肖中美日输配电线路设计风荷载对比(配电线路设计培训)

1、中美日输配电线路设计风荷载对比汇报人：汇报人：肖凯肖凯单位：单位：广东电网有限责任公司电力科学研究院广东电网有限责任公司电力科学研究院金属所金属所日期：日期：2016年年8月月现状背景风荷载对比结果算例主要内容结论建议一 现状背景1 广东地区台风频发，线路受损严重，防风形式严峻 广东地区台风登陆频率高，国内登陆次数最多的省之一。 威马逊、彩虹等超强台风造成了主配网的大量损失。1192123273162051015202530山东山东 江苏江苏 浙江浙江 福建福建 台湾台湾 广东广东 香港香港 海南海南 广西广西彩虹台风下主网倒塔威马逊台风下配网倒杆一 现状背景2 深入分析线路受损原因，提升线路

2、抗风能力杆塔破坏形式和过程机理台风特性荷载设计动力失稳施工质量杆塔质量。线路防风中设计是第一环节，很有必要对国内外风荷载设计进行科学性分析和对比。一 现状背景现状背景风荷载对比结果算例主要内容结论建议二 风荷载对比平均风平均风(10m、1h)阵风阵风(3s)IEC、中国、俄罗斯等国（10min）;英国（1h）；日本、美国、澳大利亚等国（3s）;风荷载设计主要差异(风速时距)更多的考虑了风的动态特性二 风荷载对比最大风速重现期 根据历史统计数据（10min年平均最大风速），应采用极值型或P-型等概率分布模型进行频率计算，获得不同重现期下的设计风速。其中b、a均为分布的位置参数、尺度参数，和变量的

3、均值及标准差有关。二 风荷载对比1 导、地线风荷载对比日本规范美国规范中国规范基本风压风压高度变化系数风压不均匀系数体型系数地形系数面积风荷载调整系数二 风荷载对比1 导、地线风荷载对比基本风压二 风荷载对比1 导、地线风荷载对比风压高度变化系数高度（m)中国美国日本10111201.251.161.189301.421.261.316401.561.341.414501.671.41.495601.771.461.565701.861.511.627801.951.551.682902.021.591.732二 风荷载对比1 导、地线风荷载对比风压不均匀系数基本风速V (m/s)V10V=1

4、520 V3030 V35V35风压不均匀系数1.001.00.850.750.70风场的不均匀性应该和空间（即档距）有关，且随着档距增大，不均匀性越强，风压不均匀系数越小。线路规范ASCE No.74二 风荷载对比1 导、地线风荷载对比体型系数各规范的导、地线的风荷载体型系数都是与雷诺数Re有关。线路规程 ：当线径小于17mm或覆冰时(不论线径大小)应取1.2；线径大于或等于17mm时，取1.1 ASCE No.74 ：取1.0线径线径D(mm)形状指数（形状指数（d/D）无覆冰时无覆冰时中国日本1/61.05171/8以下1.10.951/8至1/6之间11/61.05二 风荷载对比1 导

5、、地线风荷载对比基本风速基本风速V (m/s)V10V=1520 V3030 V3535风荷载调风荷载调整系数整系数计算计算500、750kV杆塔杆塔荷载荷载1.001.001.101.201.30设计规范风荷载调整系数其他电压等级线路的风荷载调整系数取为1.0。计算值需要乘以1.4的分项系数获得设计值。二 风荷载对比2 杆塔风荷载对比日本规范美国规范中国规范基本风压风压高度变化系数屏蔽系数面积风荷载调整系数体型系数阵风影响系数二 风荷载对比2 杆塔风荷载对比体型系数填充率体型系数角钢塔钢管塔中国美国日本中国美国日本0.12.63.583.41.62.41.770.22.413.062.91.

6、482.051.660.32.162.542.521.331.71.590.41.952.022.241.21.491.540.51.731.82.081.061.451.53钢筋混凝土电杆体型系数：中国取0.7，美国取0.9，日本根据雷诺数计算，取值为1.2或0.75。二 风荷载对比杆塔全高H(m)2030405060G 单柱拉线杆塔1.01.41.61.71.8其他杆塔1.01.251.351.51.6线路规程风振系数（风荷载调整系数）取值总高度超过60m的杆塔，宜采用分段风振系数，其值由下而上应逐段增大，但其加权平均值不应小于1.6 2 杆塔风荷载对比现状背景风荷载对比结果算例主要内容结

