設(shè)計覆冰厚度與送電線路走向關(guān)系的探討

王朝品，戎曉洪，陳 濤

(廣東科諾電力巖土工程有限公司，廣東 廣州 510600)

設(shè)計覆冰厚度與送電線路走向關(guān)系的探討

王朝品，戎曉洪，陳 濤

(廣東科諾電力巖土工程有限公司，廣東 廣州 510600)

在相同氣候區(qū)、相同海拔高度甚至同一地點，送電線路工程不同走向的導(dǎo)線發(fā)生覆冰時，覆冰厚度存在明顯差異。本文探討了造成這種差異的原因，并在工程實例中確定了合理的設(shè)計覆冰厚度。

覆冰；送電線路；風(fēng)向。

1 概述

導(dǎo)線覆冰形成的氣象條件包括：①具有可能凍結(jié)氣溫(一般為-20℃～-2℃)，②空氣相對濕度較大(一般在90%之上)，③風(fēng)速大于1 m/s(一般為2～7 m/s)。

目前，廣東地區(qū)由于缺乏覆冰觀測資料，送電線路往往在冰區(qū)劃分的基礎(chǔ)上，再依據(jù)海拔高低來確定采用的設(shè)計覆冰厚度。但在同一海拔高度，甚至同一地點，雖然采用的設(shè)計覆冰厚度相同，發(fā)生覆冰時卻出現(xiàn)有些工程安全運行，有些工程發(fā)生斷線、倒塔事故等截然不同的情況。在后期的改造中往往在原有基礎(chǔ)上大幅度提高設(shè)計覆冰厚度，增加了投資成本。本文正是在此認識的基礎(chǔ)上展開研究，以期獲取相同氣候區(qū)產(chǎn)生線路工程覆冰厚度差異的原因，準確提出設(shè)計覆冰厚度，使工程更安全、更經(jīng)濟。

2 實測資料分析

2.1 樂昌觀冰站

廣東省內(nèi)僅樂昌高山站自1971年～1978年進行了覆冰現(xiàn)象觀測，其中1975年12月～1976年3月進行了導(dǎo)線覆冰觀測。該站位于樂昌市慶云鄉(xiāng)原祖山山頂，觀測點海拔高度為1024.0 m(1985年國家高程基準，下同)。

2.2 觀測資料分析

根據(jù)該站導(dǎo)線覆冰紀錄換算為標準冰厚，見表1。

表1 樂昌高山站標準冰厚

由表可以看出：

①發(fā)生覆冰時平均溫度為-5.8℃，平均風(fēng)速9 m/s；

②發(fā)生覆冰時風(fēng)向較穩(wěn)定，以W、NWW為主；

③南北向平均覆冰厚度15.2 mm，東西向覆冰厚度8.2 mm，兩者相差7.0 mm；

④覆冰厚度最大一次發(fā)生在1976年2月19日，其南北向覆冰厚度為29.7 mm，比東西向覆冰厚度大14.1 mm，是觀測記錄中差距最大的一次，發(fā)生覆冰時吹W風(fēng)，風(fēng)速9 m/s，最低氣溫-2.8℃。

2.3 覆冰的影響因素

根據(jù)上述分析可以看出，樂昌高山站發(fā)生覆冰時的主導(dǎo)風(fēng)向為W、NWW風(fēng)，與冬季主導(dǎo)風(fēng)向垂直導(dǎo)線覆冰厚度較順風(fēng)向?qū)Ь€覆冰厚度平均高7.0 mm，兩者最大相差14.1 mm。因此，風(fēng)向與導(dǎo)線之間的夾角是造成相同氣候區(qū)覆冰厚度懸殊的關(guān)鍵因素。

在工程應(yīng)用上，與冬季主導(dǎo)風(fēng)向垂直導(dǎo)線設(shè)計覆冰厚度取值應(yīng)較順風(fēng)向?qū)Ь€覆冰厚度高10 mm為宜，而當線路工程與風(fēng)向夾角在45°左右的時候，設(shè)計覆冰厚度可以適當較順風(fēng)向?qū)Ь€提高5 mm。

3 應(yīng)用實例

3.1 工程概況

220 kV坪關(guān)甲線(坪通線解口入關(guān)春站)輸電線路工程自位于樂昌市梅花鎮(zhèn)西北側(cè)約2.3 km的220 kV關(guān)春變電站向東北出發(fā)，路徑沿線高程自350 m逐漸上升至550 m，向東約2.9 km后折向北130 m，最后接入220 kV坪通線，路徑全長3.0 km。線路路徑概況見圖1。

