第二章-设计用气象条件

输电线路设计基础第二章线路设计用气象条件输配电线路设计目录2.1

气象资料2.2

气象资料搜集内容2.3

设计用气象条件选取2.4

设计用气象条件的组合及典型气象区线路的设计用气象条件：广义的说是指那些与架空线路的电气强度和机械强度有关的气象参数，如风速、覆冰情况、气温、湿度、雷电参数等等。设计用气象条件的三要素：风速、覆冰厚度、气温2.1气象资料2.1气象资料导线受风舞动30秒视频设计用气象条件的三要素：风速：形成风压，产生横向荷载。使架空线的应力增大，杆塔产生附加弯矩。微风引起架空线舞动，使架空线相间闪络、产生鞭击。振动使疲劳破坏断线引起风偏，悬垂绝缘子串偏摆，导线间及与杆塔构件间、边坡间的空气间距减小而发生闪络。2.1气象资料架空线路冰灾（1分钟视频）架空线的垂直载荷增加，张力增大，可能成断线。迎风面积增加，风载荷增加。使弧垂增大，电气距离减小。使舞动的可能性增大。脱冰跳跃可引起相间闪络。覆冰：设计用气象条件的三要素：2.1气象资料当温度最低时，导线长度变得最短，拉得很紧，导线张力有可能达到最大值。当温度最高时，导线长度有可能最长，档距中的弧垂可能达到最大值气温：设计用气象条件的三要素：2.2气象资料搜集内容①气象资料应选用线路附近100km以内的气象台（站）的记录。②当此范围内的气象台（站）较少时，可以扩大搜集地区范围或向省级气象台搜集，并应加强对电业、邮电、铁路和军事部门等非专业气象单位的调查搜集工作，所得结果还应交有关气象单位鉴定。③必要时应进行实地考查，访问当地群众。④若沿线气象台（站）的记录存在很大差异且线路较长（100km以上）时，应考虑分为若干气象区段。⑤对附近已有线路的运行经验，应当给予足够的重视。1、主要气象资料的搜集内容及用途。2、注意：搜集内容用途1最高气温计算架空线的最大弧垂，保证对地或跨越物具有一定的安全距离。2最低气温计算架空线可能产生的最大应力，检查架空线的上拔、悬垂绝缘子串的上扬等。3平均气温动的防振设计条件，计算内过电压下的电气间距，耐张绝缘子串的倒挂等。4历年最低气温月的平均气温计算架空线和杆塔安装、检修的气象参数之一。5最高气温月的最高平均气温计算导线的发热和温升。6最大风速及相应月的平均气温考虑架空线和杆塔强度的基本条件，也用于检查架空线、悬垂串的风偏。7地区最多风向及其出现频率用于架空线的防振、防腐及绝缘的防污设计。8覆冰厚度架空线和杆塔强度的设计依据，计算架空线的最大弧垂，验算不均匀覆（脱）冰时架空线的不平衡张力、上下层架空线间的接近距离等。9雨天、雾凇天、雪天的持续小时数计算电晕损失的基本数据。10平均雷电日数（或小时数）防雷设计的依据。11土壤冻结深度用于杆塔基础设计。12常年洪水位及最高航行水位、相应气温用于确定跨越杆塔高度，验算交叉跨越距离。2.3设计用气象条件选取2.3.1最大设计风速值选择基本风速：

（1）10min时距平均的年最大风速为样本；

（2）采用极值Ⅰ型分布作为概率模型；

（3）统计风速的高度：一般线路取离地面10m，大跨越取离历年大风季节平均最低水位以上10m。

2.3设计用气象条件选取（1）风速的次时换算

欲将定时4次2min平均风速v2换算成自记10min时距平均风速v10，需要有两种观测方法的平行测量记录，然后通过相关分析建立二者之间的回归方程式。常用的是一元线性回归方程(最小二乘法）：2.3.1最大设计风速值选择2.3设计用气象条件选取2.3.1最大设计风速值选择（1）风速的次时换算风速的次时换算系数地区AB应用范围华北东北西北西南四川湖北湖南广东江苏山东浙江0.8221.041.0040.7511.250.7320.681.030.780.8551.2627.823.202.576.1707.009.544.158.415.440.53北京、天津、河北、山西、河南、内蒙、关中、汉中辽宁、吉林、黑龙江陕北、甘肃、宁夏、青海、新疆、西藏用于贵州、云南限于四川湖北、江西广东、广西、福建、台湾上海、江苏山东、安徽限于浙江2.3设计用气象条件选取2.3.1最大设计风速值选择（2）风速的高度换算

对于观测高度在100米以下低空者，均可采用下列对数公式换算（基准15m高）：风仪高度h（m）810121415161820

K01.1131.0701.0371.0111.0000.9900.9720.956风仪高度h（m）2224262830323436

K00.9420.9300.9190.9090.9000.8910.8840.8772.3设计用气象条件选取2.3.1最大设计风速值选择气象条件的重现期：是指该气象条件“多少年一遇”，如年最大风速超过某一风速vR

的强风平均每

R年发生一次，则R

即为风速vR的重现期。GB50545-2010《110～750kV架空输电线路设计规范》、GB50665-2011《1000kV架空输电线路设计规范》规定了不同电压等级线路和大跨越的基本风速、设计冰厚的重现期，见下表：电压等级（kV）110～330500、7501000重现期（年）3050100（3）最大设计风速的选取2.3设计用气象条件选取2.3.1最大设计风速值选择

