春、夏、秋、冬
新的一年,新年新气象,小编以新的气象为开篇,祝福大家心想事成,万事如意!
01、选择组合气象条件的基本要求
设计用气象条件的组合,除应合理地反映一定程度的自然规律外,还应适合整个结构上的技术经济合理性及设计计算的方便性。因此,必须根据以往设计经验结合实际情况,慎重地分析原始气象资料,合理地概括出“组合气象条件”。在进行气象条件的组合时,一般应满足下列要求:
(1)在大风、覆冰和最低气温下仍能正常运行。
(2)在长期的运行中,应保证导线或地线应具有足够的耐振性能。
(3)在正常运行情况下,任何季节(最大风速、最厚覆冰、最高气温、最低气温)架空线路导线对地、杆塔、其它物体和地线钻越电力线路均有足够的安全距离。
(4)在重冰区及大跨越等特殊区段的稀有气象验算条件下,不发生杆塔倾覆和断线。
(5)在安装施工过程中,不发生人身、设备损坏事故。
(6)在断线及不平衡张力情况下,不使事故范围扩大,既杆塔不致倾覆。
线路设计应保证对输电线路的上述要求。设计时并不能将三要素出现的最不利情况进行简单叠加,因为线路运行中的实际气象条件虽然是风、覆冰、气温等气象参数的组合,但最大风速、最厚覆冰、最低(高)气温通常并不同时出现。因此必须根据架空输电线路运行、检修和施工中可能遇到的情况和实际运行经验,对原始气象资料慎重的分析,在数理统计分析基础上合理地组合设计用气象条件。
02、气象条件气温选择基本要求
架空输电线路设计用气温值,应符合下面的规定:
(1)最高气温一般为40℃,不考虑个别高于或低于该气温的记录。
(2) 最低气温应偏低地取5的倍数。例如统计得到的最低气温为-8℃时,应取为-10℃。
(3) 年平均气温,在3~17℃之间时取与此数邻近的5的倍数值,小于3℃或大于17℃时分别按年平均气温减少3 ℃和5℃后,再取与此数相邻的5的倍数值。
(4)基本风速的月平均气温,取与此数邻近的5的倍数值。
(5)常年荷载工况采用平均气温工况。
(6)安装气温在最低气温为-40℃的地区,宜采用-15℃;最低气温为-20℃的地区,宜采用-10℃;最低气温为-10℃的地区,宜采用-5℃;最低气温为-5℃的地区,宜采用0℃。
(7)雷电过电压宜采用15℃;操作过电压可采用年均温气温;带电作业工况气温可采用15℃;导、地线断线工况气温取-5℃;绝缘子串断联工况气温取-5℃。
03、各种气象条件的组合情况
3.1. 线路正常运行情况下
(1)基本风速
基本设计风速,无冰,相应的月平均气温。主要用于计算导、地线和杆塔的强度或刚度,校验工作电压下的电气间距。基本设计风速也是计算边导线风偏时对地和凸出物电气间距的校验条件。
(2)最低气温
最低气温,无冰,无风。该气象组合主要用于导、地线强度设计、绝缘串的上拔校验。也是线路钻越其它线路时校验地线与其他线路的电气距离的校验条件。
(3)覆冰有风
最厚覆冰(最厚覆冰),相应风速,气温?5℃。相应的风速中、轻冰区宜采用10m/s,对重冰区宜采用15m/s,当有实测资料时也可以按实测风速选取。该气象组合是导、地线和杆塔强度、刚度的设计依据,也是风偏后边导线对地和凸出物电气间距的校验条件。
(4)覆冰无风
最厚覆冰(最大垂直比载),无风,气温?5℃。该气象组合是导线对地和跨越物电气间距的校验条件。
(5)最高气温
最高气温,无冰,无风。最高气温一般为40℃,不考虑个别高于或低于该气温的记录。计算导、地线的最大弧垂,保证导线对地或跨越物具有一定的安全距离,也是校验导线发热的条件。
3. 2. 线路断线、断联事故情况下的气象组合
断线事故一般系外力所致,与气象条件无明显的规律联系。计算断线情况的目的是校验杆塔强度,校验绝缘子和金具强度,校验转动横担、释放型线夹是否动作,校验邻档断线时跨越档的电气距离等。根据各地的实际运行经验,断线事故的气象组合如下。
(1)一般情况
无冰区:无风、无冰、最低气温月的最低平均气温值(每年该月中每日最低温平均后,再取历年平均值,一般取5℃)。
有冰区:无风、有冰(相应冰厚应采用设计冰厚)、气温?5℃。
(2)校验邻档断线
无风、无冰、气温+15℃。
(3)校验断联
特高压线路为无风、有冰、气温?5℃;其他线路为无风、无冰、气温?5℃;对于无冰区为无风、无冰、气温5℃。
3.3. 线路安装和检修情况下的气象组合
(1)安装气象
风速10m/s、无冰、相应气温,具体见表3-1。
线路一年四季中均有安装、检修的可能(这里仅指机械性作业)。这一气象组合基本上概括了全年安装、检修时的气象情况。对于冰、风中的事故抢修,安装中途出现大风等其它特殊情况,要靠采取临时措施来解决。对于6级以上大风等严重气象条件,则应暂停高空作业。
表3-1 安装温度对照表
(2)带电作业
风速10m/s、无冰、气温+15℃。用于带电作业的间隙校验。
3.4. 线路耐振计算用气象组合
线路设计中,应保证导、地线具有足够的耐振能力。导线或地线的应力越高,振动越显严重,因此应将导线或地线的使用应力控制在一定的限度内。由于线路微风振动一年四季中经常发生,故控制其年平均运行应力的气象组合为:
