设计用气象条件

n
n
n
n v2iv10i v2i v10i
i1
i1
i1
ni n1v2 2i (i n1v2i)2ni n1v120i (i n1v10i)2
风速的次时换算系数
地区 A B
应用范围
华 北 0.822 7.82 北京、天津、河北、山西、河南、内蒙、关中、汉中 东 北 1.04 3.20 辽宁、吉林、黑龙江 西 北 1.004 2.57 陕北、甘肃、宁夏、青海、新疆、西藏 西 南 0.751 6.17 用于贵州、云南 四 川 1.25 0 限于四川 湖 北 0.732 7.00 湖北、江西 湖 南 0.68 9.54 广 东 1.03 4.15 广东、广西、福建、台湾 江 苏 0.78 8.41 上海、江苏 山 东 0.855 5.44 山东、安徽 浙 江 1.262 0.53 限于浙江
80 90
1.17465 1.18536 1.19385 1.20649
0.55208 0.55477 0.55688 0.55860
从30而
1.11238
0.53622
100
1.20649
0.56002
35 40 45
111...111245811438725vRb000... 5554440361 a363420lnln1250R 500000R 1
离地面达到一定高度时，风速不再受地面粗糙度的影响， 这一高度称为梯度风高度，相应风速称为梯度风速。A、B、 C、D四类地面粗糙度地区的梯度高度分别为300m、350m、 450m和550m。
A、B、C、D四类地区的截断高度分别为5m、10m、 15m和30m，此高度以下的风速与截断高度处的风速相同。
（2）风速的重现期计算 设年最大风速 v 的概率符合极值Ⅰ型分布，即
F(v)eea(vb) F ( v ) e x p e x p a ( v b )
式中
a b
——分分布布的的位尺置度参参数数，。a 即1.2分82布55的；众值。b0.57a722；
μ、σ—分别为随机变量v的均值和标准差。
陆上少见，见时可使树木拔出，建 筑物损坏较重。
11 暴风 28.5～32.6 30.6 11.5 16.0 汽船遇之极危险。
陆上很少，有则必有广泛破坏。
12 飓风 32.7～36.9 34.8 14.0 —
海浪滔天，能见度严重受到影响。
陆上绝少见，其摧毁力极大。
（1）风速的次时换算
欲将定时4 次2min平均风速v2换算成自记10min 时
陆地物征象
0 无风 10～. 0风.2 级的0.1视力鉴别方海面法平静，。 见表3−3。
静、烟直立。
1 2
0.5m/s的风速相当于几级风？ 5、10、15、35m/s的风速呢？ 软风
轻风
0.3～1.5 1.6～3.3
0.9
0.1
0.1
微波如鱼鳞状，没有浪花。一般渔船正 好使舵。
烟能表示风向，但风向标不能转动。
大跨越基本风速：如无可靠资料，宜将附近陆上输电线路 的风速统计值，换算到跨越处历年大风季节平均最低水位以 上10m处，并增加10%，考虑水面影响再增加10%后选用。 大跨越的基本风速，不应低于相连接的陆上输电线路的基本 风速。
【例3−2】某地区1905～1957年之间48年（中间缺5年）的 20m高度自记10min年最大风速值如表3−8所示，试求该地区设 计高度15m处30年、50年重现期的最大设计风速，地面粗糙度 等级按 B 类考虑。
2.5 0.2 0.3 渔船张帆时可行2～。
人面感觉有风，树叶有微响，风向 标能移动。
3 微风 32.4.～风5.4 速的4.4测0量.6 方1.法0 ：渔船自感觉记簸动1,0可m随风i移n行时5～。距；风压树叶板和微一枝摇天动不观息，测旌旗4展开。
次的2 min平均。需要进行风速的次时换算。 4 和风
2、注意：
绝缘子串的倒挂等。
4 历年①最气低气象温资月料的应平均选气用温线路附近计1算0架0k空m以线和内杆的塔气安象装、台检（修站的）气象的参记数录之。一。
5
最高气温月的最高平均气温
计算导线的发热和温升。
②当此范围内的气象台（站）较少时，可以扩大搜集地区范围或向省
6 级最气大象风台速及搜相集应，月并的平应均加气强温对电业考悬、垂虑串架邮的空电风线、偏和。铁杆塔路强和度军的事基部本条门件等，非也专用于业检气查象架单空线、
