淺析輸電線路設計規范中風載荷的計算方法

宋軼充

（甘肅省電力設計院，甘肅蘭州 730050）

淺析輸電線路設計規范中風載荷的計算方法

宋軼充

（甘肅省電力設計院，甘肅蘭州 730050）

當前我國的社會經濟正在飛速發展，無論是人民群眾的日常生活還是企業單位的生產活動，對于電力的需求量變得越來越大。為了滿足這類需求，我國必須加大輸電線路的建設力度。而在輸電線路建設以及之后使用的過程中，風載荷對其將會產生極大的影響，嚴重者甚至會使輸電線路鐵塔傾塌或者是線路崩斷。本文便將針對輸電線路設計規范中風載荷的計算方法進行分析，希望能夠提出一些意見與建議。

輸電線路 設計計算 風載荷

由于輸電線路往往跨距較長，即使每間隔固定距離變加設一個鐵塔進行支撐，中間也會存在較長的架空線路。由于架空線路徹底懸空，其一旦受到外界載荷往往會發生一定的形變，如果載荷強度過大，則有可能使輸電線路的運行受到影響。而在這些載荷之中，風載荷是最常見也是影響最大的一種。因為在自然界中，風是無處不在的，風載荷對輸電架空線路的作用難以避免，故而其已然成為了當下對輸電線路運行安全威脅最為嚴重的一種載荷因素。因此，為了能夠將風載荷的影響降到最低，對于風載荷的相關數據分析計算顯得尤為重要，只有確定了風載荷對輸電線路的作用機理，并且以此為根據提高架空線路的抗風能力，才可以減少由于風載荷作用而造成的輸電線路經濟損失。

1　風載荷對輸電線路的影響

由于輸電線路為了能夠盡可能滿足各個地區對于電力的需求，其輸電路徑往往是既定且無法改變的。這也使得很多自然因素都可能對輸電線路的運行安全產生一定的影響。而在這其中，風載荷造成的危害是最為嚴重的。首先，風與大雨降雪等氣象問題、滑坡泥石流等地質災害相比有著較大的區別，它可以無時無刻的存在，并且作用在輸電線路上。雖然微弱的風對于輸電線路造成的影響非常小，但是長時間的風載荷施加同業可以對輸電線路造成一定的損耗［1］。這種損耗經過長時間累加，一旦遭遇其他外界誘因便可能使輸電線路發生故障。其次，自然界中的風并不是一成不變的，而不同強度的風對于輸電線路的影響也有著本質上的差別。輸電線路在加設了鐵塔進行支撐之后，鐵塔兩端延伸出來的導線屬于高柔性結構，在收到外界載荷之后會發生一定的反饋。其中最為常見的便是形變與振動。每種物體都會有自身的固有頻率，如果某一時刻風對導線造成的影響致使其發生振動，且頻率與導線的固有頻率相接近，則有可能誘使輸電線路發生共振，從而給該段輸電線路造成較為嚴重的損壞。最后，輸電線路如果遭遇大風天氣，往往會隨著風向而發生較大幅度的擺動。一般來說，為了防止地面單位對輸電線路造成影響，輸電線的位置一般較高，加之導線的大幅度擺動，則會影響輸電線路的穩定。嚴重者甚至會使輸電線路的鐵塔發生傾斜或是垮塌。

2　輸電線路設計規范中風載荷的計算方法

表1　四種規范中輸電線路的風荷載計算方法

為了能夠保證輸電線路的穩定性與安全性，我們必須針對風載荷對導線的作用情況進行分析與計算，并采取相應的抗風措施。而參與計算的公式往往需要進行多次實驗才能夠正式確定。一般來說，所使用的實驗多為空氣動力學實驗，在實驗中構建輸電線路模型并施加不同方向、強度的風，以此來觀察導線的形變、振動以及擺動幅度。

2.1空氣動力學實驗結果

為了能夠保證所得出公式的正確性，在進行空氣動力學實驗時需要考慮到多種風載荷的作用情況。在此我們只計算常規線條風這一簡單情況，對于360°風載荷情況不予考慮。所謂的常規線條風也就是指線路本身不存在角度，其與塔身處于平行的狀態，此時對于風載荷作用的計算相對較為簡單，但在實際應用是往往能夠取得較為明顯的效果。此時水平風載荷的標準值為：

如果此時的風向與輸電線路與地面相互垂直，我們則可以認為sinθ的值為零，按照力學理論對風速進行分解，可以得出順線方向與垂直方向兩種風載荷的數值：

2.2輸電線路設計規范中風載荷的計算方法

通過實驗結果我們可以清楚的看出，輸電線路的高度、長度以及風力與風向都會對風載荷的作用產生影響，因此在進行風載荷計算時需要重點考慮的便是以上幾點因素。具體如表1所示［2］。表1中選取了我國、美國、日本以及國際標準中對于風載荷的計算方式。我們可以看出，無論是哪一種計算方式都是以上述的幾種因素為主要參數，且所得數值基本上不存在較大的差異。通過風載荷的計算我們便可以求出安全狀態下所能夠承受的最大風速、結構所應該具有的承受能力等重要輸電線路設計參數。

3　結語

輸電線路設計是保證輸電安全的重要措施，而對于風載荷參數進行計算則可以更大程度上保證輸電線路的穩定性。我國風載荷計算方法已經與國際計算方式接軌，我們所需要做的便是將更多的影響因素考慮到其中，以此來填補當下計算方式存在的漏洞，并且使之能夠更加精細化。

［1］吳海彬，趙志向，廖福旺，許軍，趙曉軍.電桿仿風載荷彎矩自動加載系統的研究［J］.中國工程機械學報，2015（1）.

［2］樓文娟，王嘉偉，呂中賓，張少鋒，陳勇.運動雷暴沖擊風作用下輸電線路風偏的計算方法［J］.中國機電工程學報，2015（17）.