根据搜集到的历年最大风速值（经过时距、高度统一换算），以气象方面有关概率统计的方法求出最大风分布的频率。例如用极值分布理论，皮尔逊Ⅲ型曲线等，但这些计算方法较麻烦，线路设计中可以采用较为粗略但较简便的“经验频率法”，其频率的计算公式为求5年一遇，2年一遇的最大风速值?阅读懂例题110～330kV输电线路的基本风速，不应低于23.5m/s。500～1000kV输电线路的基本风速，不应低于27m/s。必要时还宜按稀有风速条件进行验算。山区输电线路的基本风速，宜采用统计分析和对比观测等方法，由邻近地区气象台站的气象资料推算，并应结合实际运行经验确定。当无可靠资料，应比附近平原地区的统计值提高10%。大跨越基本风速：如无可靠资料，宜将附近陆上输电线路的风速统计值，换算到跨越处历年大风季节平均最低水位以上10m处，并增加10%，考虑水面影响再增加10%后选用。大跨越的基本风速，不应低于相连接的陆上输电线路的基本风速。基本风速的一般规定2.3设计用气象条件选取2.3.2架空线覆冰厚度的选取覆冰的形成：一般多在气温-10℃～0℃、风速5～15m/s、湿度约80%以上时发生。架空线覆冰还与地形、地势条件很有关系。平原上的突出高地、暴露的丘陵、高海拔地区以及迎风山坡等处，覆冰情况相对比较严重。空气中的“过冷却”水滴及湿雪下落过程中碰到温度低于0℃的架空线后，会在架空线表面冻结成冰。覆冰是一定气象条件下架空线和绝缘子串上出现的冰、霜、雨淞和积雪的通称。架空输电线路机械除冰视频1分钟2.3设计用气象条件选取2.3.2架空线覆冰厚度的选取理想覆冰：架空线上的实际覆冰具有不同的断面形状，厚度不均匀。为便于设计计算，需将实际覆冰折算成具有相同圆环形断面、厚度均匀的理想覆冰。架空线的覆冰厚度指的就是这种理想覆冰的厚度。

2.3设计用气象条件选取2.3.2架空线覆冰厚度的选取轻冰区：≤10mm。中冰区：＜20mm。重冰区：＞20mm（易取20mm、30mm、40mm、50mm）。必要时，宜按稀有覆冰条件进行验算。除无冰区段外，大跨越设计冰厚宜较附近一般线路增厚5mm。设计地线支架时，地线的设计冰厚应比导线增厚5mm。覆冰区的分区：同一线路通过地区的覆冰情况不同时，可考虑分不同的区段，采用不同的覆冰厚度。2.3设计用气象条件选取2.3.3气温的选取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，应偏低地取5的倍数值。2.4设计用气象条件的组合及典型气象区概念：风速、覆冰厚度、大气温度是输电线路设计中的主要因素。它们各取什么值，称为气象条件组合。组合原则：气象条件组合要反映一定程度的自然规律，以及它们同时出现的可能性，既要反映客观现实，又要考虑技术上的合理及计算上方便。2.4设计用气象条件的组合及典型气象区（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，架空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）架空线对地、杆塔或其它物体均有足够的安全距离。（4）在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）在断线事故情况下，不倒杆，事故不扩大；在进行气象条件的组合时，一般应满足的要求：2.4设计用气象条件的组合及典型气象区（1）线路设计应保证对输电线路的上述要求。（2)设计时并不能将三要素出现的最不利情况进行简单叠加。必须根椐经验在数理统计分析基础上合理地组合设计用气象条件。注意：2.4设计用气象条件的组合及典型气象区2.4.1设计用气象条件组合情况1.线路正常运行情况下基本风速：最大设计风速，无冰，相应的月平均气温。

主要用于计算架空线和杆塔的强度或刚度，校验工作电压下的电气间距。最低气温：最低气温，无冰，无风。

该气象组合主要用于架空线强度设计、上拔校验。覆冰有风（最厚覆冰）：最厚覆冰，相应风速，气温−5℃。

该气象组合是架空线和杆塔强度、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覆冰无风（最大垂直比载）：最厚覆冰，无风，气温−5℃。

该气象组合是对地和跨越物电气间距的校验条件。最高气温：最高气温，无冰，无风。

该气象组合是对地和跨越物电气间距的校验条件，也是计算导线发热的条件。2.4设计用气象条件的组合及典型气象区2.4.1设计用气象条件组合情况2．线路耐振计算用气象组合线路设计中，应保证架空线具有足够的耐振能力。架空线的应力越高，振动越显严重，因此应将架空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。防振锤作用视频2.4设计用气象条件的组合及典型气象区2.4.1设计用气象条件组合情况3．雷电过电压气象组合（外过电压）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。雷击过电压对线路损害视频2.4设计用气象条件的组合及典型气象区2.4.1设计用气象条件组合情况3．雷电过电压气象组合（外过电压）15℃是雷电活动日气温，所以大气过电压气组合气象条件为：（1）外过有风：温度15℃，相应风速（最大设计风速小于35m/s，取10m/s；不小于35m/s，取10m/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验算架空地线对档距中央导线的保护。2.4设计用气象条件的组合及典型气象区2.4.1设计用气象条件组合情况4．操作过电压气象组合（内过电压）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、0.5倍的最大设计风速（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。2.4设计用气象条件的组合及典型气象区2.4.1设计用气象条件组合情况

5．线路断线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：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。（1）无冰区：无风、无冰、气温−5℃。

有冰区：无风、有冰、气温−5℃。

（2）校验邻档断线：无风、无冰、气温+1