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输电线路杆塔设计

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1 三峡大学电气与新能源学院 输电线路35KV电杆设计说明书

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： 文 中 2

《输电线路杆塔设计》课程设计 一、设计题目： 35KV门型直线电杆设计（自立式带叉梁） 二、设计参数： 电压等级：35kV 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=16 kN/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 △Tmin

LGJ-150/45 240 370 4400 4300

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……………………………….……………………..1 1 任务书参数……………………………………………………….………1 2 气象条件列表………...………………………………………………..…1 3 导线LGJ-150/35相关参数表..……………………………………..……1 4 导线比载计算………………………………………………………..…...1 5 地线相关参数…………………………………………………………….3 6 地线比载计算…………………………………………………………….3 7 绝缘子串和金选择……………………………………………………….3 8 地质条件………………………………………………………………….4 9 杆塔结构及材料………………………………………………………….4 二、电杆外形尺寸的确定………………………………………………..…….4 1 杆的呼称高度…………………………………………………………….4 2 导线水平距离…………………………………………………………….5 3 间隙圆校验……………………………………………………………….5 4 地线支架高度确定……………………………………………………….6 5 杆塔总高度……………………………………………………………….7 三、 杆塔荷载计算…………………………………………………………….7 1 标准荷载………………………………………………………………….7 2 设计荷载………………………………………………………………….9 四、电杆杆柱的强度验算及配筋计算…………………………………..……11 1 配筋计算……………..…………………………………………………..11 2 主杆弯矩计算…………..…………………………………………..……11 3 事故情况下的弯矩计算………………………………………..………..12 4 裂缝计算……………………………………………..……………..……13 5 单吊点起吊受力计算……..………………………………………..……13 五、基础设计………….……………….………………………………..……..14 1 土壤特性...……………………………………………………………….14 2 抗压承载力计算…………………………………………………………15 3 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…………………………….………………………..…....20 4 mMPa/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 △Tmin

LGJ—150/30 240 360 4400 4300 2、 气象条件列表： 表 2 气象条件 气 温（℃） 风 速（m/s） 覆 冰（mm） 最高温 +40 0 0 最低温 -20 0 0 覆冰 -5 10 5 最大风 -5 25 0 安装 -10 10 0 外过电压 +15 10 0 内过电压、年均温 +10 15 0 3、 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] MPa 181.62 17.50 80000 17.8×10-6 65020 676.2 340.10 2.5 136.04 85.03 4、 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=1.1

2） 内过电压 v=15m/s, f=0.75,sc=1.1 5

mMpa/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=1.1 4）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

36.512 17.175 53.687 35.192 11.356 50.711 54.875 5、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) 136.04 136.04 85.03

比载(mMpa/103) 54.875 36.512 36.512

温度℃

－5 -20 10

γ/σ0（310） 0.403 0.268 0.429

排序 b a c

mMpa/103 6

计算临界档距： =265.97 m =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=265.97 cal=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]MPa 37.15 7.8 181420 11.5×10-6 43424 295.0 1168.9 3.0 389.63 233.8

6、 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 77.872 47.768 125.640 14.435 24.359 76.684 55.032 35.935 79.179 81.593 109.291 95.355 130.678

7、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（aabbabab

abE

ttEl



])10268.0()10429.0[(80000))]20(10(80000108.1704.13603.85[24)//()]([2423236cacaaccacaEttEl

