500kV河源-牛镇架空线路设计开题报告

1. 研究目的与意义

500kV送电线路是区域间传输电能的骨干网架，截至2020年底，我国500kV输电线路达一千五百多回，里程十万多公里，杆塔基数达二十万多基。输电线路是电力系统重要的组成部分，电网建设离不开输电线路的规划设计，线路建设的质量是事关电网安全可靠运行的大事，因此做好输电线路的设计工作具有现实意义。本毕业设计为一条500kV架空线路的工程设计，设计数据和图纸来源于实际工程，要求根据任务书给定的数据依据输电线路设计理论、相关规程和典型设计标准，独立完成架空送电线路的各部分设计内容。

2. 课题关键问题和重难点

1、问题：导线的应力及弧垂计算，绘制导线机械特性曲线，避雷线的应力和弧垂计算，绘制应力和弧垂曲线，确定直线杆塔杆型，选配金具，导线及避雷线防振设计。

2、难点：

3. 国内外研究现状（文献综述）

1、导线的应力及弧垂计算①初始化线路参数；②根据测量的初始弧垂，计算架空线路的水平应力；③计算对流散热量，热辐射量，交流电阻值，太阳光辐射热量；④设定时间变量，代入式子得到温度改变量△t；⑤由温度改变量△t，代入式子计算得到温升后的导体自重力，再由式子利用牛顿-拉夫逊迭代法计算得到水平应力；⑥计算线路最低点弧垂，以及架空线的最低点距其下物体的距离；⑦判断距离是否大于安全距离，若大于则时间累加，否则程序报警；⑧判断△t是否小于阈值，若小于则跳出循环，否则返回第③步。2、绘制导线机械特性曲线①运行环境：Windows95版本及以上 ，R14版本及以上。②为了使用操作方便，程序使用了命令自动有效，失效手段。如导线特性数据未输出，则“比载计算”命令无法进行，“比载计算”命令未执行，其它命令则无效，无法执行。③ 坐标系单位采用国际单位制，应力采用兆帕斯卡(MPa)，弧垂与档距采用米(m)，档距范围为40~400m。④ 程序的坐标线、列表线采用红色，而应力、弧垂线和有效档距线采用绿色，使用者在生成Plt文件时，可根据绘制需要，设置画笔的粗细，再生成Plt文件。(一般是红为细线，绿为粗线)⑤ 列表单位应力为(10MPa)，弧垂为(m)。⑥ 本程序未考虑初伸长处理。程序在编制时，引用 了 Automation对象的类型库acad.tlb，方法是：在vb的‘工程’菜单下，选择‘引用’，然后在‘可使用的引用(A)’框中选择Au-tocad Object Library。如果没有这一项，点击‘浏览’，在R14的目录下选择acad．tlb。为了使 VB应用程序与Autocad建立连接，还需建立Application对象，得到Document对象、ModelSpace对象和paperSpace对象，这样就可使VB的程序在R14下直接绘图。建立相关程序代码，程序编译成.exe文件后，可直接运行Win95和R14或以上版本环境下。 3、绝缘子金具 近十年来，特高压直流输电技术在国内得到快速发展与应用。直流电压作用下，金属与电解液的交界面可能会发生腐蚀现象，金属腐蚀是高压直流系统中不可避免的问题。近年来线路穿越中、重冰区时使用的v型串绝缘子，就曾出现大规模的严重腐蚀现象。在瓷或玻璃绝缘子表面湿润的情况下，缘子两端的金具在直流电压的作用下发生电解腐蚀。电位较高的一端，即正极性侧的钢脚和负极性侧的铁帽在电解腐蚀过程中失去电子形成离子，使得基体不断损失。腐蚀生成的铁锈对绝缘子的机械性能和电气性能造成不利影响，缩短绝缘子的运行寿命。早期的直流输电工程中，首先发现的是钢脚腐蚀，并已经形成成熟的抑制措施和相关的标准。近年来，特高压直流线路出现了绝缘子铁帽腐蚀现象。在 800kV楚穗和向上直流输电线路投运后的2年时间里，负极性侧绝缘子表面出现明显的锈迹通道。4、导线及避雷线防振设计（1）微风振动微风振动是在风速为0.6-1.0m/s的均匀微风垂直吹向导线时，在导线背风面形成稳定的涡流。由于周期性祸流升力分量的作用，使导线发生振动。（2）次挡距振荡次挡距振荡是指发生在分列导线相邻两间隔棒之间的挡距中的一种振荡。于该振动的频率很低。一般称为“振荡”。次挡距振荡在线路中较少出现，通常在风速为5-l5m/s的风力作用下，由于迎风导线产生的紊流，影响到背凤导线而产生气流的扰动，破坏了导线的平衡而形成振荡。它的表现形式，常常是各子导线不同期的摆动、周现性的分开和聚拢，导线在空间的运动期迹呈现椭圆形状。次挡距振荡的振幅与次挡距长度、风速大小和分裂导线的结构形式有关，一般次挡距振荡的振幅相当干导线直径0.5m，频率为1-3Hz，一个次挡距中可出现一个或数个半波。容易产生次挡距振荡的条件如下。①分裂导线的间距与导线直径比值要求导线间距与导线直径比值在l5-l8之间。若该比值小于10时，便可能产生严重的次挡距振荡。我国500kv超高压线路，采用的分裂导线为IGJ-300、JGJ-400型。JGJ-300型直径为25.2mm，子导线 间距应在378-453.6mm之间。JGJ-40O型直径为27.68mm，子导线间距离应在415.2-459.8mm之间。加 大子导线间距离的优点是减小尾流效应。②线路的地理条件次挡距振荡与线路的地理条件有关，最严重的次挡距振荡总是发生在开阔地带。③次档距大小当次挡距较大时，容易产生次挡距振荡。次挡距振荡是分裂导线一种特定的主要振动，其危害和微风振动相同。可能造成导线、间隔棒、绝缘子和金具等损伤。5、导线及避雷线防振设计对于具有避雷线、藕合地线的高压送电线路,导线与避雷线或藕合地线间,在档距中央应保持足够的距离,以防大风、复冰和脱冰时发生导线与避雷线或藕合地线碰线短路,以及雷击杆塔时发生反击导线(击穿导线与避雷线间的间隙)的事故。

