肖中美日輸配電線路設(shè)計風(fēng)荷載對比(配電線路設(shè)計培訓(xùn))

1、中美日輸配電線路設(shè)計風(fēng)荷載對比匯報人：匯報人：肖凱肖凱單位：單位：廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院金屬所金屬所日期：日期：2016年年8月月現(xiàn)狀背景風(fēng)荷載對比結(jié)果算例主要內(nèi)容結(jié)論建議一 現(xiàn)狀背景1 廣東地區(qū)臺風(fēng)頻發(fā)，線路受損嚴(yán)重，防風(fēng)形式嚴(yán)峻 廣東地區(qū)臺風(fēng)登陸頻率高，國內(nèi)登陸次數(shù)最多的省之一。 威馬遜、彩虹等超強(qiáng)臺風(fēng)造成了主配網(wǎng)的大量損失。1192123273162051015202530山東山東 江蘇江蘇 浙江浙江 福建福建 臺灣臺灣 廣東廣東 香港香港 海南海南 廣西廣西彩虹臺風(fēng)下主網(wǎng)倒塔威馬遜臺風(fēng)下配網(wǎng)倒桿一 現(xiàn)狀背景2 深入分析線路受損原因，提升線路

2、抗風(fēng)能力桿塔破壞形式和過程機(jī)理臺風(fēng)特性荷載設(shè)計動力失穩(wěn)施工質(zhì)量桿塔質(zhì)量。線路防風(fēng)中設(shè)計是第一環(huán)節(jié)，很有必要對國內(nèi)外風(fēng)荷載設(shè)計進(jìn)行科學(xué)性分析和對比。一 現(xiàn)狀背景現(xiàn)狀背景風(fēng)荷載對比結(jié)果算例主要內(nèi)容結(jié)論建議二 風(fēng)荷載對比平均風(fēng)平均風(fēng)(10m、1h)陣風(fēng)陣風(fēng)(3s)IEC、中國、俄羅斯等國（10min）;英國（1h）；日本、美國、澳大利亞等國（3s）;風(fēng)荷載設(shè)計主要差異(風(fēng)速時距)更多的考慮了風(fēng)的動態(tài)特性二 風(fēng)荷載對比最大風(fēng)速重現(xiàn)期 根據(jù)歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)（10min年平均最大風(fēng)速），應(yīng)采用極值型或P-型等概率分布模型進(jìn)行頻率計算，獲得不同重現(xiàn)期下的設(shè)計風(fēng)速。其中b、a均為分布的位置參數(shù)、尺度參數(shù)，和變量的

3、均值及標(biāo)準(zhǔn)差有關(guān)。二 風(fēng)荷載對比1 導(dǎo)、地線風(fēng)荷載對比日本規(guī)范美國規(guī)范中國規(guī)范基本風(fēng)壓風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)壓不均勻系數(shù)體型系數(shù)地形系數(shù)面積風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)二 風(fēng)荷載對比1 導(dǎo)、地線風(fēng)荷載對比基本風(fēng)壓二 風(fēng)荷載對比1 導(dǎo)、地線風(fēng)荷載對比風(fēng)壓高度變化系數(shù)高度（m)中國美國日本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 風(fēng)荷載對比1 導(dǎo)、地線風(fēng)荷載對比風(fēng)壓不均勻系數(shù)基本風(fēng)速V (m/s)V10V=1

4、520 V3030 V35V35風(fēng)壓不均勻系數(shù)1.001.00.850.750.70風(fēng)場的不均勻性應(yīng)該和空間（即檔距）有關(guān)，且隨著檔距增大，不均勻性越強(qiáng)，風(fēng)壓不均勻系數(shù)越小。線路規(guī)范ASCE No.74二 風(fēng)荷載對比1 導(dǎo)、地線風(fēng)荷載對比體型系數(shù)各規(guī)范的導(dǎo)、地線的風(fēng)荷載體型系數(shù)都是與雷諾數(shù)Re有關(guān)。線路規(guī)程 ：當(dāng)線徑小于17mm或覆冰時(不論線徑大小)應(yīng)取1.2；線徑大于或等于17mm時，取1.1 ASCE No.74 ：取1.0線徑線徑D(mm)形狀指數(shù)（形狀指數(shù)（d/D）無覆冰時無覆冰時中國日本1/61.05171/8以下1.10.951/8至1/6之間11/61.05二 風(fēng)荷載對比1 導(dǎo)

5、、地線風(fēng)荷載對比基本風(fēng)速基本風(fēng)速V (m/s)V10V=1520 V3030 V3535風(fēng)荷載調(diào)風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)整系數(shù)計算計算500、750kV桿塔桿塔荷載荷載1.001.001.101.201.30設(shè)計規(guī)范風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)其他電壓等級線路的風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)取為1.0。計算值需要乘以1.4的分項(xiàng)系數(shù)獲得設(shè)計值。二 風(fēng)荷載對比2 桿塔風(fēng)荷載對比日本規(guī)范美國規(guī)范中國規(guī)范基本風(fēng)壓風(fēng)壓高度變化系數(shù)屏蔽系數(shù)面積風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)體型系數(shù)陣風(fēng)影響系數(shù)二 風(fēng)荷載對比2 桿塔風(fēng)荷載對比體型系數(shù)填充率體型系數(shù)角鋼塔鋼管塔中國美國日本中國美國日本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鋼筋混凝土電桿體型系數(shù)：中國取0.7，美國取0.9，日本根據(jù)雷諾數(shù)計算，取值為1.2或0.75。二 風(fēng)荷載對比桿塔全高H(m)2030405060G 單柱拉線桿塔1.01.41.61.71.8其他桿塔1.01.251.351.51.6線路規(guī)程風(fēng)振系數(shù)（風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)）取值總高度超過60m的桿塔，宜采用分段風(fēng)振系數(shù)，其值由下而上應(yīng)逐段增大，但其加權(quán)平均值不應(yīng)小于1.6 2 桿塔風(fēng)荷載對比現(xiàn)狀背景風(fēng)荷載對比結(jié)果算例主要內(nèi)容結(jié)

