S S S S S S S S 55.085.01.19.01.19.06.08++++++++=。

○
11，
由于，个，：5858846446411max 1111>===≈===N m N l S S l N m l 故各次档距分配如下：S S S S S S S S S S 55.085.01.19.01.19.06.08++++++++=。

○
12，
由于，个，：5714.6576645645612max 1212>===≈===N m N l S S l N m l 故各次档距分配如下：
S S S S S S S S S 55.085.01.19.06.07+++++++=。

○13，个，：m N l S S l N m l 6456632032013max 1313==≈===故各
次档距分配如下：S S S S S S S 55.005.18.06.05+++++=。

三、绘制防震锤安装图
第二节 选择线路金具，绘制绝缘子串组装图
一、 绝缘子的选择
绝缘子的选择见排塔定位。

二、线路金具的选择
1、对于直线塔，根据导线型号和机械强度，选择导线金具如
表2-1
表2-1 直线杆塔绝缘子及金具表
2、耐张杆塔采用四分裂导线双联耐张，金具选择如表2-2：
表2-2 耐张杆塔绝缘子及金具表
第三章电气设计
一、 防雷保护角计算
防雷保护角示意图如图11所示：
图11 防雷保护角示意图
1509.12705
.1875.3675
.1tan <=-+=-=
d h a λα，故防雷保护角满足
要求。

二、导地线水平偏移的校验
由《电力工程高压送电线路设计手册》表2-6-23，得500KV 线路，当设计冰厚为10mm 时，最大水平偏移为2.5m ，而本设计中的导地线水平偏移为1.75m<2.5m ，故满足要求。

三、 送电线路的防雷保护计算
1、线路雷击次数
根据《电力工程高压送电线路设计手册》第125页，有
)4(1.01001000
)
4(av av h b T T h b N +=⨯+⨯
=γγ
其中，N —每年每100km 线路雷击次数，次/100km 年；
γ—地面落雷密度，东北地区雷暴日取40，γ=0.07； b —两地线间的距离，单位m ，本设计b=26.5m ；
T —年雷暴日数，东北地区取40；
b d f f 、—导线与地线的弧垂，m f m f b 62.1175.16d ==、（地
线为最大覆冰时出现的弧垂）；
b d h h 、—导地线的悬挂点高度，m 125.29875.333h d =-=，
m 295.37705.139h b =-=；
av2
av1h h 、--导地线的平均高度，
m f d 96.173
2
75.16125.2932h h d av1=⨯-=⋅
-= m f h b b 55.2962.113
2
295.3732h av2=⨯-=-=。

由由500KV 线路要求全线假设地线，故线路雷击次数为
41
55.2945.26(4007.01.0)4(1.0≈⨯+⨯⨯⨯=+=）av h b T N γ次
2、击杆率
根据《电力工程高压送电线路设计手册》表2-7-2，得山丘
地区，两根地线的击杆率为4
1
=g 。

3、绕击率
根据《电力工程高压送电线路设计手册》式2-7-12得，山区线路绕击率按下式计算 35.386
lg -=
b
h P θθ
其中θ—防雷保护角，且本线路 09.12=θ，
故49.235.386
295
.3709.1235.386
lg -=-⨯=
-=
b
h P θθ
%32.0%10010
49
.2=⨯=-θP 4、导线与地线间的耦合系数
（1） 几何耦合系数的计算
相关参数
1r --地线半径，mm r 5.52
11
1==
； 12d --导地线的平均距离，m h h d av av 59.1196.1755.291212=-=-=； 12D -地线与导线镜像间的距离，m D 72.40125.2959.1112=+=；
D -地线与地线镜像间的距离，m h D av 1.5922==； b —地线与地线间的距离，b=26.5m ；
1b --最外面导现与地线的水平距离，m b 75.11=。

