设计用气象条件课件

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 设计用气象条件,三峡大学输电线路研究所,2015.1,架空输电线路设计,第三章 设计用气象条件三峡大学输电线路研究所架空输电线路设,1,一、主要的气象参数及其对线路的影响,第一节 影响线路的主要气象参数,风,覆冰,气温,气象条件三要素,3,）引起架空线舞动，使架空线相间闪络、产生鞭击。,1,）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。,4,）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,一、主要的气象参数及其对线路的影响 第,2,1,、主要气象资料的搜集内容及用途见表,3-1,。,2,、注意：,气象资料应选用线路附近,100km,以内的气象台（站）的记录。,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。,必要时应进行实地考查，访问当地群众。,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。,对附近已有线路的运行经验，应当给予足够的重视。,二、主要气象资料的搜集内容,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,微风振序号,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。,1、主要气象资料的搜集内容及用途见表3-1。二、主要气象资料,3,一、气象条件的重现期,1.,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,v,R,的强风平均每,R,年发生一次，则,R,即为风速,v,R,的重现期。,GB 50545-2010,110,750 kV,架空输电线路设计,规范,、,GB 50665-2011,1000 kV,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,）,110,330,500,、,750,1000,重现期（年）,30,50,100,第二节 气象参数值的选取,一、气象条件的重现期电压等级110330500、75010,4,一、气象条件的重现期,2.,基本风速,：,（,1,）,10min,时距平均,的,年最大风速,为样本,；,（,2,）,采用,极值型分布,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,10 m,。,第二节 气象参数值的选取,3.,大跨越,：,指跨越通航大河流、湖泊或海峡等，因档距较大（在,1000m,以上）或杆塔较高（在,100m,以上），导线选型或杆塔设计需特殊考虑，且发生故障时严重影响航运或修复特别困难的耐张段。,一、气象条件的重现期第二节 气象参数值的选取,5,2.,风速的测量方法：,自记,10min,时距；风压板一天观测,4,次的,2 min,平均。需要进行风速的次时换算。,3.,设计高度：,导线的平均高度。,110,330kV,线路一般为,15m;500,750kV,线路一般为,20m,。需要进行风速的高度换算。,4.,最大设计风速的选取步骤：,次时换算：将,v,2,转换成,v,10,；高度换算。重现期计算：需要根据,30,年（或,50,年）一遇的重现期，经过概率计算得到最大设计风速值。,二、最大设计风速的确定,1.,风级的视力鉴别方法，,见表,33,。,0.5m/s,的风速相当于几级风？,5,、,10,、,15,、,35m/s,的风速呢？,风,力,等,级,名称,相当风速（,m/s）,海面物征象,陆地物征象,范,围,中值,一般,浪高,（,m）,最高,浪高,（,m）,海岸渔船动态,0,无风,00.2,0.1,海面平静。,静、烟直立。,1,软风,0.31.5,0.9,0.1,0.1,微波如鱼鳞状，没有浪花。一般渔船正好使舵。,烟能表示风向，但风向标不能转动。,2,轻风,1.63.3,2.5,0.2,0.3,渔船张帆时可行2。,人面感觉有风，树叶有微响，风向标能移动。,3,微风,3.45.4,4.4,0.6,1.0,渔船感觉簸动,可随风移行5。,树叶和微枝摇动不息，旌旗展开。,4,和风,5.57.9,6.7,1.0,1.5,渔船满帆时,可使渔船倾斜一方。,能吹起地面尘土和纸张，树的小枝摇动。,5,劲风,810.7,9.4,2.0,2.5,渔船收帆（即收去帆之一节）。,有叶的小树摇摆，内陆的水面有小波。,6,强风,10.813.8,12.3,3.0,4.0,渔船加倍收帆,捕渔需注意风险。,大树枝摇动，电线呼呼有声，举伞困难。,7,疾风,13.917.1,15.5,4.0,5.5,渔船不再出港，在海者下锚。,全树摇动，大树枝弯下来，逆风步行感觉不便。,8,大风,17.220.7,19.0,5.5,7.5,所有近海渔船都要靠港，停留不出。,可折毁树枝，人向前行感觉阻力甚大。,9,烈风,20.824.4,22.6,7.0,10.0,汽船航行困难。,建筑物有小损，烟囱顶盖和平瓦移动。,10,狂风,24.528.4,26.5,9.0,12.5,汽船航行颇危险。,陆上少见，见时可使树木拔出，建筑物损坏较重。,11,暴风,28.532.6,30.6,11.5,16.0,汽船遇之极危险。,陆上很少，有则必有广泛破坏。,12,飓风,32.736.9,34.8,14.0,海浪滔天，能见度严重受到影响。