[1] IEEE 3 Standard for Calculating the Current-Temperature of BareOverhead Conductors(S)．IEEE3 Park Avenue NewYork,NY10016-5997,USA30 Jauary 2007．

[2]谢红生，肖拥军，孙军强，王志全.导线特性曲线和安装曲线的绘制程序 [M].华中电力

[3]郭晨錾，杨代铭，梅红伟，王黎明.高压直流瓷和玻璃绝缘子金具电解腐蚀电流与电荷量的测量与分析 [M].高压电器[4]李春婷. 导线和避雷线的振动和防振 [M].青冈县电业局[5]郑江. 避雷线、揭合地线应力弧垂曲线通用计算方法的商榷 [M].福建省电力勘测设计院[6] Seyedeh Nasim Rezaei , Luc Chouinarda, Sbastien Langlois , Frdric Lgeron. Analysis of the effect of climate change on the reliability of overhead transmission lines[J]. Sustainable Cities and Society, 27 (2016) 137–144 [7]邵晓天.架空送电线路的电线力学计算[M].中国电力出版社,2003年10月[8]陈祥和、田启华.输电杆塔设计[M].南京工程学院,2006年2月

4. 研究方案

1、线路路径的选择即为在明确了线路的起仡后，在起仡点之间选出一条符合国家建设方针政策，在技术和经济上合理的最佳走线方案。选择路径应尽量避开重冰区，地质不良地带，原始森林区以及严重影响安全运行的其他地区，并应考虑对临近设施如电台、飞机场、弱电线路等的相互影响；跨越点应避开河道不稳定、河岸受冲刷、地质不良、地震断裂、崩塌滑坡、海潮或山洪冲击、土地容易流失及其他影响安全运行的地带，否则应采取可靠措施。

2、杆塔的定位即在已经选好的线路路径上，测绘出平断面并配置杆塔的位置。杆塔定位时要尽量少占耕地良田、避开水文、地质条件不良的地段，需考虑施工的方便性。档距配置时要最大限度的利用杆塔强度，相邻档档距大小不宜相差太大，以免增大不平衡张力，另外应尽量避免出现孤立档。杆塔选用尽可能地选用最经济的杆塔型式和高度，尽量避免特殊设计杆塔。

3、导线应力弧垂的计算应根据文献资料以及相关的步骤进行计算，做到每个数都计算正确。

5. 工作计划

第1周（2023.2.20-2023.2.24） 收集资料，完成开题报告；

第2周（2023.2.27-2023.3.03） 完成一篇英文文献翻译；

第3周（2023.3.06-2023.3.10） 导线应力弧垂计算；绘制导线应力、弧垂曲线；