b
b
D r h b b d b b D b d b D k av 2
2
122
12
12212
122
1
2
122
12120ln 2ln
)()(ln
ln +++++++++=
5.265
.2672.40ln 105.555.292ln
)75.15.26(59.11)75.15.26(72.40ln
75.159.1175.172.40ln
2
2
3
2
2222
2
22++
⨯⨯+++++++=
-
606.0282.9484.0246.1++=
175.0=
（2） 耦合系数的计算
根据表2-7-9，500KV 双地线线路电晕校正系数为28.11=k ，
故
224.0175.028.101=⨯==k k k
5、雷击塔顶时的耐雷水平1I 及过电压计算
相关数据：
Lg —杆塔两侧临档地线的电感并联值（μH ）,双地线时，Lg=0.42l ；
su R --杆塔的冲击接地电阻，铁塔的Ω=15su R ；
Lt —杆塔电感（μH ），铁塔的Lt=0.5H=0.5*39=19.5Μh ； I --雷电流幅值，最大雷电流幅值为KA I 100≤; （1）雷击塔顶时的耐雷水平计算
令%50U 等于塔头绝缘的50%冲击放电电压，则
KV U 300025120%50=⨯=,则雷击塔顶时的耐雷水平为：
6
.2)
1(6.2)()1(1
012%
501av av av t t a su h k h h L k h h R k U I -+-+-=
ββ
6
.296
.17)175.096.1755.291(6.25.1988.0)224.03933(
15088.0)224.01(3000
⨯-+⨯⨯-+⨯⨯-=
919.4106.4432.1023000
++=
KA 18.19=
（2）雷击杆塔塔顶时导线上的感应过电压计算
导线上的感应过电压的最大值按《电力工程高压送电线路设计手册》式2-7-16计算，其中a 为感应过电压系数，规程规定
377.76
.218.196.26.21====
I I a ， )1(01
2
1k h h ah U av av av ic -
= )175.096
.1755
.291(96.17377.7⨯-
⨯= KV 34.94=
（3） 塔顶电位及绝缘承受电压的计算 根据《电力工程高压送电线路设计手册》第126页表2-7-4，
500KV 双地线线路，杆塔的分流系数88.0=β， 故
塔
顶
电
位
为
：
)6.2(1t su tp L R I U +
=βKV 764.379)6
.25.1915(18.1988.0=+⨯⨯=； 导线上的电位为：
KV U kU U ic tp c 27.1134.94764.379224.0-=-⨯=-=；
线路绝缘上承受的电压最大值为 =-=c ta I U U U c t
a
t su U h h L R I -++)6.2(1β )27.11()39
33
6.25.1915(18.1988.0--++⨯⨯= KV 316.405=
6、雷击档距中央地线或雷击导线时的耐雷水平2I 及过电压计算 （1） 根据《电力工程高压送电线路设计手册》第129页，由于
地线与导线间的空气间隙满足1012.0+≥l D ，故当雷击档距中央时，可不必起算过电压。

（2） 当雷绕过地线击于导线上时，根据《电力工程高压送电线
路设计手册》式2-7-14得，当S=65m 时（在距电力线S>65处最大值）布置地线，其感应过电压为
KV k S h I U av ic 04.536)224.01(65
96
.1718.1925)1(25
1=-⨯⨯=-⋅≈ （3） 令%50U 等于绝缘子串的50%冲击放电电压，则
KV U 300025120%50=⨯=,导线波阻抗Ω≈400，则雷击导
线时的耐雷水平为：
KA U I 30100
3000
100%502===
7、线路雷击跳闸率的计算
（1） 建弧率
○
1平均运行电压梯度的计算 相关数据：ig l --绝缘子串的闪络距离，本设计中m l ig 875.3=； U -额定电压，本设计中KV U 500=。

根据《电力工程高压送电线路设计手册》式2-7-41得， 50.74875
.335003=⨯=
=
ig
l U E
○
2建弧率计算 0.110)145.4(275.0=⨯-=-E η （2） 雷击跳闸率的计算 相关数据：
1P --超过雷击杆塔耐雷水平1I 雷电流概率，由式2-7-1得，
%5.60%10010
%10010
88
18.1988
11=⨯=⨯=-
-I P 。

θP --绕击率，%32.0=θP ；
2P --超过雷击导线时耐雷水平2I 的雷电流概率，
%6.45%10010
%10010
88
3088
22=⨯=⨯=-
-I P
3P --雷击杆塔档距中央的避雷线时，雷电流超过耐雷水平的概
率，03=P 。

N --每年每100km 线路的雷击次数，41=N 次。

g --线路击杆率，4
1
=g 。

根据《电力工程高压送电线路设计手册》有地线线路的雷击跳闸率
[]321)1(P g P P gP N n -++=θη
⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡⨯-+⨯+⨯⨯⨯=0)411(%6.45%32.0%5.60410.141
26.6=
8、选择接地电阻装置，确定接地电阻值
本线路经过的区域，土壤电阻率为1000Ω·m ，根据《电力工程高压送电线路设计手册》第137页有关规定，采用水平敷设的接地电阻，接地体埋设深度为0.6m>0.5m 。

采用直径为d=8mm 、长60m 的圆钢。

有关数据：
cm m ∙Ω=∙Ω=5101000ρ；
t —地面到管子长度之半间的距离，cm m l t 606.0===；
1l —管子总长度，cm m l 6000601==；
d —管子总长度，cm mm d 8.08==； 故工频接地电阻按式2-7-62得，
Ω=⨯⨯⨯==35.58
.06060ln 600014.3210ln 22
521td l l R πρ
表2-7-11有，当m ∙Ω=1000~500ρ时，工频接地电阻最大值为
Ω>Ω35.520，故接地电阻满足要求。