7、论建议三 算例分析相关参数设计风速V=35m/s,导线LGJ-400/50，活项系数1.4.主网导线配网导线设计风速V=40m/s,导线LGJ-240/30，活项系数1.4.铁塔的设计比较复杂，本次采取简单计算仅供参考，参数如下：角钢及钢管塔填充率0.3，钢筋混凝土电杆规格为 190*12m,设计风速35m/s，活项系数1.4.铁塔典型B类地貌（中国），平坦开阔地带，风向垂直线路;暂忽略导线弧垂高度等导致计算高度点的影响等。三 算例分析1 导、地线风荷载对比高度高度（m）档距（档距（m m）200300400500300.890.853 0.8270.809400.8510.816 0.793

8、0.776500.8230.790.7680.752600.8040.772 0.7510.735700.7870.756 0.7350.72800.7660.737 0.7170.702900.7550.726 0.7070.693高度高度（m）档距（档距（m m）200300400500301.157 1.10891.0751 1.0517401.1063 1.06081.0309 1.0088501.0699 1.027 0.9984 0.9776601.0452 1.00360.9763 0.9555701.0231 0.98280.9555 0.936800.9958 0.95810

9、.9321 0.9126900.9815 0.94380.9191 0.9009主网导地线美中风荷载比较值500kV及以上线路330kV线路及以下500kV及以上线路相比较偏安全；330kV及以下线路部分组合相比较小，最大约小了16%。三 算例分析1 导、地线风荷载对比高度高度（m）档距（档距（m m）200300400500300.9070.821 0.7780.752400.8870.803 0.7610.735500.8760.793 0.7510.726600.8660.783 0.7420.717700.8560.775 0.7340.71800.8440.764 0.7240.79

10、00.8390.7590.720.696高度高度（m）档距（档距（m m）200300400500301.181.067 1.0110.977401.1541.044 0.9890.956501.1391.031 0.9770.944601.1251.018 0.9650.932701.1131.007 0.9540.922801.0980.993 0.9410.91901.0910.987 0.9350.904主网导地线日中风荷载比较值500kV线路330kV线路及以下500kV及以上线路相比较偏安全；330kV及以下线路部分组合相比较小，最大约小了18%。三 算例分析1 导、地线风荷载对比

11、配网导地线美中风荷载比较值高度（m）档距（m）50100200300400500101.5831.4841.3721.3071.2631.232201.411.3271.2321.1781.1411.115301.3181.2431.1571.1081.0751.051401.2561.1861.1071.0611.0311.008配网导地线日中风荷载比较值高度（m）档距（m）50100200300400500101.5981.5981.2431.1241.0651.03201.521.521.1821.0691.0130.979301.4811.4811.1521.0420.9870.954

12、401.4481.4481.1261.0190.9650.933配网线路导地线风荷载和美日相比差别很大，美日风荷载最大约为我国的1.6倍。即我国的设计风速约等效于美日的0.8倍。2 杆塔风荷载对比角钢塔风荷载对比钢管塔风荷载对比高度高度（m)角钢塔角钢塔钢管塔钢管塔钢筋混凝土电杆钢筋混凝土电杆美美日日中中美美日日中中美美日日中中101.621.6311.761.6712.481.891201.421.5511.541.591/301.041.2111.131.241/400.911.110.991.121/500.780.9710.8511/600.710.910.770.921/三 算例分析

13、三国风荷载比值0246102030405060美日中01234102030405060美日中现状背景风荷载对比算例分析主要内容结论建议四 结论建议u500kV及以上线路，中国规范计算风荷载较大 ，即设计值偏高；u500kV以下输电线路，部分线路组合中国规范的风荷载低于美国和日本规范的计算结果，即部分风荷载设计值偏低；u10kV中压及低压线路，中国规范风荷载结果明显低于美国日本设计风荷载，即风荷载设计值明显偏低。结论u线路杆塔风荷载计算结果对比中，中国风荷载计算结果随杆塔高度的提高增加速度较快，超过一定高度，中国杆塔风荷载计算结果最大；u 对于高度较低的杆塔，尤其是10kV中低压杆塔及水泥杆在单

14、独风荷载计算时中国规范风荷载计算结果均为最低。导地线导地线杆塔杆塔四 结论建议南方电网公司输电线路防风设计技术规范(Q/CSG 1201011-2016)8.3计算导、地线大风工况水平荷载时，沿海、类风区的110kV、220kV输电线路风荷载调整系数 c应取1.3。基本风速（基本风速（m/s）20以下以下2029303435及以上及以上1.00.850.750.70水平档距（水平档距（m）2002503003504000.900.800.740.700.670.65南网修正修正后，主网输电线路导地线风荷载设计值偏安全；配网线路设计风荷载得到了提高，但是仍然低于美国和日本规范计算结果，调整后设计风速约为日本的0.9倍。四 结论建议1 针对南网尤其是广东地区的气候特点和台风特性，开展台风风场区域特性的研