設(shè)計風(fēng)速、覆冰的基準(zhǔn)和應(yīng)用

1、設(shè)計風(fēng)速、覆冰的基準(zhǔn)和應(yīng)用一、設(shè)計依據(jù)(1) llOkV750kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范GB50545-2010(2) 66kV及以下架空電力線路設(shè)計規(guī)范GB50061-2010(3) 10kV及以下架空配電線路設(shè)計技術(shù)規(guī)范DL/T5220-2005(4) 110500kV架空送電線路設(shè)計技術(shù)規(guī)程DL/T50921999P(5) 架空送電線路技術(shù)規(guī)程SDJ3-1979(6) 電力工程高壓送電線路設(shè)計手冊第二版(7) 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009二、設(shè)計風(fēng)速(1) 最大設(shè)計風(fēng)速的名稱根據(jù)2010版線路設(shè)計規(guī)范，110kV750kV線路稱“基本風(fēng)速”，66kV及以下線路稱“最大風(fēng)速”。因此在工程設(shè)

2、計時，各電壓等級線路的最大設(shè)計風(fēng)速均應(yīng)按其規(guī)范進(jìn)行描述，對于不同電壓等級的線路同桿塔并架的工程，風(fēng)速名稱以高電壓等級為準(zhǔn)，例如110/35kV四回路,風(fēng)速的名稱以“基本風(fēng)速”描述。另外圖紙和說明書的表達(dá)應(yīng)保持一致。(2) 最大風(fēng)速的基準(zhǔn)高度根據(jù)以上最新架空線路設(shè)計規(guī)范，750kV及以下架空線路的基本風(fēng)速的基準(zhǔn)高度，統(tǒng)一取離地面(或水面)10m,而老規(guī)范110500kV架空送電線路設(shè)計技術(shù)規(guī)程DL/T50921999第6.0.2條說明對統(tǒng)計風(fēng)速的基準(zhǔn)高度?。焊骷夒妷捍罂缭诫x歷年大風(fēng)季節(jié)平均最低水位10m110330kV送電線路離地面15m500kV送電線路離地面20m新規(guī)范修改基準(zhǔn)高度的原因是為

3、了保持與建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009一致，可簡化資料換算及便于與其他行業(yè)比較。(3) 工程設(shè)計的風(fēng)速應(yīng)用在架空線路工程設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)各個電壓等級的導(dǎo)地線平均高度的統(tǒng)計風(fēng)速進(jìn)行換算。根據(jù)110kV750kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范GB50545-2010第4.0.2條文說明，110kV330kV下導(dǎo)線基準(zhǔn)高度一般取15m，500kV750kV線路下導(dǎo)線一般取20m。66kV及以下架空電力線路設(shè)計規(guī)范GB50061-2010沒有對導(dǎo)線平均高度作說明，但是根據(jù)架空送電線路技術(shù)規(guī)程SDJ3-1979中的說明，35kV330kV線路的設(shè)計基準(zhǔn)高度均為離地15m，而且根據(jù)在天津電力設(shè)計院多年的設(shè)計經(jīng)驗(yàn),35

4、kV線路的下導(dǎo)線基準(zhǔn)高度也取15m。即張力和弧垂計算時,統(tǒng)計風(fēng)速必須換算到上述各電壓等級的基準(zhǔn)高度。根據(jù)設(shè)計手冊P168的風(fēng)速換算公式,在線路設(shè)計中不同基準(zhǔn)高度的風(fēng)速換算公式為：Vs=V10（Hs/10）a式中：V10為10m基準(zhǔn)高的統(tǒng)計風(fēng)速Hs為線路設(shè)計風(fēng)速的基準(zhǔn)高度Vs一為線路設(shè)計風(fēng)速的基準(zhǔn)高度對應(yīng)的最大風(fēng)速a為氣象臺地面粗糙系數(shù)，分A、B、C、D四類，A類（0.12）指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū),B類（0.16）指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)，C類（0.22）指有密集建筑群的城市市區(qū)，D類（0.3）指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。一般取B類。（Hs

5、/10）a即為風(fēng)度高度變化系數(shù)Kh（見設(shè)計手冊P172），如果統(tǒng)計風(fēng)速的基準(zhǔn)高度不為10m，那么式中V10和10將相應(yīng)改變。（4）最大風(fēng)速的計算方法及天津地區(qū)的風(fēng)速取值根據(jù)設(shè)計規(guī)范，最大風(fēng)速的統(tǒng)計與重現(xiàn)期、基準(zhǔn)高度有關(guān)，設(shè)計手冊中有不同的計算方法，實(shí)際設(shè)計中常用的方法為“極值I型分布函數(shù)”（也稱為極值分布的耿貝爾矩法），具體計算公式見設(shè)計手冊P170。建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2012附錄E.3也有此公式，但是需要求解。另外也可用基本風(fēng)壓計算法，詳見建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2012附錄E.2和E.3。天津地區(qū)的風(fēng)速取值以天津市電力公司電網(wǎng)基建工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)（2007年版）為準(zhǔn)，要注

