500kV厂古II线输电线路ZB型角钢塔头设计开题报告

1. 研究目的与意义

高压输电线路工程中需要使用大量的直线杆塔，杆塔的重量会直接影响到线路工程总造价。

因此对于铁塔的塔头尺寸应合理设计，既要保证带电部分相互之间及其与接地部分之间必须保证足够的安全距离，又要尽可能减小塔重，从而达到节约成本且更好的完成工程项目。

本课题主要针对500kv线路工程的zb型铁塔进行塔头规划设计，选择确定绝缘子串型及型号与片数、计算各种工况下的风偏角、绘制间隙圆、确定横担尺寸、避雷线支架高度等。

2. 课题关键问题和重难点

1）绘制应力弧垂曲线。

2）确定悬垂串串型，选择绝缘子型号、片数及其金具。

3）确定地线对导线的保护角，确定地线悬挂高度（地线支架高度）。

3. 国内外研究现状（文献综述）

文献2表示对于 500kv线路，具备一路光纤通道的应至少配置一套光纤电流差动保护，具备两路光纤通道的宜配置两套光纤电流差动保护。同塔共架长度超过 5km 或超过线路全长 30%的线路，应配置两套光纤电流差动保护。500kv混压四回线路。下层 220kv 两回各相增加 3 片绝缘子，并在其中一回各相安装并联间隙；运行线路条件受限时，下层 220kv 两回各相增加 2 片绝缘子，并在其中一回各相安装并联间隙。500kv交流线路、土500kv～1100kv 直流线路的绝缘子串和金具应考虑均压和防电晕措施。 220kv~500kv紧凑型线路应全线架设双地线,地线对边导线的保护角宜采用负保护角。交流大跨越线路应全线架设双地线;110kv～750kv大跨越线路的保护角应满足要求;1000kv大跨越线路跨越塔上的保护角宜采用负保护角,并应根据实际工程条件确定。750kv及以下交流线路杆塔上两根地线之间的距离,不应超过地线与导线间垂直距离的 5 倍。在一般档距的档距中央,导线与地线之间的距离,应按下式计算,计算时气温取15℃,无风,无冰。330kv~1000kv交流线路、压缩型耐张线夹和预绞式耐张线夹对导地线的握力，不应小于导地线额定拉断力的95%。地线绝缘时宜使用双联绝缘子串。进线档构架侧地线金具串宜采用绝缘类型。 当线路与直流输电工程接地极距离小于5km时，地线应绝缘，大于或等于5km时应通过计算确定地线是否绝缘。线路经过易舞动区时应适当提高绝缘子和金具的机械强度。输电线路的绝缘配合，应使线路能在工频（工作）电压、操作过电压和雷电过电压等各种条件下保证输变电系统安全可靠地运行。导地线在弧垂最低点的设计安全系数不应小于2.5，悬挂点的设计安全系数不应小于2.25。地线的设计安全系数不应小于导线的设计安全系数。1 110kv~500kv输电线路，全高超过40m有地线的杆塔，高度每增加10m，应增加1片相当于高度为146mm的绝缘子，全高超过100m的杆塔，绝缘子片数应根据运行经验结合计算确定。750kv及以上电压等级线路杆塔全高超过40m，可根据实际情况进行验算，确定是否需要增加绝缘子片数和间隙。由于高杆塔而增加绝缘子片数时，雷电过电压最小间隙也应相应增大。从文献4中得到现场污秽度评估方法现场污秽度的评估可以根据置信度值递减接以下顺序进行：邻近线路和变电站绝缘子的运行经验与污秽测量资料现场测量等值盐密和灰密;按气候和环境条件模拟计算污秽水平；根据典型环境的污湿特征预测现场污秽度。运行经验主要依据已有运行绝缘子的污闪跳闸率和事故记录、地理和气象特点、采用的防污闪措施等情况而定。现场污秽度测量有测量等值盐密、灰密和等值盐度三种。测量方法的准确性取决于测量的频度,更多次数的测量可提高准确性。不同串型/多串并联对于同型号绝缘子、同一运行条件下，应满足以下条件：（1）在满足间隙要求条件下，悬垂单 v 串单侧片数一般与悬垂Ⅰ串相同，对于重污秽地区可根据积污情况合理减少串长;（2）a级区和b级区的耐张绝缘子串的单串片数应在单Ⅰ串的基础上增加1-2 片；c级区及以上污区的耐张绝缘子串的单串片数一般不少于悬垂单Ⅰ串的片数，对于耐张绝缘子串比悬垂绝缘子串积污明显减少的可适当减少耐张串的片数；3）多联绝缘子串应考虑联间的影响，必要时应予以修正。文献5中注有架空送电线路的绝缘配合设计就是要解决杆塔上和档距中各种可能放电途径（包括导线对杆塔、导线对地线、导线对地、不同相导线间）的绝缘选择和相互配合的问题，其具体内容为：1）杆塔上的绝缘配合设计：就是按正常运行电压（工频电压）、内过电压（操作过电压）及外过电压（雷电过电压）确定绝缘子型式及片数以及在相应风速条件下导线对杆塔的空气间隙距离。2）档距中央导线及地线间的绝缘配合设计：就是按外过电压（雷电过电压）确定档距中央导线与地线间的空气间隙距离。3）档距中央导线对地及对各被跨越物的绝缘配合设计：就是根据内过电压（操作过电压）及外过电压（雷电过电压）的要求，确定导线对地及对各被跨越物的最小允许间隙距离。对超高压线路，除按此项要求考虑对地最小允许间隙距离外，尚应满足地面静电场强影响所需对地最小允许间隙距离的要求。4）档距中央不同相导线间的绝缘配合设计：即按正常运行（工频）电压并计及导线振荡的情况，确定不同相导线间的最小距离。线路绝缘配合设计的方法为确定电气设备（包括线路杆塔的塔头等）绝缘水平而进行的操作及雷电过电压绝缘配合的设计方法有以下方法：1）惯用法。对于自恢复绝缘和非自恢复绝缘均可采用惯用法进行绝缘配合设计。这种方法首先是确定电气设备绝缘上可能出现的最大过电压，然后根据经验乘上一个裕度系数，这样就确定了绝缘的最低耐压强度。文献8中表示绝缘子选型应符合下列要求：a）绝缘子选型应满足机械强度和污区分级要求，d、e级重污区悬垂串宜选用复合绝缘子、外伞型防污盘形悬式绝缘子、复合化盘形悬式绝缘子，4 b、c 级轻污区悬垂串宜选用盘形悬式绝缘子；耐张串宜选用盘形悬式绝缘子。b）新建、改建线路使用复合绝缘子时，应考虑绝缘子金具长度、均压环对其电弧距离的影响，复合绝缘子雷电冲击绝缘水平宜与盘形悬式绝缘子保持一致。c）强雷区线路宜优先选用盘形悬式绝缘了。d） 500kv 线路采用复合绝缘子时，悬垂绝缘子宜采用双联串。