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输电线路结构设计要点

输电线路结构设计要点

覆冰厚度 导、地线 杆塔 5mm 1.1 1.1 10mm 1.2 1.2 15mm 1.3 1.6 20mm及以上 1.5～2.0 1.8（2.0～2.5）
冰荷载: 轻冰区一般按无冰、5mm、10mm设计，中冰区一般按15mm、20mm
设计，重冰区一般按20mm、30mm、40mm、50mm等设计。 必要时
不均匀覆冰工况
轻冰区
所有导地线同时同向有不平衡张力，使杆塔承受最大弯矩
所有导地线同时同向有不平衡张力，使杆塔承受最大弯矩
中重冰区
所有导地线同时不同向有不平衡张力，使杆塔承受最大扭矩
不平衡张力取值
不平衡张力（最大使用张力的百分数） 冰 区 导 线 悬垂塔 地 线 导 线 耐张塔 地 线
10mm轻冰区
于27m/s。
杆塔风荷载标准值
������ ������ = W0 ∗ μz ∗ μs ∗ ������ ∗ As ∗ βz
导、地线风荷载标准值
2 ������ ������ = α ∗ W0 ∗ μz ∗ μsc ∗ βc ∗ d ∗ Lp ∗ ������ ∗ sin θ
B：覆冰风荷载增大系数，如下表所示。
可变荷载：风和冰（雪）荷载；导线、地线及拉线的张力；安装 检修的各种附加荷载、结构变形引起的次生荷载以及各种振动动
力荷载。
杆塔荷载一般分解为：横向荷载、纵向荷载和垂直荷载。 2.荷载工况
各类杆塔均应计算线路正常运行情况、断线情况、不均匀覆
冰情况、安装情况和验算工况下的荷载组合，必要时尚应验算地 震等稀有情况下的荷载组合。
为优化；
b)、三相导线位于同一水平线，塔重指标最 优；
c)、设计、加工、运行经验丰富。
酒杯型铁塔
优点：
输电线路杆塔结构的抗风研究与优化设计

输电线路杆塔结构的抗风研究与优化设计

输电线路杆塔结构的抗风研究与优化设计输电线路是将电能从发电厂或变电站输送到用电点的通道，而杆塔是输电线路的重要组成部分。

杆塔的结构对于输电线路的稳定运行具有关键作用，其中，抗风能力是杆塔结构设计的重要考虑因素之一。

本文将对输电线路杆塔结构的抗风研究与优化设计进行探讨。

一、背景介绍输电线路是能源供应的重要基础设施，为确保电能稳定传输，杆塔必须具备良好的抗风能力。

风是导致输电线路杆塔产生振动的主要原因之一，而杆塔振动会导致线路受力过大，进而影响输电线路的安全运行。

因此，研究杆塔的抗风性能，对于提高输电线路的可靠性和稳定性具有重要意义。

二、抗风研究1. 风荷载计算首先，抗风研究需要进行风荷载计算。

风荷载计算是确定杆塔所受风荷载大小的关键步骤。

计算过程中需要考虑风速、风向、垂直风速梯度等因素，并结合建筑物、地形等情况进行综合分析。

通过合理的风荷载计算，可以为杆塔结构设计提供准确的依据。

2. 抗风设计准则根据风荷载计算结果，制定相应的抗风设计准则是进行抗风研究的关键环节。

不同地区的风力条件不同，因此，针对不同地区开展抗风设计准则的制定是必要的。

这样可以使得杆塔结构在不同风力风荷载下都保持安全稳定。

3. 杆塔结构设计优化基于抗风设计准则，针对具体杆塔结构进行优化设计也是必不可少的步骤。

在设计过程中，需要考虑杆塔的几何形状、材料选择、节点连接等因素，以提高杆塔结构的抗风能力。

通过合理的优化设计，可以有效减小杆塔结构的振动幅值，提高其抗风稳定性。

三、优化设计实例以某输电线路的杆塔结构为例，进行优化设计的实例分析。

该输电线路所在地区风力较大，因此，杆塔结构的抗风能力是设计的重点。

在风荷载计算环节，采集该地区多年风力数据，并进行合理的统计分析。

依据计算结果，制定相应的抗风设计准则。

在杆塔结构的设计优化过程中，通过对比不同几何形状的杆塔结构，选择合适的形状以降低风荷载对杆塔的影响。

同时，优化节点连接方式，采用耐风性更好的连接方式来提高整体抗风能力。

《110～750kV架空输电线路设计规范》与《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》主要区别

《110～750kV架空输电线路设计规范》与《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》主要区别

《110～750kV架空输电线路设计规范》与《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》主要区别1. 对重要送电线路，杆塔结构重要性系数取1.1。

