2025年（第十二届）输电技术大会：雪山段输电线路设计技术研究

雷山段输电线路设计技术研究》雷山段输电线路设计技术研究校核校核:刘登、李雪松汇报人:汇报人:句玉能01背景介绍02雪山段特点03路径选择04电气设计04电气设计05杆塔、基础设计0606总结一背景介绍一背景介绍地理环境特点地理环境特点该区域位于中国川、滇、藏交界地理景观极为壮丽。怒江流域地形尤为特殊，碧罗雪山与高黎贡山南北夹峙，将其深切为一道险峻峡谷。电网工程建设难以避免翻越雪山，雪山覆十二月至次年五月间长期积雪，自然环境极其严苛，对电力设施的安全稳定运行构成严峻挑战。雪山段特点海拔高丰富的降水海拔高丰富的降水地形与地貌的辅助作用雪山段特点本区域众多山峰的海拔在4000米以上，最高峰超过4800米。这个高度已经接近或超过了该地区的季节雪线。这意味着在一年中的大部分时间，此高度以上的地区气温都足以保存积雪；“天然冰箱”效应明显，提供了积雪不化所必需的持续低温环境。即使是在夏季阳光直射下，气温也远低于平原地区，使得冰雪消融的速度非常缓慢。雪山段特点b、丰富的降水（特别是固态降水）水汽通道：高黎贡山、碧罗雪山地处横断山脉，是来自西南方向的印度洋暖湿气流和来自东南方向的太平洋暖湿气流向北输送的重要通道。·地形抬升致雨：当这些富含水汽的气团沿山坡爬升时，温度下降，水汽凝结，形成丰富的地形雨或地形雪。这就为高黎贡山、碧罗雪山带来了异常充沛的降水，被誉为“万瀑千湖之山”。·固态降水为主：在海拔足够高的地区，降水多以雪、霰、冰雹等固态形式出现。频繁的降雪过程不断为山体补充雪山段特点c、地形与地貌的辅助作用山体巨大：庞大的山体和复杂的地形使得积雪可以分布在阴坡、沟壑、峡谷等阳光照射时间短或不易到达的地方，这些地方的积雪可以保存得更久。·冰川与冰斗的遗留影响：虽然碧罗雪山现代的冰川并不发育，但在第四纪冰期并延缓其消融速度。雪山段特点高海拔（导致低温）适宜的地形（减少消融）丰沛的降雪（物质补充）雪山段特点2、积雪厚度达到8-12米穿越云雾，抵达高黎贡山与碧罗雪山的极高之处，你会目睹积雪创造的奇迹。这里的雪层厚度远超常人想象，最深可达十二米（约四层楼高是漫长冬季与特殊地形共同作用的结果。雪山段特点2、积雪厚度达到8-12米根据4月15日的无人机航拍影像显示，现场架设的导线已完全被积雪覆盖。经测量雪山段特点2、积雪厚度达到8-12米在4月15日的无人机镜头下，碧罗雪山是一片银白世界。惊人的不仅是雪的深度，更是导线与积雪触目惊心的距离——脱冰瞬间释放的巨大能量使导线猛然跳跃，其后沉重的舞动在雪地上留下了清晰的拍击痕迹，彰显着自然力量对电网的严峻考验。雪山段特点3、堆积的积雪荷载破坏5月15日现场巡检发现，该区域积雪仍未完全消融，残留厚度体量与重量已导致路边护栏发生挤压变形与倾倒。此现象印证了此前冬季降雪量极大，且积雪对沿线设施构成了实质性的静/动载荷破坏。雪山段特点3、堆积的积雪荷载破坏塔在长期深厚积雪静/动载荷作用下发生显著结构性变形。距地面约五米高度范围内，塔身主材出现局部屈曲；横隔材与塔腿斜材严重扭曲变形，部分斜材已失稳脱落，导致塔身整体性遭到破坏，结构承载能力显著下降，已低于安全运行阈值。路径的选择路径的选择常规要素外，更须将雪崩风险于核心地位，进行系统性的评估与研判。路在雪山段输电线路的路径规划中，常规要素外，更须将雪崩风险于核心地位，进行系统性的评估与研判。路径的最终选定必须严格规避雪崩运动区、堆积区及影响范围，这是保障线路全寿命周期内安全稳定运行的关键前提。本节将根据已经发生过雪崩导致倒杆断线的案例来探讨雪崩危险区域的识别方法与判定依据。路径的选择位很稳固长的斜坡4、地形为型案例：该塔位坡度相对平缓且地表植被覆盖稀疏，缺乏足够的植被根系对积雪层的锚固以及乔木树干对雪崩的拦挡作用，同时30°50°坡度为积雪的积累提供了地形条件，因此属于雪崩易发区，具备发生雪崩的潜在条件，选线时应该避让，事故后只能调整路径方案。路径的选择形型案例：该塔位坡度相对平缓且地表植被覆盖稀疏，缺乏足够的植被根系对积雪层的锚固以及乔木树干对雪崩的拦挡作用，同时30°50°坡度为积雪的积累提供了地形条件，因此属于雪崩易发区，具备发生雪崩的潜在条件，选线时应该避让，y已建线路可以加装防护措施。路径的选择C类雪崩风险：塔位上方坡度小于积雪向下重力势能较小，不具有雪崩发生的潜在条件，选线时无需注意雪崩影响。