滇东及滇东北地区电线覆冰模型研究_张怀孔
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2 覆冰模型研究
以往的研究 表明 :在雨淞 、 雾淞或湿雪等 天气状 况下 , 大气的温度 、 湿度 、 风速等气象 要素对电线覆冰的形成 、 维持和加强有相当大 的作用 。只有在适 当的天气条件 下 , 电线覆冰 才能形成并成长而导致覆冰灾害事故 。
在滇东及滇 东北地区 , 雨淞 、 雾淞 、 雪淞 和混合冻结均是电线覆冰的表现形式 , 而所发 生电线覆冰事故主要表现为有雨淞出现的混合 冻结 。 可见 , 雨淞是区域内电 线覆冰事故的主 要成因 。因此 , 我们在覆冰模型的研究过程中 , 主要以雨淞覆冰模型为基础 , 试用了多种模型 、 多种参数进行计算 , 并与实地考查成果进行对 比检验 , 从而选择出比较适合滇东及滇东北覆 冰特性及覆冰严重程度的模型 。 2. 1 覆 冰模 型的 建立
滇东及滇东北地区是云南省电线覆冰重 、 特 重 、 超重冰区的主要分布地区 , 也是电线覆冰灾 害事故发生的主要地区 。在南方电网重点攻关项 目 “滇东及滇东北地区输电线路覆冰区划研究 ” 中 , 我们对该地区进行了覆冰模型研究 , 构建了 较为适合该地区的覆冰模型 , 在一定程度上解决 了缺乏实测覆冰资料的问题 , 并能按照工程的需 要计算出不同背景下的电线覆冰情况 。
*收稿日期 :2007-05-14 作者简介 :张怀孔 (1971-), 男 , 工程师 , 主要从事火力发电厂及输 、 变电工程的水文 、 气象研究。
40
岩土工程 勘测
滇东及滇东北地区电线覆冰模型研究
1. 2 电 线覆 冰特 性 电线覆 冰按冰 凌的 性质 一般 可分为 雨淞 、
雾淞 、 雪淞及混合 冻结四类 。 本区冬季常受到 昆明准静止锋的影响 , 当准静止锋比较稳定时 容易形成雾 , 在连续雾天里电线上所结的雾淞 冰体比较疏松 , 密 度较小 。 当 准静止锋不稳定 时 , 容易出现毛毛雨 , 常形成雨淞或混合冻结 , 所结冰体结实 , 密 度也较大 。 而当湿雪粘附在 物体表面并随着气温的降低发生冻结后 , 形成 雪淞。雨淞、 雾淞 、 雪淞及混合冻结均是本区 电线覆冰的基本成因 , 其中雨淞和雾淞形成的 混合冻结往往能造成严重的线路覆冰事故 。
[ 5] K athleen F. Jones. Ron Tho rkildson and N ea l Lo tt, NESD IS T echnical Report 2002-01, The deve lopm ent of a U. S. c lim a to logy of ex trem e ice loads, N a tiona l C lim atic D ata Cente r, A shev ille, N. C. , U. S. , 2002.
考虑到研究区域地处低 纬高原 , 电线覆冰 主要发生在冬季且多为过冷却水滴造成 , 所以 我们以 Ka th leen F. Jones提出的 简易模型为基 础 , 结合滇东及滇东北 22个气象站最冷月 (1 月份 ) 的气象观测资料 , 构建了如下所示的覆 冰模型 :
N
∑ Req =ρ1i π j =1 [ (0.1ρ0P j )2 +(K VjW j )2 ] 1 /2
[ 3] 蒋兴良 , 易辉. 输电线路覆冰及 防护 [ M ] . 北京 : 中国电力出版社 , 2002.
[ 4] K athleen F. Jones. A Sam ple m ode l for freezing rain ice loads, P roceeding s o f he 7 th internationalW o rkshop on atm osphe ric icing o f struc ture, 1996.