,陆上绝少见，其摧毁力极大。,2.风速的测量方法：自记10min 时距；风压板一天观测4,6,（,1,）风速的次时换算,欲将定时,4,次,2min,平均风速,v,2,换算成自记,10min,时距平均风速,v,10,，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）,：,次时换算系数,两种观测方法的第,i,对平行观测记录值,分别为两种观测记录的平均值,两种观测方法的平行观测记录的总对数,由此得到的回归方程，需经过相关检验才能应用。,v,10,与,v,2,相关系数,可按下面公式计算：,（1）风速的次时换算次时换算系数两种观测方法的第i对平行观测,7,地 区,A,B,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,0.822,1.04,1.004,0.751,1.25,0.732,0.68,1.03,0.78,0.855,1.262,7.82,3.20,2.57,6.17,0,7.00,9.54,4.15,8.41,5.44,0.53,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,风速的次时换算系数,地 区AB应 用 范 围华 北0.8227.82北,8,（,2,）风速的重现期计算,设年最大风速,v,的概率符合极值,型分布，即,式中,a,分布的尺度参数。；,b,分布的位置参数，即分布的众值。；,、,分别为随机变量,v,的均值和标准差。,由于搜集来的年最大风速样本是有限的，需要用有限样本的均值 和标准差,s,作为,和,的近似估计。均值 和标准差,s,为,:,（2）风速的重现期计算式中 a 分布的尺度参数。,9,重现期,为,R,年，说明大于某一风速,v,R,的强风的发生概率,为,1/,R,，则有,从而,式中,修正系数，与样本中的年最大风速的个数,n,有关，可查表,3-6,。,此时，尺度参数和位置参数分别按下二式取值,n,c,1,c,2,n,c,1,c,2,10,15,20,25,30,35,40,45,50,0.9497,1.02057,1.06283,1.09145,1.11238,1.12847,1.14132,1.15185,1.16066,0.4952,0.5182,0.52355,0.53086,0.53622,0.54034,0.54362,0.54630,0.54853,60,70,80,90,100,250,500,1000,1.17465,1.18536,1.19385,1.20649,1.20649,1.24292,1.25880,1.26851,1.28255,0.55208,0.55477,0.55688,0.55860,0.56002,0.56878,0.57240,0.57450,0.57722,重现期为 R 年，说明大于某一风速 vR 的强风的发,10,（,3,）风速的高度换算,1,）地面粗糙度和梯度风速,在大气边界层内，风速随离地面高度增加而增大。,其,变化规律主要取决于地面粗糙度,。,GB 50009-2012,建筑结构荷载规范,将地面粗糙度等级划分为,A,、,B,、,C,、,D,四类,。,A,类指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠等，,B,类指空旷田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇，,C,类指有密集建筑群的城市市区，,D,类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。,离地面达到一定高度时，风速不再受地面粗糙度的影响，这一高度称为梯度风高度，相应风速称为梯度风速。,A,、,B,、,C,、,D,四类地面粗糙度地区的梯度高度分别为,300m,、,350m,、,450m,和,550m,。,A,、,B,、,C,、,D,四类地区的截断高度分别为,5m,、,10m,、,15m,和,30m,，,此,高度以下的风速与截断高度处的风速相同。,（3）风速的高度换算离地面达到一定高度时，风速不再受地面粗糙,11,2,）基准风速：标准高度,10m,时测得的,10min,年最大风速。风仪高度,h,0,不同于标准高度时，需将风仪风速,v,f,换算为基准风速,v,0,，计算公式为,3,）风速的高度换算,在输电线路涉及的近地面范围内，风速的高度变化基本符合指数律，,高度,h,的风速,v,h,可用下面公式,计算,：,其中,z,为粗糙度指数，,为修正系数，二者与地面粗糙度等级有关。,风速高度变化系数：,2）基准风速：标准高度10m时测得的10min年最大风速。风,12,根据,建筑结构荷载规范,折算的,z,、列于表,37,中。,粗糙度等级,A,B,C,D,z,0.12,0.15,0.22,0.3,1.1331,1.000,0.7376,0.5119,风仪高度换算为标准高度的基准风速公式，实际是,B,类地面粗糙度等级的风速高度换算公式。,表,3,7,粗糙度指数,z,和修正系数,架空输电线路的最大设计风速，应按基本风速和线路的设计高度,确定,。线路的设计高度应,为,架空线的平均高度。设计初期无具体数据时，对,110kV330kV,线路,，,下导线的平均高度一般可取,15m,；,500kV750kV,线路,，,下导线的平均高度一般可取,20m,；,1000kV,导线的平均高度一般可取,30m,；,大跨越除外。,其他工况