設計覆冰厚度與送電線路走向關系的探討

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)

設計覆冰厚度與送電線路走向關系的探討

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、相同海拔高度甚至同一地點，送電線路工程不同走向的導線發生覆冰時，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計覆冰厚度。

覆冰；送電線路；風向。

1 概述

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

目前，廣東地區由于缺乏覆冰觀測資料，送電線路往往在冰區劃分的基礎上，再依據海拔高低來確定采用的設計覆冰厚度。但在同一海拔高度，甚至同一地點，雖然采用的設計覆冰厚度相同，發生覆冰時卻出現有些工程安全運行，有些工程發生斷線、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上大幅度提高設計覆冰厚度，增加了投資成本。本文正是在此認識的基礎上展開研究，以期獲取相同氣候區產生線路工程覆冰厚度差異的原因，準確提出設計覆冰厚度，使工程更安全、更經濟。

2 實測資料分析

2.1 樂昌觀冰站

廣東省內僅樂昌高山站自1971年～1978年進行了覆冰現象觀測，其中1975年12月～1976年3月進行了導線覆冰觀測。該站位于樂昌市慶云鄉原祖山山頂，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

根據該站導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發生覆冰時平均溫度為-5.8℃，平均風速9 m/s；

②發生覆冰時風向較穩定，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，發生覆冰時吹W風，風速9 m/s，最低氣溫-2.8℃。

2.3 覆冰的影響因素

根據上述分析可以看出，樂昌高山站發生覆冰時的主導風向為W、NWW風，與冬季主導風向垂直導線覆冰厚度較順風向導線覆冰厚度平均高7.0 mm，兩者最大相差14.1 mm。因此，風向與導線之間的夾角是造成相同氣候區覆冰厚度懸殊的關鍵因素。

在工程應用上，與冬季主導風向垂直導線設計覆冰厚度取值應較順風向導線覆冰厚度高10 mm為宜，而當線路工程與風向夾角在45°左右的時候，設計覆冰厚度可以適當較順風向導線提高5 mm。

3 應用實例

3.1 工程概況

220 kV坪關甲線(坪通線解口入關春站)輸電線路工程自位于樂昌市梅花鎮西北側約2.3 km的220 kV關春變電站向東北出發，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 冰區的確定

我國大部分易覆冰地區缺乏實測覆冰資料，線路工程設計覆冰取值主要依據現場調查及短期觀測資料。本線路工程位于樂昌市梅花鎮，屬于重冰區，基準設計覆冰厚度30 mm。

3.3 設計覆冰厚度

根據規程[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計覆冰厚度。本項研究依據冰區的劃分，并結合線路工程走向與當地冬季主導風向(NEE)的關系，最終確定了設計覆冰厚度，成果見表2。

表2 線路設計覆冰厚度劃分

3.4 造價分析

根據廣東地區送電線路工程設計資料測算，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%，相應的單基桿塔材料重量增加約120%；當導線覆冰厚度由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覆冰設計的線路造價約是10 mm覆冰的1.8倍，按30 mm覆冰設計的線路造價是10 mm覆冰的2.6倍。

4 討論

本文采用當地主導風向研究線路設計覆冰厚度問題，實際上是從宏觀角度來研究區域地形對覆冰厚度的影響。依據這個思路，將來在確定設計覆冰厚度時應加強線路沿線踏勘、調查、訪問以及現場觀測，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，最終實現解決宏觀問題的目的。

5 結論與建議

送電線路走向與覆冰時風向夾角的大小對覆冰厚度的影響可達10 mm量級，根據風向與線路走向的關系合理確定設計覆冰厚度，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設置南-北、東-西、東南-西北、東北-西南四個方向的導線，展開覆冰觀測，提高設計覆冰厚度的精度。

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

[2]黃強，王家紅，歐名勇．2005年湖南電網冰災事故分析及其應對措施[J]．電網技術，2005，29(24)．

[3]Q/CSG 11503-2008，中重冰區架空輸電線路設計技術規定(暫行)[S]．

[4]DL/T 5158-2002，電力工程氣象勘測技術規程 [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。