图 2 通过订正后的覆冰分布图
图 2中覆冰厚度按 4级的标准分类。统计 计算得到订正结果与实际考察覆冰厚度之间的 差值在 0 ～ 5mm 的地区达 到了总面 积的 69%, 差值在 5 ～ 10mm 的地区达到了总面积的 23%, 而差值 在 10 ～ 15mm 的 仅占 地 区 占总 面 积的 0.08%, 全区平均差 值为 ±3.3mm。 订 正后的 覆冰区划图比较符合实际 。
[ 6] Jespe r Ah lberg, Pow er M odelling of Ice S to rm s and their Impact on a part o f the Sw edish T ransm ission N e two rk, M aste r thesis Sep tember 2006, E le ctric Pow er Sy stem s, XR-EE-ES, 2006:12
滇东及滇东北地区电线覆冰模型研究
岩土工程 勘测
滇东及滇东北地区电线覆冰模型研究
张怀孔
(云南省电力设计院 , 云南 昆明 650011)
摘要 :基于对滇东及滇东北地区 电线覆冰 特性研 究和对国 内外覆 冰模型 的分析 , 构 建出较 为适合 研究 区 域的覆冰模型 。 利用气象 数据对 模型 进行计 算 , 并通 过覆 冰历史 记录 和调 查资 料对 计算 结果 进行 订正 , 从而应用于电线覆冰区 划 。 关键词 :覆冰模型 ;覆冰区划 ;等径冰厚 。 中图分类号 : TU 12 文献标志码 :A 文章编号 : 1671-9913 (2007) 04-0040-03
The R esearch O nM odel of Ice-coating of Transm ission L ine in East and N orth-east of Yunnan
ZHANG H uai-kong
(Y unnan E lectric PowerD esign Institute, Kunm ing 650011, China)
在覆冰模型的建立中 , 充分考 虑了覆冰的 形成条件 。例如 , 假 设当最低气温 低于平均温 度的 情况下发 生凝结 , 其风速取 为最冷月 (1 月 ) 的平均风速 (此风速易于最大覆冰量的形
41
滇东及滇东北地区电线覆冰模型研究
岩土工程 勘测
成 ), 并假设落在线路上的水全部均匀地在线路 上发生冻结而形成圆柱形的覆冰等 。 这些形成 条件都较为理想化 , 但在实际情况中电线结冰 仍是一个非常复杂的大气物理问题 , 所以我们 在没有考虑 “微地形 、 微气象 ” 因素的情况下 , 得到的理论计算结果与实际考察值之间仍有较 大的出入 , 差值大于 ±10mm 的地区占总研究区 域面积的 20%左右 。 因此有必要对覆冰模型的 计算结果加以订正 。
Ab strac t:T he a rtic le is attem pt to propo se a m ore app ropriate m ode l o f ice-coating on transm ission line in specific a rea based on the study of cha racte ristics of ice-coa ting of transm ission line in east and no rtheastY unnan prov ince a s w ell as the ana ly sis on national /interna tiona l achievem ent in sam e fie ld.T he m ode l is app lied in the ca lcula tion on m eteorologica l da ta in th is a rticle while the resu lt of the ca lcula tion, adjusted accord ing to the histo rical record and re levant su rvey, is supposed to be applied in the area m apping o f ice-co ating of transm ission line. K ey word s:m ode l of ice-coa ting; a rea m apping of ice-coating; equiva l radia l ice thickness.
