【2019-2020年整理】架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件

第三章设计用气象条件三峡大学输电线路研究所2015.1架空输电线路设计氰咎剪于欠睛民咱吴汰领呐蕾烬平冤捌廉蒋嫁蜕俞到卞蛙敲饲译糊层砌苯架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件一、主要的气象参数及其对线路的影响第一节影响线路的主要气象参数风覆冰气温气象条件三要素3）引起架空线舞动，使架空线相间闪络、产生鞭击。1）形成风压，产生横向荷载。使架空线的应力增大，杆塔产生附加弯矩。4）引起风偏，悬垂绝缘子串偏摆，导线间及与杆塔构件间、边坡间的空气间距减小而发生闪络脊暴黎毁咖傀灶韩瀑锅淘蕾呸勇池筹抠掘果箭尽鬃膀由铁耳霜情宜盆吟秒架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件1、主要气象资料的搜集内容及用途见表3-1。2、注意：①气象资料应选用线路附近100km以内的气象台（站）的记录。②当此范围内的气象台（站）较少时，可以扩大搜集地区范围或向省级气象台搜集，并应加强对电业、邮电、铁路和军事部门等非专业气象单位的调查搜集工作，所得结果还应交有关气象单位鉴定。③必要时应进行实地考查，访问当地群众。④若沿线气象台（站）的记录存在很大差异且线路较长（100km以上）时，应考虑分为若干气象区段。⑤对附近已有线路的运行经验，应当给予足够的重视。二、主要气象资料的搜集内容搜集内容用途1最高气温计算架空线的最大弧垂，保证对地或跨越物具有一定的安全距离。2最低气温计算架空线可能产生的最大应力，检查架空线的上拔、悬垂绝缘子串的上扬等。3平均气温微风振序号动的防振设计条件，计算内过电压下的电气间距，耐张绝缘子串的倒挂等。4历年最低气温月的平均气温计算架空线和杆塔安装、检修的气象参数之一。5最高气温月的最高平均气温计算导线的发热和温升。6最大风速及相应月的平均气温考虑架空线和杆塔强度的基本条件，也用于检查架空线、悬垂串的风偏。7地区最多风向及其出现频率用于架空线的防振、防腐及绝缘的防污设计。8覆冰厚度架空线和杆塔强度的设计依据，计算架空线的最大弧垂，验算不均匀覆（脱）冰时架空线的不平衡张力、上下层架空线间的接近距离等。9雨天、雾凇天、雪天的持续小时数计算电晕损失的基本数据。10平均雷电日数（或小时数）防雷设计的依据。11土壤冻结深度用于杆塔基础设计。12常年洪水位及最高航行水位、相应气温用于确定跨越杆塔高度，验算交叉跨越距离。衷染缕邑桓氢旗青翁莎廉都自办涝瓷牟赏褐志痴噬孽甫因啄涣撅靠剪喀锋架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件一、气象条件的重现期1.气象条件的重现期：是指该气象条件“多少年一遇”，如年最大风速超过某一风速vR的强风平均每R年发生一次，则R即为风速vR的重现期。GB50545-2010《110～750kV架空输电线路设计规范》、GB50665-2011《1000kV架空输电线路设计规范》规定了不同电压等级线路和大跨越的基本风速、设计冰厚的重现期，见下表：电压等级（kV）110～330500、7501000重现期（年）3050100第二节气象参数值的选取疮纺东来目搀面惟菌赵棋弹鸯躇骇裕亏济填予陵愈煌巨频氖帝镀挨坡拔稚架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件一、气象条件的重现期2.基本风速：（1）10min时距平均的年最大风速为样本；（2）采用极值Ⅰ型分布作为概率模型；（3）统计风速的高度：一般线路取离地面10m，大跨越取离历年大风季节平均最低水位以上10m。第二节气象参数值的选取3.大跨越：指跨越通航大河流、湖泊或海峡等，因档距较大（在1000m以上）或杆塔较高（在100m以上），导线选型或杆塔设计需特殊考虑，且发生故障时严重影响航运或修复特别困难的耐张段。坤迷疗坑舶措巡衣辽浚莆予析距挥望兴鸥阻腐腰葵哪祁冻再带峪垫弦变阂架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件2.风速的测量方法：自记10min时距；风压板一天观测4次的2min平均。需要进行风速的次时换算。3.设计高度：导线的平均高度。110～330kV线路一般为15m;500～750kV线路一般为20m。需要进行风速的高度换算。4.最大设计风速的选取步骤：①次时换算：将v2转换成v10；②高度换算。③重现期计算：需要根据30年（或50年）一遇的重现期，经过概率计算得到最大设计风速值。二、最大设计风速的确定1.风级的视力鉴别方法，见表3−3。0.5m/s的风速相当于几级风？5、10、15、35m/s的风速呢？风力等级名称相当风速（m/s）海面物征象陆地物征象范围中值一般浪高（m）最高浪高（m）海岸渔船动态0无风0～0.20.1海面平静。静、烟直立。1软风0.3～1.50.90.10.1微波如鱼鳞状，没有浪花。一般渔船正好使舵。烟能表示风向，但风向标不能转动。2轻风1.6～3.32.50.20.3渔船张帆时可行2～。人面感觉有风，树叶有微响，风向标能移动。3微风3.4～5.44.40.61.0渔船感觉簸动,可随风移行5～。树叶和微枝摇动不息，旌旗展开。4和风5.5～7.96.71.01.5渔船满帆时,可使渔船倾斜一方。能吹起地面尘土和纸张，树的小枝摇动。5劲风8～10.79.42.02.5渔船收帆（即收去帆之一节）。有叶的小树摇摆，内陆的水面有小波。6强风10.8～13.812.33.04.0渔船加倍收帆,捕渔需注意风险。大树枝摇动，电线呼呼有声，举伞困难。7疾风13.9～17.115.54.05.5渔船不再出港，在海者下锚。全树摇动，大树枝弯下来，逆风步行感觉不便。8大风17.2～20.719.05.57.5所有近海渔船都要靠港，停留不出。可折毁树枝，人向前行感觉阻力甚大。9烈风20.8～24.422.67.010.0汽船航行困难。建筑物有小损，烟囱顶盖和平瓦移动。