6、意的是此文件的適用范圍為35kV220kV輸變電工程（見其第一章），所以其文中的風(fēng)速對應(yīng)的設(shè)計基準(zhǔn)高度為15m，如果是220kV以上電壓等級的線路，風(fēng)速應(yīng)根據(jù)規(guī)范和設(shè)計手冊計算。（5）其他工況的風(fēng)速取值根據(jù)新設(shè)計規(guī)范，其典型氣象區(qū)除基本風(fēng)速與老規(guī)范不同，其他工況下的風(fēng)速與老設(shè)計規(guī)范相同，新規(guī)范4.0.2條文說明“其他工況的風(fēng)速不需進(jìn)行換算”，因此氣象條件中只有基本風(fēng)速為10m基準(zhǔn)高的風(fēng)速，而其他工況的風(fēng)速為導(dǎo)線平均高度處的風(fēng)速，風(fēng)荷載計算中，需要注意區(qū)分。（6）電線的風(fēng)荷載計算電線水平風(fēng)荷載的計算公式：WX=0.625（KhV）2a%Pc（d+26）LHxsin2Ox10-3=gHLHPcsi

7、n2O（設(shè)計手冊P174）WX=0.625V2yzapscPc（d+26）LHxsin20x10-3（1999版設(shè)計規(guī)范）WX=0.625V2馬a%Pc（d+2S）LHBxsin20x10-3（2010版設(shè)計規(guī)范）這三個公式在形式上的不同在于（KhV）2和V2馬，而實(shí)際上這兩個表達(dá)的意義相同，均為換算到導(dǎo)線平均高度處的風(fēng)速。首先分析前兩個公式，這兩個公式相同，依據(jù)的規(guī)范均為1999版，其中Kh名為風(fēng)速高度變化系數(shù)，設(shè)計手冊P172中Kh=（HS/10）a；馬名為風(fēng)壓高度變化系數(shù)，其取值見設(shè)計手冊P173,也可以通過建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范的公式計算，在B類地區(qū)yz=Kh2，也就是線路設(shè)計常用的地區(qū)類別

8、，所以這兩個公式是一致的。而第三個公式與舊規(guī)范相比有四處變化：一是V為10m基準(zhǔn)高的風(fēng)速，而非老規(guī)范的15m基準(zhǔn)高風(fēng)速；二是馬取值不同，新規(guī)范取值見第10.1.22條規(guī)定；三是風(fēng)壓不均勻系數(shù)a的取值不完全相同，當(dāng)10m基準(zhǔn)高的風(fēng)速為19m/s時，新規(guī)范對應(yīng)的a值偏大，基本風(fēng)速為27m/s、32m/s時，新規(guī)范對應(yīng)的a值偏?。凰氖窃黾恿薆覆冰風(fēng)荷載增大系數(shù)。根據(jù)新、舊規(guī)范的不同，對于某一電線，若氣象條件相同，計算各工況風(fēng)荷載時：覆冰工況，新規(guī)范要考慮B覆冰風(fēng)荷載增大系數(shù)和地線增加5mm的因素；基本風(fēng)速工況，當(dāng)基本風(fēng)速等于19m/s、27m/s、32m/s時，a值不同導(dǎo)致有差別；操作過電壓工況，由

9、于其風(fēng)速等于基本風(fēng)速折算到導(dǎo)線平均高度處的風(fēng)速的50%（但不低于15m/s），只有當(dāng)基本風(fēng)速不小于38m/s時，a值才不會取1,而一般不會有此情況，所以此工況風(fēng)荷載一般相同；其他工況的風(fēng)荷載相同。（7）道亨或其他軟件的使用上節(jié)的風(fēng)荷載計算公式gH即為電線的風(fēng)荷載比載，由于不同電壓等級的導(dǎo)線平均高度并非完全相同，那么對于相同的基準(zhǔn)風(fēng)速，500kV線路的風(fēng)荷載比載必然大于500kV以下的線路，相應(yīng)的應(yīng)力弧垂計算結(jié)果就不同，所以在使用道亨或其他軟件時，必須了解軟件的計算原理，要了解輸入的風(fēng)速是基本風(fēng)速還是經(jīng)過換算后的風(fēng)速，如果要求輸入基本風(fēng)速，那么輸入電壓等級時必須正確。當(dāng)然，除了應(yīng)力弧垂計算，其他

10、某些計算也與電壓等級有關(guān)，因此輸入電壓等級及其他條件時必須準(zhǔn)確。二、設(shè)計覆冰（1）地線的冰厚設(shè)計對于覆冰設(shè)計，新、舊規(guī)范的主要區(qū)別就在于地線覆冰設(shè)計，根據(jù)110kV750kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范GB50545-2010第4.0.6條規(guī)定“除無冰區(qū)段外，地線設(shè)計冰厚應(yīng)較導(dǎo)線冰厚增加5mm”，對應(yīng)的條文說明“地線設(shè)計冰厚增加5mm，僅針對地線支架的機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計”這其中的含義是：地線設(shè)計冰厚增加5mm，只是在設(shè)計鐵塔時應(yīng)用，其他情況下冰厚應(yīng)與導(dǎo)線相同，也就是說我們做張力和弧垂計算時地線冰厚應(yīng)與導(dǎo)線相同。新、舊規(guī)范對于地線的冰厚設(shè)計的要求不同，其原因是2008年初我國南方發(fā)生大面積冰雪災(zāi)害，導(dǎo)致了大量的倒塔事故。（2）35kV線路的地線冰厚設(shè)計66kV及以下架空電力線路設(shè)計規(guī)范GB50061-2010中并沒有要求地線冰厚增加5mm，但是南方電網(wǎng)的35kV標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計鐵塔地線冰厚增加了5mm，而天津地區(qū)的35kV鐵塔還未出新標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，因此天