订正主要根据区域内已建线路的设计运行 资料及区域冻结和灾害史料 , 以及多数覆冰较 重地带一 般具有 的 “微地 形 、 微气 象 ” 特征 。 订正后的结果见图 2。
国 、 加拿 大等 国家已 经多次 应用并 较为成 熟 。 而在国内却还未见到实例 。 我们借助于专门的 课题研究项目 , 对这 一研究覆冰的方法进行了 大胆的尝试 , 希望通 过这种新方法能够为我国 的覆冰研究带来一种新的思路 。
利用覆冰 模 型计 算 出来 的 结 果虽 与 考 察 结果有一些出入 , 但经过海拔高程及大气环 流 、 “微地 形 、 微 气 象 ” 条 件 的 订正 , 其 结 果能够反映 出滇 东 及滇 东北 地区 电 线覆 冰 的 特点 。
我们的研究表明 对于电线覆冰这一极为复 杂的大气物理过程而言 , 必须将覆冰模型与实 际考察结合起来研究 , 在大量考察和统计分析 的基础上 , 对覆冰模型 计算结果进行 订正 , 才 能得到相对客观 、 合理的成果 。
变系数 , 通过实际考察的覆冰资料与 22个气象 站的气象观测资料反算而得 (K =0.0013)。 下 标 j表示第 j小时的值 , 而 N 表示冻雨的持续时 间 (h)。
公式中 Req不依赖于温度是因为已经假定了 在覆冰过程中 , 所有的冷却雨滴均形成了覆冰 ; R eq不依赖于电线直径是因为已经假定了等径的 冰均匀覆在电线上 ;而液态水含量 W 用降水强 度 P 来表示 , 是通过水滴下落速度转换的结果 , 这里采用了水滴下落速度与降水强度 P 的关系 VT =4. 15P0.154 。 2.2 覆冰模型的计算结果
考虑海拔高程及其它地理因素的 影响 , 在 研究区域内对气象资料进行 细化分析 , 然后应 用上节构建的覆冰模型公式计算得到滇东及滇 东北 22个气象站冬季最冷月的覆冰量 。 从而得 到区域内最冷月覆冰分布 , 见图 1。
图 1 覆冰模型计பைடு நூலகம்的覆冰分布图
由图 1 可见 , 重冰区主要分布 于滇东北的 金沙江东岸水汽较充沛的高 海拔山岭地带 , 镇 雄 、 威信一带及乌蒙山 以东地区 , 以及滇东的 师宗 、 罗平 、 富源 、 宣威与贵州省交界地区等 , 这和野外考察结果相同 。 2. 3 计算 结果 的订 正和 应用
3 结语
通过覆冰模型对区域进行覆冰区划 , 在美
参考文献 :
[ 1] 王守礼 , 李家垣 , 等. 云南高海拔地 区电线覆冰 问 题研究 [ M ] . 昆明 :云南科技出版社 , 1993.
[ 2] 贵州省电力工业局 , 贵州省气象科 学研究所. 覆 冰 文集 [ C] . 贵阳 :贵 州新华印刷厂 , 1992.
式中 , Req 表示电线等径 覆冰的厚度 (cm ), ρi 为雨淞的密度 , 取 0.9g /cm 3, ρ0是液态水的密 度 , 取 1.0g /cm 3;Pj 为 降 水 强 度 (mm /hr); W j =0.067 P0. 846 (g /m3 ), 称为饱和空气中的液 态水含量 ;Vj代表覆冰时 风速 (m /s);K 是可
1 区域气候特征及覆 冰特性
1. 1 气 候特 征 滇东及 滇东北 地区 属低 纬度高 海拔 地区 ,
相对高差大 , 地形复杂 , 独特的地 理位置和地 形特征形成了其鲜明的气候 特征 , 主要表现在 以下三个方面 :一是受 复杂地形地貌 影响 , 立 体气候特征明显 , 具有寒带 、 温带 、 亚热带等 多种气候类型 , 气候 垂直变化比水平变化更为 显著 ;二是复杂地形 和特殊地理位置导致各种 天气系统交替作用 , 受 西南季风影响 , 形成干 湿季节分明的降雨特征 , 汛期降雨量 多 、 强度 大 , 而且降水的时空分 布极不均匀 , 各地差异 明显 ;三是该地区是 西北利亚冷空气入侵云南 省的重要通道 , 冬春昆明准静止锋常摆动于此 , 多低温阴雨 , 加之地形复杂 , 易造成电线覆冰 。
