架空输电线路结构设计

摘要：构成架空输配电线路的主要部件有：导线、避雷线（简称避雷线）、金具、绝缘子、杆塔、拉线和基础、接地装置等

关键词：输电线路设计 导线 绝缘子 杆塔

【分类号】：TM753

第一部分、导线及避雷线部分

导线是固定在杆塔上输送电流的金属线，由于经常承受着拉力和风 冰 雨 雪及温度变化的影响，同时还受空气中化学杂质的侵蚀，所以导线的材料除了应有良好的导电率外，还有足够的机械强度和防腐性能。

线路设计规程规定，110kV线路设计气象条件，应根据沿线的气象资料和附近已有线路的运行经验考虑。

在确定最大设计风速时，应按当地气象台（站）重现期为15年，10min时距平均的年最大风速作样本，并宜采用极值I型分布作为概率统计值。110kV线路的最大设计风速不应低于25m/s。

合理的选择导线截面，对电网安全运行和保障电能质量有重大意义，随着经济的高速发展，对电力的需求越来越大，我们在选择导线的时候，还要考虑线路投运后5年的发展需要。

本设计中我们按照经济电流密度进行导线截面选择

公式如下： （其中S指导线截面；J指经济电流密度； 指线路最大负荷电流）

在此我们选用普通型钢芯铝绞线，即LGJ-150/20型与避雷线配合的原则，避雷线的型号选择为GJ-35型。（具体计算见计算书）

第二部分、导线的应力及弧垂

架空线路的导线和避雷线，周期性的遭受外部荷载的作用，在导线和避雷线上产生不同的应力。在架空线路机械计算时，应用“比载”计算机械荷载比较方便。架空线路中相邻两直线杆塔中心线间的水平距离，称档距L。导线悬挂点到导线最低点的垂直距离，称为弧垂。当气象条件变化时，导线受温度和荷载的作用，导线材料的应力，弧垂及线长也将随着变化，不同的气象条件下导线的应力。也可以根据状态方程进行计算。

二、临界档距的计算及判别

参照有关资料，150/20型导线物理特性参数为瞬时破坏应力 ，安全系数K，膨胀系数 ，弹性系数E。

1、利用参数计算导线的许用应力

按设计技术规程规定，年运行应力的气象条件采用平均气温，导线的年平均运行应力不得超过导线瞬时破坏应力上限的25%

则

2、临界档距的判别

为了保证架空线长期运行的安全可靠性，除需使其应力在任何气象条件下均不得超过强度许用应力外，应具有足够的耐振能力取决于年平均运行应力的大小，满足强度条件要求的架空线，在任何气象情况下的应力均不超过强度许用应力，而耐振条件则要求架空线在平均气温下的应力不超过年平均运行应力的上限，这两种条件那一种在什么气象条件下起控制作用，需要借助临界档距来判断，考虑了耐振条件以后共有三个临界档距：（1）最低气温和最大比载的临界档距；（2）最大比载和年平均气温的临界档距。（3）最低气温和年平均气温的临界档距。

第三部分、杆塔的选择

1、杆塔的作用

架空线路的杆塔是用来支持导线和避雷线的，并使导线与导线，导线与避雷线，导线与大地及其它被跨越物间保持一定的安全距离。

杆塔有水泥杆塔和铁塔，水泥杆塔比铁塔有以下缺点：

1.钢筋混凝土电杆的重力大。

2.由于钢筋混凝土耐张转角杆一般都需要有拉线，在居民拥挤地带以及地区都不能使用。

3.钢筋混凝土电杆一般不能承受较大荷载

2、杆塔的选用

本线路杆塔依据《110～500kV架空送电线路设计技术规程》（DL/T5092-1999）规定进行选型。导线在杆塔上布置方式如下：

（1） 单回路铁塔为三角排列布置

（2） 地线为水平排列布置。

第四部分、杆塔基础设计

在送电线路中，杆塔底下部分的总体称为基础，它的作用是使杆塔在各种受力情况下不倾覆，下陷和上拔。因此对基础施工的质量要求必须严格，工程数据，资料的记录必须齐全，以利于长期安全运行。