路径的选择3、a、地形坡度30°~50°为雪崩最易发生坡度，地形坡度大于50°时，山坡b、背风坡一面或者低洼处可能导致降雪过程中雪厚度迅速增加，新雪的力学参数增加小于雪厚增加速度而产生雪崩；c、雪的变质作用，等温质变能够提高积雪的力学参数，温度梯度变质降d、气温变化：冬季气温回升及春季融雪，雪面融水入渗降低积雪力学参数以及形成润滑面；e、植被情况：坡面为冰雪面、草地、光滑的基岩面易发生雪崩，乔木及灌木有利于坡上雪体稳定；路径的选择发生条件，野外调查中根据现场实际情况，通过对以下方面进行评价，具体评价表详见下表，确定//A/////说明：A类主要影响因素为斜坡、塔基上方斜坡长度、塔基上方地形坡度及塔基上方植被情况。路径的选择说明：B说明：B类主要影响因素为斜坡、塔基上方斜坡长度、塔基上方地形坡度及塔基上方植被情况。差别主要为斜坡塔基上方斜坡长度。//B/□≥50°////路径的选择说明：C类说明：C类主要影响因素为塔基上方地形坡度满足时发生大规模雪崩的可能性很塔基风险评价附件表塔基位置地形地貌□斜坡//C30°~50°为雪崩最易发生坡度，地形坡度不易保存，雪厚较小，角度为雪崩产生的主塔基上方斜坡长度m/塔基上方地形坡度/塔基上方植被情况□竹林□乔木□草地/塔基上方斜坡朝向塔基上方是否有长流水//备注路径的选择值较大，为了保证治理工程的有效性，采用“拦挡+导排+地面导流”的综合治理形式，采用抗滑桩抵抗雪荷载，支挡结构距离铁塔的距离大于10m；采用导雪板对雪融化过程中或者运动雪进行导排；基础部位设置散水疏排冰雪融化水以及夏天坡面汇水。抗滑桩布置形式为人字形布置，夹角为90°,为保证抗滑桩能够发挥最大作用，抗滑桩的长边方向与雪崩滑动方向—致。导雪板采用钢筋混凝土结构，双向配筋，利用抗滑桩及导雪板的自身承载力将雪崩滑体劈开并导流至铁塔两侧。地面导流采用素混凝土修筑散水，疏排冰雪融化水以及夏天坡面汇水，降低在冰雪融化过程及夏天强降雨过程中对结构的冲刷。●电气设计雪山段输电线路工程中，沿线积雪期长达半年以上，一旦发生故障，受积雪封路及极端环境制约，检修极为困难，往往需待次年积雪消融后才能实施修复。为最大限度提升线路可靠性、延长维修周期，在导地线、金具、绝缘子及接地型号的选型设计中，普遍采取加大一个型号的配置策略，以增强其机械强度。在雪山段输电线路的设计中，除需统筹技术可行性、经济性等常规要素外，还必须将积雪厚度、脱冰跳跃等冰雪荷载效应提升至核心考量地位，进行系统性的分析与研判。本节将分享已建项目论述对地弧垂的计算与选择方法。电气设计2、对地距离的计算根据《110kV～750kV架空输电线路设计规范》GB50545-2010第13.0.2.1条导线对地距离考虑车的高度、操作过电压间隙、裕度。电气设计2、对地距离的计算ll雪山段线路对地距离需要考虑积雪厚度L1、操作过电压间隙S1、裕度S2、导地线脱冰跳跃高度H。孤立档脱冰跳跃公式计算如下：电气设计2、对地距离的计算l连续档脱冰跳跃高度公式计算如下：电气设计3、积雪厚度的估算雪融化后通过无人机航测导线对地距离，最小值为7.3米，积雪覆盖导线约0.7米，拍照时积雪融化了一段时间，预估积雪厚度为8-12米。杆塔与基础杆塔与基础根据现场情况，积雪较厚的塔位，除发生倒塔的杆塔以外，普遍存在塔腿辅助材变根据分析，由于积雪过厚，在反复冻融循环作用下，积雪密度增大的同时产生向下滑动的趋势，铁塔塔材承受垂直地面的雪重滑动状态下沿顺坡方向滑动雪压力P3。杆塔与基础经过理论分析，雪重力荷载P1可以根据积雪密度计算。侧向雪压力P2受积雪厚度及构件两侧应力平衡，近似可以认为 覆雪线地面线覆雪线侧向雪压力P2杆塔与基础滑动雪压力P3与上坡侧积雪滑动范围及滑动面深度有关，确定其数值则需要大量的现场试验。滑动雪压力P3杆塔与基础百米。故可以推测积雪滑动时P3远大于P1对构件的影响。l假定L40X3构件长1米，上方10米积雪，计算后P1约等于3.2kN，远大于杆塔计算时考虑的人重1kN，所以现场杆塔辅助材大量变形原因显而易见。l因此在计算时，对杆塔塔腿部分斜材及辅助材应进行重点加强，优先选用肢宽小而肢厚大的角钢型号，尽量减小迎雪面积。杆塔与基础l根据现场情况，对于发生倒塔的塔位，除基础保护帽发生开裂外，基础本体外观无变形、开裂情况；对于未倒塔、仅塔腿辅助材变形的塔位，根据现场测量基础根开数据，基础尺寸数据未发生变化。杆塔与基础l由于基础刚度及强度远大于杆塔角钢，能够更好的抵抗雪荷载，在基础设计时，可考虑将基础外露加高2米-3米，达到基础承担部分雪荷载的目的。l在基础计算时，可采用适当放大水平基础作用力，以达到与雪压力等效。根据施工条件，还可以探索基础地面外露部分做成异形，以减小基础迎雪面尺六总结六总结积雪厚度目前只能通过照片与导线对地高度，积雪覆盖至塔身点位确定，很难准确把握，激光雷达、遥感技术的改善，如何获取地面雪后是有待提高的方向。l2、积雪静/动载荷作用对杆塔影响的处理方式因此在计算时，对杆塔塔腿