7、論建議三 算例分析相關(guān)參數(shù)設(shè)計風(fēng)速V=35m/s,導(dǎo)線LGJ-400/50，活項(xiàng)系數(shù)1.4.主網(wǎng)導(dǎo)線配網(wǎng)導(dǎo)線設(shè)計風(fēng)速V=40m/s,導(dǎo)線LGJ-240/30，活項(xiàng)系數(shù)1.4.鐵塔的設(shè)計比較復(fù)雜，本次采取簡單計算僅供參考，參數(shù)如下：角鋼及鋼管塔填充率0.3，鋼筋混凝土電桿規(guī)格為 190*12m,設(shè)計風(fēng)速35m/s，活項(xiàng)系數(shù)1.4.鐵塔典型B類地貌（中國），平坦開闊地帶，風(fēng)向垂直線路;暫忽略導(dǎo)線弧垂高度等導(dǎo)致計算高度點(diǎn)的影響等。三 算例分析1 導(dǎo)、地線風(fēng)荷載對比高度高度（m）檔距（檔距（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）檔距（檔距（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主網(wǎng)導(dǎo)地線美中風(fēng)荷載比較值500kV及以上線路330kV線路及以下500kV及以上線路相比較偏安全；330kV及以下線路部分組合相比較小，最大約小了16%。三 算例分析1 導(dǎo)、地線風(fēng)荷載對比高度高度（m）檔距（檔距（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）檔距（檔距（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主網(wǎng)導(dǎo)地線日中風(fēng)荷載比較值500kV線路330kV線路及以下500kV及以上線路相比較偏安全；330kV及以下線路部分組合相比較小，最大約小了18%。三 算例分析1 導(dǎo)、地線風(fēng)荷載對比

11、配網(wǎng)導(dǎo)地線美中風(fēng)荷載比較值高度（m）檔距（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配網(wǎng)導(dǎo)地線日中風(fēng)荷載比較值高度（m）檔距（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配網(wǎng)線路導(dǎo)地線風(fēng)荷載和美日相比差別很大，美日風(fēng)荷載最大約為我國的1.6倍。即我國的設(shè)計風(fēng)速約等效于美日的0.8倍。2 桿塔風(fēng)荷載對比角鋼塔風(fēng)荷載對比鋼管塔風(fēng)荷載對比高度高度（m)角鋼塔角鋼塔鋼管塔鋼管塔鋼筋混凝土電桿鋼筋混凝土電桿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、三國風(fēng)荷載比值0246102030405060美日中01234102030405060美日中現(xiàn)狀背景風(fēng)荷載對比算例分析主要內(nèi)容結(jié)論建議四 結(jié)論建議u500kV及以上線路，中國規(guī)范計算風(fēng)荷載較大 ，即設(shè)計值偏高；u500kV以下輸電線路，部分線路組合中國規(guī)范的風(fēng)荷載低于美國和日本規(guī)范的計算結(jié)果，即部分風(fēng)荷載設(shè)計值偏低；u10kV中壓及低壓線路，中國規(guī)范風(fēng)荷載結(jié)果明顯低于美國日本設(shè)計風(fēng)荷載，即風(fēng)荷載設(shè)計值明顯偏低。結(jié)論u線路桿塔風(fēng)荷載計算結(jié)果對比中，中國風(fēng)荷載計算結(jié)果隨桿塔高度的提高增加速度較快，超過一定高度，中國桿塔風(fēng)荷載計算結(jié)果最大；u 對于高度較低的桿塔，尤其是10kV中低壓桿塔及水泥桿在單

14、獨(dú)風(fēng)荷載計算時中國規(guī)范風(fēng)荷載計算結(jié)果均為最低。導(dǎo)地線導(dǎo)地線桿塔桿塔四 結(jié)論建議南方電網(wǎng)公司輸電線路防風(fēng)設(shè)計技術(shù)規(guī)范(Q/CSG 1201011-2016)8.3計算導(dǎo)、地線大風(fēng)工況水平荷載時，沿海、類風(fēng)區(qū)的110kV、220kV輸電線路風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù) c應(yīng)取1.3。基本風(fēng)速（基本風(fēng)速（m/s）20以下以下2029303435及以上及以上1.00.850.750.70水平檔距（水平檔距（m）2002503003504000.900.800.740.700.670.65南網(wǎng)修正修正后，主網(wǎng)輸電線路導(dǎo)地線風(fēng)荷載設(shè)計值偏安全；配網(wǎng)線路設(shè)計風(fēng)荷載得到了提高，但是仍然低于美國和日本規(guī)范計算結(jié)果，調(diào)整后設(shè)計風(fēng)速約為日本的0.9倍。四 結(jié)論建議1 針對南網(wǎng)尤其是廣東地區(qū)的氣候特點(diǎn)和臺風(fēng)特性，開展臺風(fēng)風(fēng)場區(qū)域特性的研