该系数将使构件应力、基础作用力增大10%~20%。

2. 气象条件重现期：500kV输电线路由30年提高到50年；110kV～330kV输电线路由15年提高到30年；设计重现期的提高将使风荷载加大10%左右。

3．确定基本风速时，应按当地气象台、站10min时距平均的年最大风速为样本，并宜采用极值Ⅰ型分布作为概率模型。

统计风速应取以下高度：110～750kV输电线路离地面10m各级电压大跨越离历年大风季节平均最低水位10m4．山区输电线路，宜采用统计分析和对比观测等方法，由邻近地区气象台、站的气象资料推算山区的最大基本风速，并结合实际运行经验确定。

如无可靠资料，宜将附近平原地区的统计值提高10%选用。

5．110～330kV输电线路的基本风速，不宜低于23.5m/s；500～750kV输电线路，基本风速不宜低于27m/s。

必要时还宜按稀有风速条件进行验算。

6. 根据覆冰厚度将冰区划分为轻、中、重三个等级，采用不同的设计标准（与老规相比增加中冰区）。

地线设计冰厚，除无冰区外，应较导线增加5mm。

轻冰区：10mm及以下；中冰区：大于10mm小于20mm；重冰区：20mm及以上。

7. 各类杆塔均应按线路的正常运行情况（包括基本风速、最大覆冰）、不均匀冰荷载情况、断线情况和安装情况的荷载进行计算。

必要时验算各种可能出现的稀有情况。

对轻中冰区线路，新增不均匀冰荷载情况，荷载组合系数提高到0.9。

《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》仅对重冰区线路需计算不均匀冰荷载情况，且荷载组合系数为0.75。

）8. 断线情况：（1）.直线塔：表1 直线塔断线荷载组合类别架空送电线路杆塔结构设计技术规定110～750kV架空输电线路设计规范备注荷载组合地线断任意一根地线，导线未断 1. 单回路直线塔的断线相，新老规定一致；2. 对双、多回路直线塔而言：新规导线断线相较老规有所增加。

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220kV架空送电线路铁塔通⽤设计--400-50导线单回路新塔设计-终版220kV架空送电线路铁塔通⽤设计400/50单回路塔型系列设计说明设计条件：导线：LGJ-400/50地线：GJX-100⽓象：C＝10mm（地线15mm） V＝27m/s设计标准：1.国标《110～750kV架空输电线路设计规范》（报批稿）2.南⽹《110kV～500kV架空输电线路设计技术规定》供电设计院有限责任公司⽬录1、设计内容及依据2、铁塔使⽤的⾃然环境2、1 设计⽓象条件2、2 地形地貌条件3、铁塔设计条件3、1 导线和地线3、2 铁塔使⽤条件3、2、1 ⽔平档距分级3、2、2 垂直档距的确定3、2、3 最⼤档距的确定3、2、4 代表档距的确定3、2、5 承⼒塔转⾓度数的分级3、2、6 铁塔标志⾼分级3、2、7 铁塔长短腿分级3、2、8 铁塔使⽤条件表4、铁塔绝缘配合和头部尺⼨4、1 铁塔绝缘⽔平4、1、1 绝缘⼦串⽚数4、1、2 绝缘⼦串的机械强度配合4、1、3 空⽓间隙4、1、4 间隙园图的条件4、2 塔头尺⼨的确定4、2、1 线间距离4、2、2 地线⽀架⾼度4、2、3 保护⾓5、铁塔横担与绝缘⼦串连接的要求5、1 直线塔5、2 承⼒塔6、铁塔荷载6、1 荷载条件6、2 各型铁塔荷载表7、直线塔间隙园图1、1、设计内容及依据本设计包括LGJ-400/50单导线单回路系列的⾃⽴式铁塔共8种塔型。

设计依据为国标《110～750kV架空输电线路设计规范》报批稿。

同时也基本符合国家电⽹公司Q/GDW 179-2008《110kV～750kV架空输电线路设计技术规定》和南⽅电⽹公司Q/CSG 11502－2008《110kV～500kV架空送电线路设计技术规定（暂⾏）》等的规定。

2、铁塔使⽤的⾃然环境2、1设计⽓象条件本系列塔型按我省中冰区即导线覆冰厚度10 mm,(地线15mm)最⼤设计风速27 m/s的条件设计。