以往的研究 表明 :在雨淞 、 雾淞或湿雪等 天气状 况下 , 大气的温度 、 湿度 、 风速等气象 要素对电线覆冰的形成 、 维持和加强有相当大 的作用 。只有在适 当的天气条件 下 , 电线覆冰 才能形成并成长而导致覆冰灾害事故 。
在滇东及滇 东北地区 , 雨淞 、 雾淞 、 雪淞 和混合冻结均是电线覆冰的表现形式 , 而所发 生电线覆冰事故主要表现为有雨淞出现的混合 冻结 。 可见 , 雨淞是区域内电 线覆冰事故的主 要成因 。因此 , 我们在覆冰模型的研究过程中 , 主要以雨淞覆冰模型为基础 , 试用了多种模型 、 多种参数进行计算 , 并与实地考查成果进行对 比检验 , 从而选择出比较适合滇东及滇东北覆 冰特性及覆冰严重程度的模型 。 2. 1 覆 冰模 型的 建立
滇东及滇东北地区是云南省电线覆冰重 、 特 重 、 超重冰区的主要分布地区 , 也是电线覆冰灾 害事故发生的主要地区 。在南方电网重点攻关项 目 “滇东及滇东北地区输电线路覆冰区划研究 ” 中 , 我们对该地区进行了覆冰模型研究 , 构建了 较为适合该地区的覆冰模型 , 在一定程度上解决 了缺乏实测覆冰资料的问题 , 并能按照工程的需 要计算出不同背景下的电线覆冰情况 。
*收稿日期 :2007-05-14 作者简介 :张怀孔 (1971-), 男 , 工程师 , 主要从事火力发电厂及输 、 变电工程的水文 、 气象研究。
40
岩土工程 勘测
滇东及滇东北地区电线覆冰模型研究
1. 2 电 线覆 冰特 性 电线覆 冰按冰 凌的 性质 一般 可分为 雨淞 、
雾淞 、 雪淞及混合 冻结四类 。 本区冬季常受到 昆明准静止锋的影响 , 当准静止锋比较稳定时 容易形成雾 , 在连续雾天里电线上所结的雾淞 冰体比较疏松 , 密 度较小 。 当 准静止锋不稳定 时 , 容易出现毛毛雨 , 常形成雨淞或混合冻结 , 所结冰体结实 , 密 度也较大 。 而当湿雪粘附在 物体表面并随着气温的降低发生冻结后 , 形成 雪淞。雨淞、 雾淞 、 雪淞及混合冻结均是本区 电线覆冰的基本成因 , 其中雨淞和雾淞形成的 混合冻结往往能造成严重的线路覆冰事故 。
[ 5] K athleen F. Jones. Ron Tho rkildson and N ea l Lo tt, NESD IS T echnical Report 2002-01, The deve lopm ent of a U. S. c lim a to logy of ex trem e ice loads, N a tiona l C lim atic D ata Cente r, A shev ille, N. C. , U. S. , 2002.
考虑到研究区域地处低 纬高原 , 电线覆冰 主要发生在冬季且多为过冷却水滴造成 , 所以 我们以 Ka th leen F. Jones提出的 简易模型为基 础 , 结合滇东及滇东北 22个气象站最冷月 (1 月份 ) 的气象观测资料 , 构建了如下所示的覆 冰模型 :
N
∑ Req =ρ1i π j =1 [ (0.1ρ0P j )2 +(K VjW j )2 ] 1 /2
[ 3] 蒋兴良 , 易辉. 输电线路覆冰及 防护 [ M ] . 北京 : 中国电力出版社 , 2002.
[ 4] K athleen F. Jones. A Sam ple m ode l for freezing rain ice loads, P roceeding s o f he 7 th internationalW o rkshop on atm osphe ric icing o f struc ture, 1996.
