设计覆冰厚度与送电线路走向关系的探讨

王朝品，戎晓洪，陈 涛

(广东科诺电力岩土工程有限公司，广东 广州 510600)

设计覆冰厚度与送电线路走向关系的探讨

王朝品，戎晓洪，陈 涛

(广东科诺电力岩土工程有限公司，广东 广州 510600)

在相同气候区、相同海拔高度甚至同一地点，送电线路工程不同走向的导线发生覆冰时，覆冰厚度存在明显差异。本文探讨了造成这种差异的原因，并在工程实例中确定了合理的设计覆冰厚度。

覆冰；送电线路；风向。

1 概述

导线覆冰形成的气象条件包括：①具有可能冻结气温(一般为-20℃～-2℃)，②空气相对湿度较大(一般在90%之上)，③风速大于1 m/s(一般为2～7 m/s)。

目前，广东地区由于缺乏覆冰观测资料，送电线路往往在冰区划分的基础上，再依据海拔高低来确定采用的设计覆冰厚度。但在同一海拔高度，甚至同一地点，虽然采用的设计覆冰厚度相同，发生覆冰时却出现有些工程安全运行，有些工程发生断线、倒塔事故等截然不同的情况。在后期的改造中往往在原有基础上大幅度提高设计覆冰厚度，增加了投资成本。本文正是在此认识的基础上展开研究，以期获取相同气候区产生线路工程覆冰厚度差异的原因，准确提出设计覆冰厚度，使工程更安全、更经济。

2 实测资料分析

2.1 乐昌观冰站

广东省内仅乐昌高山站自1971年～1978年进行了覆冰现象观测，其中1975年12月～1976年3月进行了导线覆冰观测。该站位于乐昌市庆云乡原祖山山顶，观测点海拔高度为1024.0 m(1985年国家高程基准，下同)。

2.2 观测资料分析

根据该站导线覆冰纪录换算为标准冰厚，见表1。

表1 乐昌高山站标准冰厚

由表可以看出：

①发生覆冰时平均温度为-5.8℃，平均风速9 m/s；

②发生覆冰时风向较稳定，以W、NWW为主；

③南北向平均覆冰厚度15.2 mm，东西向覆冰厚度8.2 mm，两者相差7.0 mm；

④覆冰厚度最大一次发生在1976年2月19日，其南北向覆冰厚度为29.7 mm，比东西向覆冰厚度大14.1 mm，是观测记录中差距最大的一次，发生覆冰时吹W风，风速9 m/s，最低气温-2.8℃。

2.3 覆冰的影响因素

根据上述分析可以看出，乐昌高山站发生覆冰时的主导风向为W、NWW风，与冬季主导风向垂直导线覆冰厚度较顺风向导线覆冰厚度平均高7.0 mm，两者最大相差14.1 mm。因此，风向与导线之间的夹角是造成相同气候区覆冰厚度悬殊的关键因素。

在工程应用上，与冬季主导风向垂直导线设计覆冰厚度取值应较顺风向导线覆冰厚度高10 mm为宜，而当线路工程与风向夹角在45°左右的时候，设计覆冰厚度可以适当较顺风向导线提高5 mm。

3 应用实例

3.1 工程概况

220 kV坪关甲线(坪通线解口入关春站)输电线路工程自位于乐昌市梅花镇西北侧约2.3 km的220 kV关春变电站向东北出发，路径沿线高程自350 m逐渐上升至550 m，向东约2.9 km后折向北130 m，最后接入220 kV坪通线，路径全长3.0 km。线路路径概况见图1。

图1 线路路径概况

3.2 冰区的确定

我国大部分易覆冰地区缺乏实测覆冰资料，线路工程设计覆冰取值主要依据现场调查及短期观测资料。本线路工程位于乐昌市梅花镇，属于重冰区，基准设计覆冰厚度30 mm。

3.3 设计覆冰厚度

根据规程[4]要求，330 kV及以下架空送电线路采用离地15 m高15年一遇标准冰厚，限于乐昌高山站覆冰资料仅一年，无法以此进行频率分析获得线路所需设计覆冰厚度。本项研究依据冰区的划分，并结合线路工程走向与当地冬季主导风向(NEE)的关系，最终确定了设计覆冰厚度，成果见表2。

表2 线路设计覆冰厚度划分

3.4 造价分析

根据广东地区送电线路工程设计资料测算，覆冰厚度增加对杆塔的承受能力要求很高，当导线覆冰厚度由10 mm增加至20 mm时，杆塔承受荷载大幅增加，其中垂直荷载增加约50%，相应的单基杆塔材料重量增加约120%；当导线覆冰厚度由10 mm增加至30 mm时，杆塔垂直荷载增加约120%，杆塔材料重量增加约240%。如果考虑线路能够抵御极端天气条件，线路的设计标准必然需要提高，线路的造价也将大幅上升，在其他条件相同的情况下，按20 mm覆冰设计的线路造价约是10 mm覆冰的1.8倍，按30 mm覆冰设计的线路造价是10 mm覆冰的2.6倍。

4 讨论

本文采用当地主导风向研究线路设计覆冰厚度问题，实际上是从宏观角度来研究区域地形对覆冰厚度的影响。依据这个思路，将来在确定设计覆冰厚度时应加强线路沿线踏勘、调查、访问以及现场观测，研究微地形对覆冰厚度的影响，将宏观问题微观化，从微观角度来研究微观问题，最终实现解决宏观问题的目的。

5 结论与建议

送电线路走向与覆冰时风向夹角的大小对覆冰厚度的影响可达10 mm量级，根据风向与线路走向的关系合理确定设计覆冰厚度，对降低工程造价及提高安全性具有积极意义。

建议在送电线路位于覆冰影响严重的地区设置南-北、东-西、东南-西北、东北-西南四个方向的导线，展开覆冰观测，提高设计覆冰厚度的精度。

[1]廖毅，潘春平，周冰．广东电网冰灾事故分析与应对措施[J]．广东输电与变电技术，2008，5(48)．

[2]黄强，王家红，欧名勇．2005年湖南电网冰灾事故分析及其应对措施[J]．电网技术，2005，29(24)．

[3]Q/CSG 11503-2008，中重冰区架空输电线路设计技术规定(暂行)[S]．

[4]DL/T 5158-2002，电力工程气象勘测技术规程 [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，山东成武人，硕士，工程师，主要从事电力工程水文气象勘测工作。