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摘要：风荷载是输电线路杆塔的主要荷载之一，设计风速取值是否合理工程的安全性和经济型具有直接影响。为了进行合理的设计风速取值，本文通过气象站资料统计、风压图反算风速、大风调查等方面综合分析，并结合沿线地形地貌特征提出了设计风速划分成果。
关键词：输电线路；风压；设计风速；极值I型；重现期
0 引言
近年来，极端天气现象愈加频繁，特别是大风和覆冰灾害给输电线路的安全运行造成了极大的危害。其中，线路风荷载与设计风速的平方成正比，风速取值越高，抵御风灾的能力就越强，线路安全运行的保证率就越高，但同时铁塔重量也将更大，导致工程造价增加。因此，合理确定输电线路工程的设计风速，对于工程运行的安全性和建设的经济性具有十分重要的意义。
1 气象站最大风速统计
气象站最大风速数据观测规范、资料序列较长，是输电线路工程设计风速取值的主要依据之一。由于我国早期部分风速资料为定时2min观测，并且风速感应器高度与设计规程不一致，需在时次换算和高度订正后，再进行频率计算。
（1）时次换算
《电力工程气象勘测技术规程》DL/T5158-2012（以下简称气象规程）给出了各地10min平均最大风速和定时2min平均最大风速的关系如下：
V10min=aV2min+b
（2）高度订正
风速感应器高度与规程规定的设计风速基准高度（10m）有所差异，需将气象台站的最大风速值订正到离地10m高处。
最大风速的高度换算采用指数法，公式如下：
2 风压图反算设计风速
荷载规范根据新的观测资料，重新统计全国各气象台站的风压，调整了部分城市的基本风压值，绘制了新的全国基本风压图。由于全国基本风压图（以下简称风压图）绘制时采用的基础数据广泛，减少或避免了个别气象站对最大风速代表性不足的弊端，因此，风压图的计算成果可以作为输电线路工程设计风速取值的重要参考。
由于荷载规范中仅给出各城市重现期为10年、50年和100年的风压值，其他重现期R的相应值可根据10年和100年的风压值按下式确定：
3 大风调查
由于气象站观测场一般靠近城区，输电线路与气象台站通常还有一定距离，并且两者之间的地理环境往往也存在一定的差异，因此气象台站的记录难以完全覆盖线路全线的大风情况。除了根据气象台站观测资料进行分析计算以外，对线路路径沿线的大风灾害调查也是必不可少的。大风调查包括地区史志资料中的大风灾害记录、已建输电线路的设计运行情况以及沿线居民的大风灾害调查。
4 工程案例
某330kV输电线路工程线路路径大致呈南北走向，沿线地形有平原、一般山地和高山，海拔在350~2000m之间，线路路径长度约95km。
线路自北向南高程分布图
4.1 沿线各气象站最大风速统计结果
工程沿线有A、B、C和D共4个气象站。A站（海拔341.5m）与线路最近距离3.5km，B站（海拔2064.9m）与线路最近距离23.2km，C站（海拔963.4m）与线路最近距离17.6km，D站（海拔742.2m）与线路最近距离4.0km。
根据各气象站实测年最大风速资料，在时次换算和高度订正后，采用EHP软件进行极值I型频率计算，得到A、B、C和D四个气象站10m高30年一遇10min平均最大风速计算结果分别为21.6m/s、29.7m/s、23.7m/s和24.3m/s。
4.2 风压图反算30年一遇风速结果
通过查询全国基本风压图，计算得到A、B、C和D四个气象站的30年一遇最大风速分别为22.7m/s、27.5m/s、21.9m/s和21.9m/s。
4.3 大风调查情况
通过对沿线供电管理部门进行了资料搜集和调查，330kV罗东II线设计风速为23.5m/s，330kV罗张线、110kV百商线和110kV百洛线设计风速均为27m/s，其中110kV百商线和110k百洛线两条线路已运行30多年，330kV罗张线和330kV罗东II线运行10多年，未因风灾事故引发断线倒塔事故，表明设计风速取值合理。根据当地居民的介绍，石可沟在九几年曾出现过10级大风（对应风速在24.5~28.4m/s之间），但附近的110kV百商线和110kV百洛线（设计风速均为27m/s）运行正常。
4.4 设计风速划分成果
根据各气象站风速统计结果、风压反算设计风速、沿线大风调查情况以及沿线地形地貌特征分析，并参考设计规范，建议本工程设计风速划分如下：北侧平原段5km设计风速采用23.5m/s（设计规范规定，330kV线路设计风速不宜低于23.5m/s），秦岭主梁段4km设计风速采用30m/s（此段线路海拔比330kV罗张线翻越秦岭主梁高300m，地形空旷，无人区，抢修困难。），其余区段设计风速采用27m/s。
5 结语
气象台站统计风速是输电线路设计风速取值的直接依据之一，但输电线路呈线状分布，气象站数据不可能覆盖线路全线，因此设计风速取值宜采用多种方法综合分析。风压图反算设计风速成果和大风调查是输电线路设计风速取值的重要补充。设计风速的确定还需考虑地形对风速的影响，此外对于抢修困难区应适当提高设计风速。
参考文献：
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[6]DL/T 5158-2012，电力工程气象勘测技术规程[S].北京：中国计划出版社，2012.
论文作者:晁锐,冯晓旭
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/19
标签：风速论文; 线路论文; 风压论文; 气象站论文; 大风论文; 荷载论文; 沿线论文; 《防护工程》2018年第27期论文;