導(dǎo)線的機(jī)械計(jì)算-導(dǎo)線計(jì)算的氣象條件

配電線路基礎(chǔ)第二章導(dǎo)線的機(jī)械計(jì)算§2-1導(dǎo)線計(jì)算的氣象條件

§2-2導(dǎo)線的機(jī)械物理特性

§2-3導(dǎo)線的比載§2-4導(dǎo)線的檔距§2-5導(dǎo)線弧垂和應(yīng)力計(jì)算

習(xí)題/教學(xué)視頻教學(xué)目的掌握氣象條件三要素及設(shè)計(jì)用氣象條件的選取，了解氣象資料的搜集內(nèi)容教學(xué)重難點(diǎn)掌握設(shè)計(jì)用氣象條件的選取教學(xué)方法講述法架空輸電線路常年暴露在大氣中，承受著氣溫、風(fēng)、冰以及雷電等氣象變化的影響。氣溫的變化主要影響著架空線載荷和懸掛曲線長(zhǎng)度的變化，進(jìn)而使架空線的張力、弧垂隨之改變，影響到桿塔、基礎(chǔ)所受荷載的大小以及對(duì)其他物體的安全距離。一般情況下，雨難以在架空線上停留，影響不大。雷電可以通過防雷措施解決，在線路上只有風(fēng)、覆冰、溫度對(duì)架空線路的機(jī)械強(qiáng)度和電氣間距影響較大，是線路設(shè)計(jì)考慮到主要參數(shù)，稱為氣象條件三要素：風(fēng)、覆冰、氣溫。一、導(dǎo)線計(jì)算的氣象資料1、溫度（張力和弧垂的變化）氣溫變化引起架空線的熱脹冷縮。氣溫降低，架空線縮短，張力增大，有可能導(dǎo)致斷線。氣溫升高，線長(zhǎng)增加，弧垂增大，導(dǎo)致對(duì)地等跨越電氣間距減少，最高溫度時(shí)電流引起導(dǎo)線溫升有可能超過允許值，導(dǎo)線因溫度升高強(qiáng)度降低而斷線。2、風(fēng)風(fēng)作用于架空線及桿塔上，產(chǎn)生水平方向上的荷載。風(fēng)速越高，風(fēng)壓越大，風(fēng)荷載也越大。使架空線應(yīng)力大，桿塔產(chǎn)生附加彎矩，引起斷線倒桿事故。微風(fēng)可以引起架空線的振動(dòng)，引起疲勞斷線。大風(fēng)引起導(dǎo)線不同步擺動(dòng)，造成舞動(dòng)，引起相間閃絡(luò)、鞭擊，還可使絕緣子串風(fēng)偏角過大引起導(dǎo)線和桿塔間的閃絡(luò)放電。3、覆冰一定氣象條件下，架空線上以及絕緣子串上出現(xiàn)的冰層、霜、積雪等為覆冰。覆冰增大架空線的垂直荷載，架空線張力增大，同時(shí)增大架空線的迎風(fēng)面積，風(fēng)荷載增大，導(dǎo)致斷線倒塔。覆冰還能導(dǎo)致弧垂增大，導(dǎo)線對(duì)地安全距離減少覆冰融化脫冰可產(chǎn)生跳躍舞動(dòng)引起架空線相間閃絡(luò)二、氣象資料的搜集內(nèi)容線路在運(yùn)行中的實(shí)際氣象條件是風(fēng)、覆冰、氣溫等氣象參數(shù)的不同組合，在設(shè)計(jì)過程中，我們必須對(duì)沿線的氣象情況進(jìn)行全面的了解，搜集設(shè)計(jì)所需要的氣象資料。氣象資料應(yīng)選用線路附近100KM以內(nèi)的氣象臺(tái)的記錄，或者是附近已運(yùn)行線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，搜集的主要?dú)庀笕缦拢?、最高氣溫用以確定最大弧垂，確定導(dǎo)線對(duì)地的安全距離，確定桿塔位置來最終確定檔距2、最低氣溫最低氣溫時(shí)導(dǎo)線弧垂最小，導(dǎo)線應(yīng)力最大，以此來校驗(yàn)導(dǎo)線懸掛點(diǎn)的應(yīng)力，耐張桿塔的上拔力，絕緣子串上揚(yáng)，線路的防振計(jì)算3、年平均氣溫計(jì)算導(dǎo)線應(yīng)力的控制條件之一，微風(fēng)振動(dòng)的防振標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算以及計(jì)算內(nèi)過電壓下的電氣間距、絕緣子串的倒掛問題4、歷年最低氣溫月的平均氣溫計(jì)算電線桿塔安裝檢修的初始條件5、最大風(fēng)速計(jì)算風(fēng)荷載，以計(jì)算桿塔強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和導(dǎo)線機(jī)械強(qiáng)度以及計(jì)算導(dǎo)線絕緣子串的風(fēng)偏來決定桿塔的塔頭尺寸，確定導(dǎo)線和突出物的間距的安全距離6、地區(qū)最多風(fēng)向及其出現(xiàn)的頻率主要用于防振，桿塔防腐和絕緣防污設(shè)計(jì)，減少桿塔受力7、導(dǎo)線覆冰厚度搜集覆冰時(shí)的最大直徑，確定冰層厚度，覆冰厚度，類別及相應(yīng)的風(fēng)速氣溫來設(shè)計(jì)導(dǎo)線的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性，導(dǎo)線最大弧垂8、年平均雷電日數(shù)作為輸電線路的防雷設(shè)計(jì)依據(jù)9、土壤的凍結(jié)深度用于桿塔的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)埋深應(yīng)大于土壤的凍結(jié)深度10、地震烈度桿塔抗震的設(shè)計(jì)依據(jù)（9度以上須驗(yàn)算抗震、氣象條件取最大風(fēng)50%、無冰、未斷線）11、年平均氣溫、無冰、風(fēng)速為5M/S