圖1 線路路徑概況

3.2 冰區(qū)的確定

我國大部分易覆冰地區(qū)缺乏實測覆冰資料，線路工程設(shè)計覆冰取值主要依據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及短期觀測資料。本線路工程位于樂昌市梅花鎮(zhèn)，屬于重冰區(qū)，基準設(shè)計覆冰厚度30 mm。

3.3 設(shè)計覆冰厚度

根據(jù)規(guī)程[4]要求，330 kV及以下架空送電線路采用離地15 m高15年一遇標準冰厚，限于樂昌高山站覆冰資料僅一年，無法以此進行頻率分析獲得線路所需設(shè)計覆冰厚度。本項研究依據(jù)冰區(qū)的劃分，并結(jié)合線路工程走向與當?shù)囟局鲗?dǎo)風(fēng)向(NEE)的關(guān)系，最終確定了設(shè)計覆冰厚度，成果見表2。

表2 線路設(shè)計覆冰厚度劃分

3.4 造價分析

根據(jù)廣東地區(qū)送電線路工程設(shè)計資料測算，覆冰厚度增加對桿塔的承受能力要求很高，當導(dǎo)線覆冰厚度由10 mm增加至20 mm時，桿塔承受荷載大幅增加，其中垂直荷載增加約50%，相應(yīng)的單基桿塔材料重量增加約120%；當導(dǎo)線覆冰厚度由10 mm增加至30 mm時，桿塔垂直荷載增加約120%，桿塔材料重量增加約240%。如果考慮線路能夠抵御極端天氣條件，線路的設(shè)計標準必然需要提高，線路的造價也將大幅上升，在其他條件相同的情況下，按20 mm覆冰設(shè)計的線路造價約是10 mm覆冰的1.8倍，按30 mm覆冰設(shè)計的線路造價是10 mm覆冰的2.6倍。

4 討論

本文采用當?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向研究線路設(shè)計覆冰厚度問題，實際上是從宏觀角度來研究區(qū)域地形對覆冰厚度的影響。依據(jù)這個思路，將來在確定設(shè)計覆冰厚度時應(yīng)加強線路沿線踏勘、調(diào)查、訪問以及現(xiàn)場觀測，研究微地形對覆冰厚度的影響，將宏觀問題微觀化，從微觀角度來研究微觀問題，最終實現(xiàn)解決宏觀問題的目的。

5 結(jié)論與建議

送電線路走向與覆冰時風(fēng)向夾角的大小對覆冰厚度的影響可達10 mm量級，根據(jù)風(fēng)向與線路走向的關(guān)系合理確定設(shè)計覆冰厚度，對降低工程造價及提高安全性具有積極意義。

建議在送電線路位于覆冰影響嚴重的地區(qū)設(shè)置南-北、東-西、東南-西北、東北-西南四個方向的導(dǎo)線，展開覆冰觀測，提高設(shè)計覆冰厚度的精度。

[1]廖毅，潘春平，周冰．廣東電網(wǎng)冰災(zāi)事故分析與應(yīng)對措施[J]．廣東輸電與變電技術(shù)，2008，5(48)．

[2]黃強，王家紅，歐名勇．2005年湖南電網(wǎng)冰災(zāi)事故分析及其應(yīng)對措施[J]．電網(wǎng)技術(shù)，2005，29(24)．

[3]Q/CSG 11503-2008，中重冰區(qū)架空輸電線路設(shè)計技術(shù)規(guī)定(暫行)[S]．

[4]DL/T 5158-2002，電力工程氣象勘測技術(shù)規(guī)程 [S]．

The Relation Between Ice-coating Thickness and Transmission Lines’ Direction

WANG Chao-pin, RONG Xiao-hong, CHEN Tao
(Guangdong Kenuo Geotechical Engineering Corporation, Guangzhou 510600, China)

TAlthough in the same climatic region or at the same altitude, even at the same place, the thickness of ice-coating for transmission lines in different direction is varied. This paper will discuss the reasons for the difference of the thickness of ice-coating and determine the reasonable thickness of ice-coating in the example of a project.

ice-coating; transmission lines; wind direction.

P49

B

1671-9913(2010)06-0033-03

2010-07-20

王朝品(1979- )，男，山東成武人，碩士，工程師，主要從事電力工程水文氣象勘測工作。