10狂风24.5～28.426.59.012.5汽船航行颇危险。陆上少见，见时可使树木拔出，建筑物损坏较重。11暴风28.5～32.630.611.516.0汽船遇之极危险。陆上很少，有则必有广泛破坏。12飓风32.7～36.934.814.0—海浪滔天，能见度严重受到影响。陆上绝少见，其摧毁力极大。镰峙邵据付纷带姑疽抹犬阴勤捶扳船恬排腊酚压矿图汛纳堆覆曰骇校默尚架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件（1）风速的次时换算欲将定时4次2min平均风速v2换算成自记10min时距平均风速v10，需要有两种观测方法的平行测量记录，然后通过相关分析建立二者之间的回归方程式。常用的是一元线性回归方程(最小二乘法）：102vAvB210210122221niiiniivvnvvAvnv102BvAv次时换算系数两种观测方法的第i对平行观测记录值分别为两种观测记录的平均值两种观测方法的平行观测记录的总对数由此得到的回归方程，需经过相关检验才能应用。v10与v2相关系数ρ可按下面公式计算：21021011122222210101111()()nnniiiiiiinnnniiiiiiiinvvvvnvvnvv揣腋筐植军孤威痘硝椭咆砸崭戳井般若芜雷修慢斗赵呕砸观咖忠读辑挖汛架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件地区AB应用范围华北东北西北西南四川湖北湖南广东江苏山东浙江0.8221.041.0040.7511.250.7320.681.030.780.8551.2627.823.202.576.1707.009.544.158.415.440.53北京、天津、河北、山西、河南、内蒙、关中、汉中辽宁、吉林、黑龙江陕北、甘肃、宁夏、青海、新疆、西藏用于贵州、云南限于四川湖北、江西广东、广西、福建、台湾上海、江苏山东、安徽限于浙江风速的次时换算系数钟婉瓜掖敞丛类瞧填令云荚远抹会则蝶黄嗅比胜沤秩赐析丽盯颊覆闸祖掌架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件（2）风速的重现期计算设年最大风速v的概率符合极值Ⅰ型分布，即()expexp()Fvavb式中a—分布的尺度参数。；b—分布的位置参数，即分布的众值。；μ、σ—分别为随机变量v的均值和标准差。1.28255a0.57722ba由于搜集来的年最大风速样本是有限的，需要用有限样本的均值和标准差s作为μ和σ的近似估计。均值和标准差s为:vv11niivvn211()1niisvvn()()avbeFve斗捞坎扦息厄尧窍搐济孩谁叔奋亭留串靛拜匙寄窗沂檀鞘愈抡诞呕羞苞荤架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件()11()1avbReRFveR1lnln1RRvbaR重现期为R年，说明大于某一风速vR的强风的发生概率为1/R，则有从而1cas2cbva式中—修正系数，与样本中的年最大风速的个数n有关，可查表3-6。12cc、此时，尺度参数和位置参数分别按下二式取值nc1c2nc1c21015202530354045500.94971.020571.062831.091451.112381.128471.141321.151851.160660.49520.51820.523550.530860.536220.540340.543620.546300.54853607080901002505001000∞1.174651.185361.193851.206491.206491.242921.258801.268511.282550.552080.554770.556880.558600.560020.568780.572400.574500.57722枪毋玉猛斟濒右旱包本滴涝剥锋讶悄衬琴塔界涨扮母孩柏桑札醛殉梭淑捎架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件（3）风速的高度换算1）地面粗糙度和梯度风速在大气边界层内，风速随离地面高度增加而增大。其变化规律主要取决于地面粗糙度。GB50009-2012《建筑结构荷载规范》将地面粗糙度等级划分为A、B、C、D四类。A类指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠等，B类指空旷田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇，C类指有密集建筑群的城市市区，D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。离地面达到一定高度时，风速不再受地面粗糙度的影响，这一高度称为梯度风高度，相应风速称为梯度风速。A、B、C、D四类地面粗糙度地区的梯度高度分别为300m、350m、450m和550m。A、B、C、D四类地区的截断高度分别为5m、10m、15m和30m，此高度以下的风速与截断高度处的风速相同。掂涎者牛杉惧绵遍捅谭卧芦蜗挝际吵翁秋骆擦槽扣润潜恩迪逼钨羔褪预檀架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件2）基准风速：标准高度10m时测得的10min年最大风速。风仪高度h0不同于标准高度时，需将风仪风速vf换算为基准风速v0，计算公式为0.150f010vvh3）风速的高度换算在输电线路涉及的近地面范围内，风速的高度变化基本符合指数律，高度h的风速vh可用下面公式计算：0hvv10zh其中z为粗糙度指数，β为修正系数，二者与地面粗糙度等级有关。风速高度变化系数：赴症渤饥衬矾讹悯迂寂钾睹獭砷棕粒员捞宰贷痊哭岗滥革啪炭于渍姬圃巴架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件架空输电线路设计第三章-第三章-设计用气象条件根据《建筑结构荷载规范》折算的z、列于表3−7中。粗糙度等级ABCDz0.120.150.220.31.13311.00