一、铁塔基础承受以下几种荷重：

1、由杆塔、导线、避雷线、绝缘子、金具等的自重而产生的垂直荷重，还应计及覆冰荷重和安装时工人、工具及附件的荷重。

2、由风力产生的荷重力，转角杆塔的角度荷载。

3、由两侧导线、避雷线张力不平衡由事故断线而产生的张力和冲击力。

4、组立杆塔及架空线时产生的安装负重。

二、基础型式的选择

岩石基础施工，最主要的是岩石本身的强度，施工时应根据设计资料，逐基核查覆土层厚度及岩石质量，当实际情况和设计不符时，应向设计单位提出处理方案。地表上的岩石长期暴露在外，在太阳辐射热，大气、水及生物等机械或化学作用影响下，会逐基改变岩石的性状，使整体岩石破碎成松散的碎屑即风化。风化作用使岩石的联结性遭受破坏，影响了他的物理力学性质，尤其大大降低岩石的强度，对杆塔基础起着不良的影响。因此判别岩石的风化程度对基础的安全是相当重要的。

岩石风化程度的类别：岩石风化程度的划分

本施工改造段属3类岩石实际上不能做成岩石基础，宜采用现浇钢筋混凝土或混凝土基础；运输或浇制混凝土有困难的地区，可采用预制装配式基础或金属基础；必要时可采用桩基础。

根据该线路所经地段地形、地质情况，结合考虑水文、地震及施工等因素，所以本工程全部现浇钢筋混凝土基础

第五部分.绝缘子的选择

一、绝缘子作用

绝缘子是用来支撑和悬挂导线，并使导线和杆塔绝缘，它应具有足够的绝缘强度和机械强度，同时对化学物质的侵蚀具有足够的抵御能力，并能适应大气条件的变化。

二、绝缘子污闪分析

由于送电线路周围的大气污染，绝缘子表面附着污秽物质，在大雾或比较潮湿的情况下，积附在绝缘子表面的污秽物质中可溶性盐类被水分溶解，形成一种导电水膜。从而使绝缘子的表面电阻下降，泄漏电流增大，产生局部放电，当绝缘子电阻下降到不能承受线路运行电压时，绝缘子就会发生闪络，使线路跳闸，造成供电中断。

三、绝缘子的选择

对线路穿过地区实地考察，该地区为Ⅲ级污秽区，所以设计采用Ⅲ级污秽区标准设计。

根据GB/T 16434-1996《高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准》和《悬式绝缘子选型及爬电比距配置导则》要求，在额定工作电压时，对于玻璃绝缘子二、三、四级污区的爬电比距分别按2.25～2.50cm/kV、2.85～3.20cm/kV、3.50～3.80cm/kV进行配置；复合绝缘子的爬电比距按如下原则配置：二级污区不小于2.3cm/kV；三、四级污区不小于2.88cm/kV。

根据豫电生字（1989）第54号文，河南省电力工业局有关精神和河南省电力公司编制的湖南地区污秽区域图及现场踏勘情况，线路所经地区污秽等级达到Ⅲ级。

根据实际需要：本线路孤立档选用单串合成绝缘子成串；连续档的耐张杆塔选用双串合成绝缘子成串，直线杆塔跨越档选用双串合成绝缘子成串，非跨越档选用单串合成绝缘子成串；跳线选用单串耐污型悬式绝缘子成串。

1、悬垂串 FXBW4-110/120 单串成串

2、悬垂串 FXBW-110/70 双串成串

3、耐张串 FXBW4-110/120 单串成串

4、耐张串 FXBW-110/70 双串成串

5、跳线悬垂串 XWP-7 单串成串

据DL/T 5092-1999线路设计规程，海拔1000m以下地区，操作过电压及雷电过电压要求的悬垂绝缘子串绝缘子片数，不应少于下表的数值。耐张绝缘子串的绝缘子片数应在下表的基础上增加，对110～330kV送电线路增加1片，对500kV送电线路增加2片。操作过电压及雷电过电压要求悬垂绝缘子串的最少片数：

结束语：本文主要研究：通过输送容量及功率因数利用经济电流密度来进行到县级避雷线型号的选择；在选出导线以后，利用已知的气象条件，计算出导线在各种气象条件时的应力及弧垂，进而绘制导线安装曲线图；利用最大弧垂计算出呼称高，选出合适的杆塔及对应的基础形式；最后进行绝缘子的选型。

参考资料：

1、《电力工程高压送电线路设计手册》 张殿生 主编

2、《输配电线路设计》 刘增良 杨泽江 主编

3、《35110KV输电线路设计》 许建安 主编

4、《高压架空送电线路机械计算》 周正山 主编

5、《高压架空线路设计基础》 云南工业大学 曾宪凡 主编