图 2 通过订正后的覆冰分布图
图 2中覆冰厚度按 4级的标准分类。统计 计算得到订正结果与实际考察覆冰厚度之间的 差值在 0 ～ 5mm 的地区达 到了总面 积的 69%, 差值在 5 ～ 10mm 的地区达到了总面积的 23%, 而差值 在 10 ～ 15mm 的 仅占 地 区 占总 面 积的 0.08%, 全区平均差 值为 ±3.3mm。 订 正后的 覆冰区划图比较符合实际 。
[ 6] Jespe r Ah lberg, Pow er M odelling of Ice S to rm s and their Impact on a part o f the Sw edish T ransm ission N e two rk, M aste r thesis Sep tember 2006, E le ctric Pow er Sy stem s, XR-EE-ES, 2006:12
滇东及滇东北地区电线覆冰模型研究
岩土工程 勘测
滇东及滇东北地区电线覆冰模型研究
张怀孔
(云南省电力设计院 , 云南 昆明 650011)
摘要 :基于对滇东及滇东北地区 电线覆冰 特性研 究和对国 内外覆 冰模型 的分析 , 构 建出较 为适合 研究 区 域的覆冰模型 。 利用气象 数据对 模型 进行计 算 , 并通 过覆 冰历史 记录 和调 查资 料对 计算 结果 进行 订正 , 从而应用于电线覆冰区 划 。 关键词 :覆冰模型 ;覆冰区划 ;等径冰厚 。 中图分类号 : TU 12 文献标志码 :A 文章编号 : 1671-9913 (2007) 04-0040-03
The R esearch O nM odel of Ice-coating of Transm ission L ine in East and N orth-east of Yunnan
ZHANG H uai-kong
(Y unnan E lectric PowerD esign Institute, Kunm ing 650011, China)
在覆冰模型的建立中 , 充分考 虑了覆冰的 形成条件 。例如 , 假 设当最低气温 低于平均温 度的 情况下发 生凝结 , 其风速取 为最冷月 (1 月 ) 的平均风速 (此风速易于最大覆冰量的形
41
滇东及滇东北地区电线覆冰模型研究
岩土工程 勘测
成 ), 并假设落在线路上的水全部均匀地在线路 上发生冻结而形成圆柱形的覆冰等 。 这些形成 条件都较为理想化 , 但在实际情况中电线结冰 仍是一个非常复杂的大气物理问题 , 所以我们 在没有考虑 “微地形 、 微气象 ” 因素的情况下 , 得到的理论计算结果与实际考察值之间仍有较 大的出入 , 差值大于 ±10mm 的地区占总研究区 域面积的 20%左右 。 因此有必要对覆冰模型的 计算结果加以订正 。
Ab strac t:T he a rtic le is attem pt to propo se a m ore app ropriate m ode l o f ice-coating on transm ission line in specific a rea based on the study of cha racte ristics of ice-coa ting of transm ission line in east and no rtheastY unnan prov ince a s w ell as the ana ly sis on national /interna tiona l achievem ent in sam e fie ld.T he m ode l is app lied in the ca lcula tion on m eteorologica l da ta in th is a rticle while the resu lt of the ca lcula tion, adjusted accord ing to the histo rical record and re levant su rvey, is supposed to be applied in the area m apping o f ice-co ating of transm ission line. K ey word s:m ode l of ice-coa ting; a rea m apping of ice-coating; equiva l radia l ice thickness.
