架空輸電線路設(shè)計(jì)氣象條件:根據(jù)沿線氣象資料和附近已有線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),按規(guī)定的重現(xiàn)期,為線路各種設(shè)計(jì)工況選定的氣象要素組合。由溫度、濕度、風(fēng)速和覆冰厚度等要素組成。
1、氣象條件搜集及用途
最高氣溫:決定導(dǎo)線最大弧垂、使導(dǎo)線與地面及被跨越物保持安全距離;
最低氣溫:電線應(yīng)力有可能出現(xiàn)在最低氣溫,判斷上拔及地線穿越距離;
年平均氣溫:用以決定平均運(yùn)行應(yīng)力,防振需要;不得超過(guò)25%破壞應(yīng)力;
基本風(fēng)速:可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷,此時(shí)基本風(fēng)速?zèng)Q定最大允許應(yīng)力;決定桿塔最大水平負(fù)荷;校驗(yàn)最大風(fēng)偏對(duì)塔身或拉線的間隙、對(duì)建筑物的安全距離;
覆冰厚度:可能出現(xiàn)最大負(fù)荷,此時(shí)電線覆冰決定電線最大允許應(yīng)力;決定桿塔最大垂直負(fù)荷;電線最大弧垂可能會(huì)出現(xiàn)在覆冰情況;
雷暴日:用于計(jì)算線路的防雷措施。
2、氣象條件選定原則
應(yīng)根據(jù)沿線氣象資料、附近已有線路運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),并盡量靠近典型氣象區(qū)氣象;
確定基本風(fēng)速,應(yīng)考慮重現(xiàn)期(110-330kV取30年,500-750kV及重要跨越取50年)、和基準(zhǔn)高度(10m);
確定基本風(fēng)速,按氣象臺(tái)10min時(shí)距的平均的年最大風(fēng)速統(tǒng)計(jì)值選??;110-330kV不低于23.5m/s,500-750kV不低于27m/s;
大跨越、重要線路按稀有情況驗(yàn)算;
大跨越覆冰選擇應(yīng)慎重;
河岸、湖岸、高峰及山谷口等易產(chǎn)生強(qiáng)風(fēng)的地帶,設(shè)計(jì)風(fēng)速應(yīng)適當(dāng)增大;
3、風(fēng)速與風(fēng)壓
基本風(fēng)速計(jì)算關(guān)系如下圖
a 標(biāo)準(zhǔn)高度的規(guī)定
取10m為標(biāo)準(zhǔn)高度
b 標(biāo)準(zhǔn)地貌的規(guī)定
標(biāo)準(zhǔn)地貌指空曠平坦地區(qū),在具體執(zhí)行時(shí),對(duì)于城市郊區(qū),房屋較為低矮的小城市,也作標(biāo)準(zhǔn)地貌處理。
c 平均風(fēng)速的時(shí)距
取平均風(fēng)速時(shí)距為10分鐘 (風(fēng)的卓越周期約在1分鐘)
d 最大風(fēng)速的樣本
取年最大風(fēng)速為統(tǒng)計(jì)樣本,即每年以一最大風(fēng)速記錄值為一個(gè)樣本
e 最大風(fēng)速的重現(xiàn)期
設(shè)重現(xiàn)期為 T0 年,則 1/T0 為超過(guò)設(shè)計(jì)最大風(fēng)速的概率,因此不超過(guò)該設(shè)計(jì)最大風(fēng)速的概率或保證率 P0 應(yīng)為:
P0=1-1/T0
我國(guó)荷載規(guī)范規(guī)定:對(duì)一般結(jié)構(gòu),重現(xiàn)期為 30 年,對(duì)于高層建筑和高聳結(jié)構(gòu),重現(xiàn)期取 50 年,對(duì)于特別重要和有特殊要求的高層建筑和高聳結(jié)構(gòu),重現(xiàn)期可取 100 年。重現(xiàn)期為 T0 年通常俗稱為 T0 年一遇。
f 最大風(fēng)速的概率或概率密度曲線(線型)
最大風(fēng)速的概率采用極值型Ⅰ分布曲線,它的概率分布函數(shù)為:
全國(guó)基本風(fēng)壓圖(點(diǎn)擊放大)
基于上述六個(gè)條件,我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范規(guī)定,基本風(fēng)壓系以當(dāng)?shù)乇容^空曠平坦地面、離地10m高,統(tǒng)計(jì)所得30年一遇10分鐘平均最大風(fēng)速V(m/s) 為標(biāo)準(zhǔn)。
一般按 W=v^2/1600 確定的風(fēng)壓值,但不得小于0.25kN/mm^2。
4、 覆冰厚度
一般通過(guò)沿線已有線路覆冰情況、沿線氣象收集資料覆冰情況折算至標(biāo)準(zhǔn)覆冰厚度。(具體見(jiàn)覆冰專題)
5、 溫度的選取
a 最高溫一般為40℃,不考慮個(gè)別高于或低于該溫度的記錄。
b 最低溫應(yīng)偏低取5的倍數(shù)。
c 設(shè)計(jì)用年平均氣溫,應(yīng)按以下方法確定:
如地區(qū)年平均氣溫在3~17℃之內(nèi),取與年平均氣溫值鄰近的5的倍數(shù)值;地區(qū)年平均氣溫小于3℃和大于17℃時(shí),分別按年平均氣溫減少3℃和5℃后,取與此數(shù)鄰近的5的倍數(shù)值。
d 安裝工況風(fēng)速應(yīng)采用10m/s,無(wú)冰,并宜按下列要求采用同時(shí)氣溫:
最低氣溫為-40℃的地區(qū),宜采用-15℃;
最低氣溫為-20℃的地區(qū),宜采用-10℃;
最低氣溫為-10℃的地區(qū),宜采用-5℃;
最低氣溫為-5℃的地區(qū),宜采用0℃。
e 雷電過(guò)電壓工況的氣溫宜采用15℃,當(dāng)基本風(fēng)速折算到導(dǎo)線平均高度處其值大于等于35m/s時(shí)雷電過(guò)電壓工況的風(fēng)速取15m/s,否則取10m/s;校驗(yàn)導(dǎo)線與地線之間的距離時(shí),風(fēng)速應(yīng)采用無(wú)風(fēng),且無(wú)冰。
f 操作過(guò)電壓工況的氣溫可采用年平均氣溫,風(fēng)速取基本風(fēng)速折算到導(dǎo)線平均高度處值的50%,但不宜低于15m/s,且無(wú)冰。
d 帶電作業(yè)工況的風(fēng)速可采用10m/s,氣溫可采用15℃,且無(wú)冰。
6、 氣象組合
總原則:合理反映自然變化規(guī)律;技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性;設(shè)計(jì)計(jì)算的方便性
選擇組合氣象條件的要求:
滿足基本風(fēng)、覆冰及最低氣溫時(shí)運(yùn)行要求;
斷線及不平衡張力情況下,不使事故范圍擴(kuò)大;
安裝時(shí)確保人身和設(shè)備安全;
稀有氣象條件下,不斷線,不倒塔;
對(duì)地或交叉跨越有足夠的安全距離;
滿足微風(fēng)振動(dòng)要求。
正常情況下的氣象組合:
線路安裝和檢修情況下的氣象組合;
平均運(yùn)行應(yīng)力的氣象組合;
線路斷線情況下的氣象組合;
絕緣配合情況的氣象組合。
結(jié)合以上,氣象組合最好選擇接近國(guó)網(wǎng)、南網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)內(nèi)的典型氣象條件,也可以參考原全國(guó)典型氣象條件。
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