3. 大跨越： 指跨越通航大河流、湖泊或海峡等，因档距较大（在 1000m 以上）或杆塔较高（在100m以上），导线选型或杆塔 设计需特殊考虑，且发生故障时严重影响航运或修复特别困 难的耐张段。
风
力 等
名称
级
相当风速（m/s）
海面物征象
一般 最高
范 围 二、中值最（浪大m高）设（浪m高计） 风速的确海岸定渔船动态
【解】（1）计算样本中的48个年最大风速的均值和标准差
地面粗糙度等级的风速高度换算公式。
架空输电线路的最大设计风速，应按基本风速和线路的 设计高度确定。线路的设计高度应为架空线的平均高度。设 计初期无具体数据时，对110kV~330kV线路，下导线的平均 高度一般可取15m；500kV~750kV线路，下导线的平均高度 一般可取20m；1000kV导线的平均高度一般可取30m；大跨 越除外。
大可。折毁树枝，2人向前行感觉阻力甚
9 烈v风10；20②.8～高24.4度2换2.6算7。.0 ③10.重0 现汽船期航行计困难算。 ：需要根据3动0建。年筑物（有小或损，5烟0囱年顶盖）和平瓦移
一遇的重现期，经过概率计算得到最大设计风速值。 10 狂风 24.5～28.4 26.5 9.0 12.5 汽船航行颇危险。
电压等级 （kV）
110～330
500、750
1000
重现期（年）
30
50
100
第二节 气象参数值的选取
一、气象条件的重现期
2. 基本风速： （1）10min 时距平均的年最大风速为样本； （2）采用极值Ⅰ型分布作为概率模型； （3）统计风速的高度：一般线路取离地面10m，大跨越取 离历年大风季节平均最低水位以上10 m。
其他工况的风速，无需进行高度换算。
5．基本风速的一般规定
110～330 kV输电线路的基本风速，不应低于23.5m/s。 500 ～1000kV输电线路的基本风速，不应低于27 m/s。必要时 还宜按稀有风速条件进行验算。
山区输电线路的基本风速，宜采用统计分析和对比观测 等方法，由邻近地区气象台站的气象资料推算，并应结合实 际运行经验确定。当无可靠资料，应比附近平原地区的Biblioteka Baidu计 值提高10%。
5.5～7.9
6.7 1.0 1.5 渔船满帆时,可使渔船倾斜一方。
能吹起地面尘土和纸张，树的小枝 摇动。
5 劲风 83～.1设0.7 计高9.4度2：.0 导2线.5 的渔船平收帆均（即高收去度帆之。一节1）1。0～33波0有。k叶V的线小树路摇摆一，内般陆的为水面有小
6 7
15m; 500～750kV线路一般为20m。需要进行风速的高度换算。 强风 10.8～13.8 12.3 3.0 4.0 渔船加倍收帆,捕渔需注意风险。
第二节 气象参数值的选取
一、气象条件的重现期
1. 气象条件的重现期：是指该气象条件“多少年一遇”，
如年最大风速超过某一风速vR 的强风平均每 R 年发生一次， 则R 即为风速vR的重现期。GB 50545-2010《 110 ～750 kV架 空输电线路设计规范》、 GB 50665-2011《 1000 kV 架空输 电线路设计规范》规定了不同电压等级线路和大跨越的基本 风速、设计冰厚的重现期，见下表：
7 位地的区调最查多风搜向集及工其作出现，频所率得结果还用应于架交空有线关的气防振象、单防位腐鉴及绝定缘。的防污设计。
③必要时应进行实地考查，架访空问线和当杆地塔群强众度的。设计依据，计算架空线的最大弧垂，
8 覆冰④厚若度 沿线气象台（站）的记验算录不存均在匀很覆（大脱差）异冰且时架线空路线较的长不平（衡10张0力km、以上上下）层
4）引起风偏，悬垂绝缘子串偏摆，导线间及与杆塔构件间、 边坡间的空气间距减小而发生闪络
搜集内容
用途
1 二最、高主气温要气象资料的搜集计安全算内距架离空容。线的最 大弧垂 ，保证对 地或跨越物具有 一定的
2 最低气温
计算架空线可能产生的最大应力，检查架空线的上拔、 悬垂绝缘子串的上扬等。
微风振序号
3 1、平主均气要温气象资料的搜集内容及动用的途防见振表设3计-条1。件，计算内过电压下的电气间距，耐张
有关，可查表3-6 。