計(jì)算桿塔的撓度12、常年洪水位及最高航行水位、相應(yīng)氣溫用來確定跨越桿塔高度、驗(yàn)算交叉跨越距離13、歷年最低氣溫月的日最低氣溫平均值用于線路斷線事故的氣象組合14、最高氣溫月的日最高氣溫平均值計(jì)算導(dǎo)線的發(fā)熱和溫升三、設(shè)計(jì)用氣象條件的選取搜集來的沿線氣象資料，一般需要經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析和有關(guān)計(jì)算，使其符合線路設(shè)計(jì)有關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)要求（一）氣象條件下的重現(xiàn)期定義：指該氣象條件多少年一遇，如年最大風(fēng)速超過某一風(fēng)速V的強(qiáng)風(fēng)每N年發(fā)生一次，則N為此風(fēng)的重現(xiàn)期最大設(shè)計(jì)風(fēng)速值的選擇首先把收集到的不同高度、時(shí)距、不同觀測(cè)次數(shù)歷年的最大風(fēng)速統(tǒng)一換算成15米連續(xù)自記10分鐘的平均值再根據(jù)重現(xiàn)期計(jì)算出線路設(shè)計(jì)的最大基本風(fēng)速1、風(fēng)速的次時(shí)換算我國(guó)的很多氣象臺(tái)以往多采用一天觀測(cè)4次2分鐘的平均風(fēng)速，這樣的定時(shí)觀測(cè)會(huì)漏掉很多大風(fēng)，故必須經(jīng)過觀測(cè)時(shí)距和次數(shù)的兩重修訂，將定時(shí)2分鐘平均風(fēng)速通過回歸方程換算為10分鐘平均風(fēng)速

V10—連續(xù)自記10分鐘的平均分?jǐn)?shù)

V2—一天2分鐘的平均風(fēng)速

A、B—次時(shí)換算系數(shù)（見表2—1）2、風(fēng)速的高度換算由于氣流和地面的摩檫作用，地面上不等高度上風(fēng)速不均勻，故需要將次時(shí)換算后的風(fēng)速由風(fēng)高儀的高度換算到架空線路實(shí)際設(shè)計(jì)高度下的風(fēng)速，在觀測(cè)高度為100M以下者可采用公式

3、最大設(shè)計(jì)風(fēng)速的選取通常用經(jīng)驗(yàn)頻率法來求解4、微地形條件下風(fēng)速的選取 大跨越檔距的最大設(shè)計(jì)風(fēng)速應(yīng)該比附近平地風(fēng)速大10%，跨越處的水面應(yīng)該再增加10%，當(dāng)經(jīng)過兩側(cè)屏障要比桿塔高2/3，最大設(shè)計(jì)風(fēng)速宜比一般地區(qū)減少20%，河岸、峽谷、等強(qiáng)風(fēng)地帶應(yīng)比一般地區(qū)適當(dāng)增大。 山區(qū)線路如無資料可查應(yīng)比一般地區(qū)高10%，100-330KV的輸電線路最大設(shè)計(jì)值應(yīng)不低于25M/S，500KV輸電線路應(yīng)不低于30M/S（二）架空線覆冰厚度的選擇覆冰可以分為雨凇和霧凇兩類,電線覆冰主要指雨凇。覆冰方面氣象資料積累不多。設(shè)計(jì)線路時(shí)，注意調(diào)查線路通過地區(qū)附近的已有線路上的覆冰情況，并結(jié)合地區(qū)的具體特點(diǎn)進(jìn)行分析確定覆冰設(shè)計(jì)厚度。當(dāng)無可靠覆冰記錄時(shí)，在常年最低氣溫零度以下者，應(yīng)考慮電力線覆冰，冰厚不小于5mm，比重按0.9計(jì)算。大跨越的最大設(shè)計(jì)冰厚，除無冰區(qū)外，宜較附近一般輸電線路的最大設(shè)計(jì)覆冰增加5mm。對(duì)于大跨越和重冰區(qū)的輸電線路，必要時(shí)還宜按稀有覆冰條件進(jìn)行驗(yàn)算（三）氣溫的選取1、最高氣溫選取40℃，不考慮個(gè)別高于或低于+40℃的記錄。2、最低氣溫偏低時(shí)取5的倍數(shù)3、年均氣溫，取逐年的年平均氣溫的平均值，在3~17℃范圍內(nèi)取與此數(shù)相鄰的5的倍數(shù)。如地區(qū)年平均氣溫小于3℃或大于17℃時(shí)，應(yīng)將年平均氣溫減少3~5℃后，選用與此數(shù)鄰近的5的倍數(shù)值。4、最大風(fēng)速時(shí)的氣溫，取出現(xiàn)最大風(fēng)速年的大風(fēng)季節(jié)最冷的平均氣溫，偏低取5的倍數(shù)四、設(shè)計(jì)用氣象條件的組合及典型氣象