[1] gb 50545-2010．110~750kv 架空输电线路设计规范[s] ．

[2] dl/t 55582-2020．架空输电线路电气设计规程[s]．[3] dl/t1122-2009．架空输电线路外绝缘配置技术导则[s]．[4] q/gdw1152.1-2014．电力系统污区分级及外绝缘选择标准-第1部分交流系统[s]． [5] 东北电力设计院．电力工程设计手册-架空输电线路[m]．北京：中国电力出版社，2019．[6] frank agnew， p.e．guidelines for electrical transmission line structural loading[m]．virginia：the american society of civil engineers，2020．

[7] veerendra k. shukla，m. selvaraj，r. ramesh babu．an approach to develop a compact transmission line tower with special 8#8209;legged configuration [j]．international journal of steel structures，2019，19(1)：213–223.

［8］dl／t 1784－2017.多雷区110kv~500kv交流同塔多回路输电线路防雷［s].

4. 研究方案

首先结合导师给出的工作指导，任务书进行简单的任务方案梳理，思考这次课题的目的以及背景方向，结合方向确认我们的思路是否正确，结合导师给出的相关资料，认真学习设计标准丶以及规范。在相关资料网站知网上搜寻课题所需要的相关资料文献，整理完成后开时正式的设计第一步进行绘制应力弧垂曲线，绘制曲线的过程中要依据气象条件等进行周密的计算，计算过程需要严谨，充分利用execl，进行完成后，通过测量和设计，依据系统要求，环境条件，受污染程度等，选择合适的绝缘子参数及相关金具。杆塔定位时采用用弧垂模板曲线进行杆塔定位的方法。 导线弧垂的精确计算要利用悬链方程，一般工程上将档距小于1000m的悬点等高档距或者高差与档距之比小于0.1的悬点不等高档距均利用悬点等高的平抛物线方程来替代：导线的最大弧垂为fmax=(g/2σ)(L/2)2，令纵坐标y=fmax，横坐标x=L/2，k=g/2σ，则y=kx2，这是典型的抛物线方程。式中g和σ是相应于最大弧垂时导线的比载和应力，这个弧垂是根据某一假设的代表档距L计算出来。

线路采用悬垂绝缘子受风偏影响的导线对杆塔的空气间隙应符合下列要求：1 绝缘子串风偏后,导线对杆塔的空气间隙应分别符合持续运行电压要求,操作过电压要求及雷电过电压要求。2 持续运行电压下风偏后线路导线对杆塔空气问隙的工频 50％放电压 ui~应符合相关公式的要求。计算过程到达最后确定横担尺寸后，通过之前学习的CAD技术，绘画出塔头间隙圆，在绘画的过程注意数据的准确性，绘画的正确性按一些技术要求完成相关部分1）采用状态方程计算各工况导线的应力。2）可使用EXECL或是编程计算。3）绝缘子、金具等设备选型应符合设计标准、设计规范的要求。4）悬垂串型采用单联I型。5）塔型图、间隙圆图采用AUTOCAD绘制，制图格式应符合相关标准的要求。

5. 工作计划

本毕业设计进行500kv古2线zb型角钢塔头设计现有计划如下：

第一阶段：1－4周

第一周 查阅相关文献 搜集资料