设计风速、覆冰的基准和应用

1、设计风速、覆冰的基准和应用一、设计依据(1) llOkV750kV架空输电线路设计规范GB50545-2010(2) 66kV及以下架空电力线路设计规范GB50061-2010(3) 10kV及以下架空配电线路设计技术规范DL/T5220-2005(4) 110500kV架空送电线路设计技术规程DL/T50921999P(5) 架空送电线路技术规程SDJ3-1979(6) 电力工程高压送电线路设计手册第二版(7) 建筑结构荷载规范GB50009二、设计风速(1) 最大设计风速的名称根据2010版线路设计规范，110kV750kV线路称“基本风速”，66kV及以下线路称“最大风速”。因此在工程设

2、计时，各电压等级线路的最大设计风速均应按其规范进行描述，对于不同电压等级的线路同杆塔并架的工程，风速名称以高电压等级为准，例如110/35kV四回路,风速的名称以“基本风速”描述。另外图纸和说明书的表达应保持一致。(2) 最大风速的基准高度根据以上最新架空线路设计规范，750kV及以下架空线路的基本风速的基准高度，统一取离地面(或水面)10m,而老规范110500kV架空送电线路设计技术规程DL/T50921999第6.0.2条说明对统计风速的基准高度取：各级电压大跨越离历年大风季节平均最低水位10m110330kV送电线路离地面15m500kV送电线路离地面20m新规范修改基准高度的原因是为

3、了保持与建筑结构荷载规范GB50009一致，可简化资料换算及便于与其他行业比较。(3) 工程设计的风速应用在架空线路工程设计时，应根据各个电压等级的导地线平均高度的统计风速进行换算。根据110kV750kV架空输电线路设计规范GB50545-2010第4.0.2条文说明，110kV330kV下导线基准高度一般取15m，500kV750kV线路下导线一般取20m。66kV及以下架空电力线路设计规范GB50061-2010没有对导线平均高度作说明，但是根据架空送电线路技术规程SDJ3-1979中的说明，35kV330kV线路的设计基准高度均为离地15m，而且根据在天津电力设计院多年的设计经验,35

4、kV线路的下导线基准高度也取15m。即张力和弧垂计算时,统计风速必须换算到上述各电压等级的基准高度。根据设计手册P168的风速换算公式,在线路设计中不同基准高度的风速换算公式为：Vs=V10（Hs/10）a式中：V10为10m基准高的统计风速Hs为线路设计风速的基准高度Vs一为线路设计风速的基准高度对应的最大风速a为气象台地面粗糙系数，分A、B、C、D四类，A类（0.12）指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区,B类（0.16）指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区，C类（0.22）指有密集建筑群的城市市区，D类（0.3）指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。一般取B类。（Hs

5、/10）a即为风度高度变化系数Kh（见设计手册P172），如果统计风速的基准高度不为10m，那么式中V10和10将相应改变。（4）最大风速的计算方法及天津地区的风速取值根据设计规范，最大风速的统计与重现期、基准高度有关，设计手册中有不同的计算方法，实际设计中常用的方法为“极值I型分布函数”（也称为极值分布的耿贝尔矩法），具体计算公式见设计手册P170。建筑结构荷载规范GB50009-2012附录E.3也有此公式，但是需要求解。另外也可用基本风压计算法，详见建筑结构荷载规范GB50009-2012附录E.2和E.3。天津地区的风速取值以天津市电力公司电网基建工程建设标准（2007年版）为准，要注

6、意的是此文件的适用范围为35kV220kV输变电工程（见其第一章），所以其文中的风速对应的设计基准高度为15m，如果是220kV以上电压等级的线路，风速应根据规范和设计手册计算。（5）其他工况的风速取值根据新设计规范，其典型气象区除基本风速与老规范不同，其他工况下的风速与老设计规范相同，新规范4.0.2条文说明“其他工况的风速不需进行换算”，因此气象条件中只有基本风速为10m基准高的风速，而其他工况的风速为导线平均高度处的风速，风荷载计算中，需要注意区分。（6）电线的风荷载计算电线水平风荷载的计算公式：WX=0.625（KhV）2a%Pc（d+26）LHxsin2Ox10-3=gHLHPcsi

7、n2O（设计手册P174）WX=0.625V2yzapscPc（d+26）LHxsin20x10-3（1999版设计规范）WX=0.625V2馬a%Pc（d+2S）LHBxsin20x10-3（2010版设计规范）这三个公式在形式上的不同在于（KhV）2和V2馬，而实际上这两个表达的意义相同，均为换算到导线平均高度处的风速。首先分析前两个公式，这两个公式相同，依据的规范均为1999版，其中Kh名为风速高度变化系数，设计手册P172中Kh=（HS/10）a；馬名为风压高度变化系数，其取值见设计手册P173,也可以通过建筑结构荷载规范的公式计算，在B类地区yz=Kh2，也就是线路设计常用的地区类别

8、，所以这两个公式是一致的。而第三个公式与旧规范相比有四处变化：一是V为10m基准高的风速，而非老规范的15m基准高风速；二是馬取值不同，新规范取值见第10.1.22条规定；三是风压不均匀系数a的取值不完全相同，当10m基准高的风速为19m/s时，新规范对应的a值偏大，基本风速为27m/s、32m/s时，新规范对应的a值偏小；四是增加了B覆冰风荷载增大系数。根据新、旧规范的不同，对于某一电线，若气象条件相同，计算各工况风荷载时：覆冰工况，新规范要考虑B覆冰风荷载增大系数和地线增加5mm的因素；基本风速工况，当基本风速等于19m/s、27m/s、32m/s时，a值不同导致有差别；操作过电压工况，由

9、于其风速等于基本风速折算到导线平均高度处的风速的50%（但不低于15m/s），只有当基本风速不小于38m/s时，a值才不会取1,而一般不会有此情况，所以此工况风荷载一般相同；其他工况的风荷载相同。（7）道亨或其他软件的使用上节的风荷载计算公式gH即为电线的风荷载比载，由于不同电压等级的导线平均高度并非完全相同，那么对于相同的基准风速，500kV线路的风荷载比载必然大于500kV以下的线路，相应的应力弧垂计算结果就不同，所以在使用道亨或其他软件时，必须了解软件的计算原理，要了解输入的风速是基本风速还是经过换算后的风速，如果要求输入基本风速，那么输入电压等级时必须正确。当然，除了应力弧垂计算，其他

10、某些计算也与电压等级有关，因此输入电压等级及其他条件时必须准确。二、设计覆冰（1）地线的冰厚设计对于覆冰设计，新、旧规范的主要区别就在于地线覆冰设计，根据110kV750kV架空输电线路设计规范GB50545-2010第4.0.6条规定“除无冰区段外，地线设计冰厚应较导线冰厚增加5mm”，对应的条文说明“地线设计冰厚增加5mm，仅针对地线支架的机械强度设计”这其中的含义是：地线设计冰厚增加5mm，只是在设计铁塔时应用，其他情况下冰厚应与导线相同，也就是说我们做张力和弧垂计算时地线冰厚应与导线相同。新、旧规范对于地线的冰厚设计的要求不同，其原因是2008年初我国南方发生大面积冰雪灾害，导致了大量的倒塔事故。（2）35kV线路的地线冰厚设计66kV及以下架空电力线路设计规范GB50061-2010中并没有要求地线冰厚增加5mm，但是南方电网的35kV标准设计铁塔地线冰厚增加了5mm，而天津地区的35kV铁塔还未出新标准设计，因此天