氣象條件組合：線路設(shè)計(jì)中的氣象三要數(shù)各取的數(shù)值，組成的組合進(jìn)行氣象條件組合時(shí)，應(yīng)滿足的要求：1、線路在大風(fēng)、覆冰、最低氣溫時(shí)仍能正常運(yùn)行2、線路在斷線情況下，不應(yīng)使故障范圍擴(kuò)大，既是桿塔不倒塔3、線路在安裝過程中，不致發(fā)生人身設(shè)備損壞事故4、線路在正常運(yùn)行情況下，在任何季節(jié)里，導(dǎo)線對(duì)地面或其他跨越物保持足夠的安全距離5、線路在長(zhǎng)期運(yùn)行中，應(yīng)保證導(dǎo)線地線有足夠的耐振性能（一）設(shè)計(jì)用氣象條件的組合情況

1、正常運(yùn)行時(shí)的氣象組合條件 線路在正常運(yùn)行時(shí)，受力最嚴(yán)重的可以是大風(fēng)、覆冰、最低氣溫三種情況，但是這三種情況是不可能組合在一起的（最大風(fēng)一般發(fā)生在夏秋季節(jié)，最低溫則是發(fā)生在冬季無風(fēng)時(shí)出現(xiàn)，在上述兩種情況中大氣中不可能有過冷卻的水滴存在，架空線沒有覆冰）線路在正常運(yùn)行情況下，可能出現(xiàn)的幾種破壞性氣象（應(yīng)力可能最大）：最大風(fēng)速、無冰、氣溫為該地區(qū)大風(fēng)季節(jié)最冷月的平均溫度，主要用于計(jì)算架空線和桿塔的強(qiáng)度或剛度，校驗(yàn)工作電壓下的電氣間距最低氣溫、無冰、無風(fēng)，校驗(yàn)架空線強(qiáng)度設(shè)計(jì)覆冰、風(fēng)速一般取10m/s，若地區(qū)風(fēng)速較大可以取相應(yīng)風(fēng)15m/s，溫度-5℃，架空線桿塔強(qiáng)度設(shè)計(jì)依據(jù)。無風(fēng)情況，溫度-5℃，對(duì)地或跨越物電氣間距的校驗(yàn)條件上述三種組合氣象條件，導(dǎo)線的應(yīng)力最大，故在設(shè)計(jì)時(shí)導(dǎo)線的應(yīng)力不允許超過最大允許應(yīng)力年平均氣溫、無風(fēng)、無冰（由導(dǎo)線防振來提出）最高氣溫、無冰、無風(fēng)，對(duì)地和跨越物電氣間距的校驗(yàn)條件，也是計(jì)算導(dǎo)線發(fā)熱條件2、安裝和檢修時(shí)的氣象條件組合 根據(jù)規(guī)程規(guī)定在六級(jí)風(fēng)速時(shí)不允許進(jìn)行安裝，安裝和檢修情況下氣象條件按風(fēng)速10m/s、無冰、氣溫為最低氣溫月平均氣溫1)安裝氣象:風(fēng)速10m/s、無冰、最低氣溫月平均氣溫2）帶電作業(yè)：風(fēng)速10m/s、無冰、氣溫15℃。計(jì)算帶電作業(yè)間隙校驗(yàn)3、大氣過電壓時(shí)氣溫條件組合1）溫度15℃、相應(yīng)風(fēng)速。在我國(guó)氣象區(qū)Ⅰ里面取15m/s,其余氣象區(qū)風(fēng)速均取10m/s，是設(shè)計(jì)塔頭尺寸、導(dǎo)線風(fēng)偏時(shí)安全距離的條件2）溫度15℃、無風(fēng)。用于檔距中央，導(dǎo)線和避雷線之間間距S應(yīng)該滿足S>0.012l+1的要求4、事故情況下的氣象條件組合事故情況僅指線路斷線情況，不包括桿塔傾覆或其他停電事故。斷線基本上為外力引起，與氣象條件的關(guān)系無明顯的規(guī)律，計(jì)算的原因是加強(qiáng)桿塔強(qiáng)度1）覆冰厚度在10mm及以下地區(qū)—無冰、無風(fēng)、歷年最低氣溫月的最低平均氣溫值2）覆冰厚度為10mm以上地區(qū)—有冰、無風(fēng)氣溫為-5℃3）無風(fēng)、無冰、氣溫+15℃.僅用于校驗(yàn)臨檔斷線情況5、雷電過電壓氣象組合1）外過電壓有風(fēng)：溫度15℃