重n 现期为 Rc1年，说明大c2 于某一风n速 vR 的强c风1 的发生概c2率为
1/R ，则有
10 15 20 25
0.9497
1 1.02057 1F (v)1e 1.06283 R 1.09145
0.4952 0.5182 R 0.52355 0.53086
60 ea 7(v 0R b)
1.24292 1.25880 1.26851
0.56878 0.57240 0.57450
50
1.16066
0.54853
∞
1.28255
0.57722
（3）风速的高度换算
1）地面粗糙度和梯度风速
在大气边界层内，风速随离地面高度增加而增大。其变 化规律主要取决于地面粗糙度。GB 50009-2012《建筑结构荷 载规范》将地面粗糙度等级划分为A、B、C、D 四类。A类 指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠等，B类指空旷田野、 乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇，C类指有密集建 筑群的城市市区，D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市 区。
风速高度变化系数：
h 10
z
其中z为粗糙度指数，β 为修正系数，二者与地面粗糙度等级有关。
根据《建筑结构荷载规范》折算的 z、 列于表3−7中。
表3 − 7
粗糙度指数z和修正系数β
粗糙度等级
A
B
C
D
z
0.12
0.15
0.22
0.3
1.1331
1.000
0.7376
0.5119
风仪高度换算为标准高度的基准风速公式，实际是B类
时，应考虑分为若干气象区段。架空线间的接近距离等。
9 雨数天⑤、对雾附凇近天、已雪有天线的路持的续小运时行经计验算电，晕应损当失给的基予本足数够据的。重视。
10 平均雷电日数（或小时数）
防雷设计的依据。
11 土壤冻结深度
用于杆塔基础设计。
12
常年洪水位及最高航行水位、相 应气温
用于确定跨越杆塔高度，验算交叉跨越距离。
疾风 13.9～17.1 15.5 4.0 5.5 渔船不再出港，在海者下锚。
大树枝摇动，电线呼呼有声，举伞 困难。
全树摇动，大树枝弯下来，逆风步 行感觉不便。
4. 最大设计风速的选取步骤：①次时换算：将v 转换成 8 大风 17.2～20.7 19.0 5.5 7.5 所有近海渔船都要靠港，停留不出。
由于搜集来的年最大风速样本是有限的，需要用有限样 本的均值 v 和标准差 s 作为 μ 和 σ 的近似估计。均值 v 和标 准差 s 为:
v
1 n
n i 1
vi
s n11in1(vi v)2
此时，尺度参数和位置参数分别按下二式取值
a c1 s
b v c2 a
式中 c1、 c2 —修正系数，与样本中的年最大风速的个数 n
2）基准风速：标准高度10m时测得的10min年最大风速。
风仪高度 h0 不同于标准高度时，需将风仪风速 vf 换算为基准
风速 v0 ，计算公式为
10 0.15
v0
vf
h0
3）风速的高度换算
在输电线路涉及的近地面范围内，风速的高度变化基本
符合指数律，高度 h 的风速 vh 可用下面公式计算：
vh v0
距平均风速v10，需要有两种观两测种方观法测的方平法的行第测i对量平记行录观测，记然录后值
通过相关分析次建时立换二算者系之数 间的回归方程式。常用的是一元线
性回归方程(最小二乘法）：
n
v10Av2B Bv10Av2
v2iv10i nv2v10
A i1 n
v22i nv22
i1
由此得到的回归方程，需经过相关检验才能应用。v10与 v2相关分别系为数两ρ种可观按测下记面录公的两平式种均计观值算测：方法的平行观测记录的总对数
架空输电线路设计
第三章 设计用气象条件
三峡大学输电线路研究所 2015.1
第一节 影响线路的主要气象参数
一、主要的气象参数及其对线路的影响
1）形成风压，产生横向荷载。使架 空线的应力增大，杆塔产生附加弯矩。
风 气 象 条 覆冰 件 三 要 素 气温
3）引起架空线舞动，使架空线相间闪络、 产生鞭击。