无风、无冰、年平均气温。年平均气温,在3~17℃之间时取与此数邻近的5的倍数值,小于3℃或大于17℃时分别按年平均气温减少3 ℃和5℃后,再取与此数相邻的5的倍数值。
3.5. 雷电过电压气象组合
雷电过电压是指雷电的作用在导线上产生的过电压,也称外过电压。为了保证雷电活动期间线路不发生闪络,要求塔头尺寸应能保证导线风偏后对杆塔构件的电气距离,档距中央应保证导线与架空地线的间距大于规定值。15℃是雷电活动日气温,所以组合气象条件为
(1)外过有风
温度15℃,相应风速(基本设计风速小于35m/s时,取10m/s;不小于35m/s时,取15m/s),无冰。该气象组合主要用于校验悬垂串风偏后的电气间距。
(2)外过无风
温度15℃,无风,无冰。该气象组合主要用于校验导线与地线之间的距离。
3.6.操作过电压气象组合
操作过电压是由于大型设备和系统的接切在导线上产生的过电压,也称内过电压。内过电压气象组合为:年均气温、无冰、基本设计风速折算至导线平均高度处风速的50%(不低于15m/s)。该气象组合主要用于校验悬垂串风偏后的电气间距,也是校验塔头结构布置(导线风偏相间最小间隙)的气象参数之一。
3.7. 不均匀覆冰的气象组合
(1)一般情况
风速10m/s、温度?5℃、相应覆冰(垂直冰荷载按75%设计覆冰荷载计算)。该气象组合主要校核杆塔不均匀覆冰的不平衡张力杆塔能承受的最大弯矩及最大扭矩等。
(2)覆冰舞动
温度宜采用-5℃,相应风速宜采用15m/s,覆冰厚度宜采用5mm。用于校核导线覆冰舞动的形成条件、电气间隙及机械强度。
3.8. 稀有气象组合
(1)稀有覆冰
稀有覆冰、温度-5℃,风速10m/s。
(2)稀有大风
稀有大风、稀有大风时气温邻近的5的倍数值,无冰。
对一般线路,大风工况间隙用风荷载、杆塔的设计荷载应考虑高度的影响,其它工况可不考虑高度的影响。对大跨越线路所有工况的间隙用风荷载均考虑高度的影响。
3.9. 其他气象组合
(1)撞击作用时
计算汽车、河道漂浮物、船只等的撞击作用时,相应气温应采用年平均气温,无风,无冰。
(2)验算地基变形
验算地基变形时,相应气温应采用年平均温度,无风,无冰。
(3)抗震验算
抗震验算时,相应气温应采用年平均气温,有风,无冰。
(4)验算基础裂缝
需要验算基础裂缝时,相应气温应采用年平均温度。
04、全国典型气象区
为了设计、制造上的标准化和统一性,将我国各主要地区组合后的气象条件归纳了九个典型气象区(见表4-1)。由于我国幅员辽阔,气象情况复杂,九个典型气象区不能完全包括,所以各大区又根据本区的气象特点划分了各地区的典型气象区。
当所设计线路经过地区的气象情况接近某一典型气象区的气象情况时,可直接取用该典型气象区的气象条件进行组合;若所设计线路经过地区的气象情况与各典型气象区的气象条件均相差悬殊时,则应按实际搜集的气象资料经过换算、组合为设计气象资料进行设计。
表 4-1 全国典型气象区
05、国网典型气象
5.1 典型设计气象
(1)35kV 输电线路杆塔通用设计气象条件
(2)66kV 输电线路杆塔通用设计气象条件
(3)110kV 输电线路杆塔通用设计气象条件
(4)220kV 输电线路杆塔通用设计气象条件
角钢塔
(5)330kV 输电线路杆塔通用设计气象条件
(6)500kV 输电线路杆塔通用设计气象条件
角钢塔
钢管塔
(7)750kV 输电线路杆塔通用设计气象条件
角钢塔
钢管塔
5.2 西藏地区典型设计气象
(1)35kV 输电线路杆塔通用设计气象条件
(2)220kV、110kV 输电线路角钢塔通用设计气象条件
(3)500kV 输电线路角钢塔通用设计气象条件
5.3 电气化铁路典型设计气象
(1)110kV 电气化铁路供电工程线路杆塔通用设计气象条件
(2)220kV 电气化铁路供电工程线路杆塔通用设计气象条件
(3)330kV 电气化铁路供电工程线路杆塔通用设计气象条件
06、南网典型气象条件
6.1 基本风速
按照新颁布的《110kV~750kV架空输电线路设计规范》(GB50545-2010),结合南网五省的实际情况,500kV基本风速取值27 m/s~39 m/s,220kV和110kV基本风速取值23.5 m/s~37 m/s,考虑到经济性、安全性和通用性,标准设计的基本风速取值按23.5 m/s~39 m/s范围考虑,按2 m/s逐级递增。为便于统计对比,将离地面10m高的基本风速风区与110kV~500kV导线平均高度处的折算风速列于下表:
表6-1 基本风速分区表(m/s)
在具体设计中,计算杆塔荷载时根据导地线平均高度和杆塔分段高度的不同,以离地10m高为基准考虑增大系数即风压高度变化系数(mz)。
6.2 覆冰取值
考虑2008年冰灾后工程设计冰厚的取值情况,标准设计将110kV ~500kV线路覆冰厚度划分为:无冰、10mm、15mm、20mm(重)和30mm。
具体设计中,应根据南网五省各地区气象条件特点,合理确定风冰气象组合。
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