订正主要根据区域内已建线路的设计运行 资料及区域冻结和灾害史料 , 以及多数覆冰较 重地带一 般具有 的 “微地 形 、 微气 象 ” 特征 。 订正后的结果见图 2。
国 、 加拿 大等 国家已 经多次 应用并 较为成 熟 。 而在国内却还未见到实例 。 我们借助于专门的 课题研究项目 , 对这 一研究覆冰的方法进行了 大胆的尝试 , 希望通 过这种新方法能够为我国 的覆冰研究带来一种新的思路 。
利用覆冰 模 型计 算 出来 的 结 果虽 与 考 察 结果有一些出入 , 但经过海拔高程及大气环 流 、 “微地 形 、 微 气 象 ” 条 件 的 订正 , 其 结 果能够反映 出滇 东 及滇 东北 地区 电 线覆 冰 的 特点 。
我们的研究表明 对于电线覆冰这一极为复 杂的大气物理过程而言 , 必须将覆冰模型与实 际考察结合起来研究 , 在大量考察和统计分析 的基础上 , 对覆冰模型 计算结果进行 订正 , 才 能得到相对客观 、 合理的成果 。
变系数 , 通过实际考察的覆冰资料与 22个气象 站的气象观测资料反算而得 (K =0.0013)。 下 标 j表示第 j小时的值 , 而 N 表示冻雨的持续时 间 (h)。
公式中 Req不依赖于温度是因为已经假定了 在覆冰过程中 , 所有的冷却雨滴均形成了覆冰 ; R eq不依赖于电线直径是因为已经假定了等径的 冰均匀覆在电线上 ;而液态水含量 W 用降水强 度 P 来表示 , 是通过水滴下落速度转换的结果 , 这里采用了水滴下落速度与降水强度 P 的关系 VT =4. 15P0.154 。 2.2 覆冰模型的计算结果
考虑海拔高程及其它地理因素的 影响 , 在 研究区域内对气象资料进行 细化分析 , 然后应 用上节构建的覆冰模型公式计算得到滇东及滇 东北 22个气象站冬季最冷月的覆冰量 。 从而得 到区域内最冷月覆冰分布 , 见图 1。
图 1 覆冰模型计பைடு நூலகம்的覆冰分布图
由图 1 可见 , 重冰区主要分布 于滇东北的 金沙江东岸水汽较充沛的高 海拔山岭地带 , 镇 雄 、 威信一带及乌蒙山 以东地区 , 以及滇东的 师宗 、 罗平 、 富源 、 宣威与贵州省交界地区等 , 这和野外考察结果相同 。 2. 3 计算 结果 的订 正和 应用
3 结语
通过覆冰模型对区域进行覆冰区划 , 在美
参考文献 :
[ 1] 王守礼 , 李家垣 , 等. 云南高海拔地 区电线覆冰 问 题研究 [ M ] . 昆明 :云南科技出版社 , 1993.
[ 2] 贵州省电力工业局 , 贵州省气象科 学研究所. 覆 冰 文集 [ C] . 贵阳 :贵 州新华印刷厂 , 1992.
式中 , Req 表示电线等径 覆冰的厚度 (cm ), ρi 为雨淞的密度 , 取 0.9g /cm 3, ρ0是液态水的密 度 , 取 1.0g /cm 3;Pj 为 降 水 强 度 (mm /hr); W j =0.067 P0. 846 (g /m3 ), 称为饱和空气中的液 态水含量 ;Vj代表覆冰时 风速 (m /s);K 是可
1 区域气候特征及覆 冰特性
1. 1 气 候特 征 滇东及 滇东北 地区 属低 纬度高 海拔 地区 ,
相对高差大 , 地形复杂 , 独特的地 理位置和地 形特征形成了其鲜明的气候 特征 , 主要表现在 以下三个方面 :一是受 复杂地形地貌 影响 , 立 体气候特征明显 , 具有寒带 、 温带 、 亚热带等 多种气候类型 , 气候 垂直变化比水平变化更为 显著 ;二是复杂地形 和特殊地理位置导致各种 天气系统交替作用 , 受 西南季风影响 , 形成干 湿季节分明的降雨特征 , 汛期降雨量 多 、 强度 大 , 而且降水的时空分 布极不均匀 , 各地差异 明显 ;三是该地区是 西北利亚冷空气入侵云南 省的重要通道 , 冬春昆明准静止锋常摆动于此 , 多低温阴雨 , 加之地形复杂 , 易造成电线覆冰 。