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风偏角的确定

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导线型号分裂数截面(mm2)直径(mm)计算重量(kg/km)JLHA1/EST-630/45*2666.5533.62059.520℃直流电阻(Ω/km)计算拉断力(N)弹性系数(N/mm2)线膨胀系数(1/℃）0.0538263200637000.0000208气象名称(运行工况)温度(℃)风速(m/s)覆冰(mm)风压不均匀系数α=平均高度处大风(工频）1554.9100.75覆冰0001内过电压(操作)1527.0201外过电压(雷电)1519.9701外过电压(雷电)15001带电作业013.3101电线风压不均匀系数α=0.75电线体形系数μSC=1.1自重比载γ1=0.03030049620.19679568冰重比载γ2=00自重加冰重γ3=0.03030049620.19679568无冰时风压比载γ4=0.07836883652.23674783覆冰时风压比载γ5=00无冰时综合比载γ6=0.08402258456.00525314覆冰时综合比载γ6=0.03030049620.19679568工频电压比载γ4Vmax=0.07836883652.23674783操作过电压比载γ4操作=0.02530171416.86485724雷电过电压比载γ4雷电=0.013820879.21230079带电作业比载γ4带电=0.0061395334.09230591工频电压单位荷载g4Vmax=操作过电压单位荷载g4操作=一、导线参数

二、主要气象条件

三、导线比载(N/m·mm2)和单位荷载(N/m)自重单位荷载g1=冰重单位荷载g2=自重加冰重单位荷载g3=无冰时风压单位荷载g4=覆冰时风压单位荷载g5=

雷电过电压单位荷载g4雷电=带电作业单位荷载g4带电=无冰时综合单位荷载g6=覆冰时综合单位荷载g6=

电线截面积，—（（覆冰时综合荷载（（无冰时综合荷载（（覆冰时风比载（（无冰时风压比载（（自重加冰重（（冰重力比载（（自重比载

))/))/))/001.0)2(625.0))/001.0625.0))/))/001.0)(9.080665.9))/180665.9

222523722421622522422132221

mmAmmmNggmmmNggmmmNAdVmmmNAdvmmmNggmmmNAdmmmNAP

SCSC



KV值的取值1塔位高差系数α=-0.05假设水平档距(m)Lh=993假设代表档距(m)LP=879工频电压下导线的应力(N/mm2)144.279操作过电压下导线的应力(N/mm2)96.417雷电过电压下导线的应力(N/mm2)94.91带电作业下导线的应力(N/mm2)94.42590℃时导线的应力(N/mm2)76.59990℃的垂直档距(m)LV+40=993工频电压下垂直档距(m)LV =881.3186602操作过电压下垂直档距(m)LV =960.2975651雷电过电压下垂直档距(m)LV =962.7843231带电作业下垂直档距(m)LV =963.58464四、90℃的垂直档距转换为各种工况下垂直档距平地取0.75，丘陵及低山取0.65～0.75，山地及大山取0.55～0.65；平地取-0.03～-0.05，丘陵及低山取-0.06～-0.08，山地及大山取-0.08～0.15；。时，取；或有覆冰时，取电线体形系数，—；，取，，取，，取；，取时：风偏计算用设计杆塔；，取，，取，，取；，取计算杆塔荷载时：电线风压不均匀系数，—，电线平均高度处的风速—电线覆冰厚度，—电线直径，—电线单位重量，—电线截面积，—（（覆冰时综合荷载（（无冰时综合荷载（（覆冰时风比载（（无冰时风压比载

1.1172.11761.05.3161.05.312775.02720120)(7.05.3175.05.312785.02720120//1))/))/))/001.0)2(625.0))/

22252372242162254

mmdmmdVVVVVVVVsmVmmmmdmkgPmmAmmmNggmmmNggmmmNAdVmmmNA

SCSC





：为塔位高差系数；；：为电线单位自重力，；及雷电条件下的张力，：为电线在工频、操作；度时的张力，：为电线



mNWNTNTWTTLLVVVV

/40

14014040绝缘子串受风面积(mm)AI=1.04绝缘子串的重力GI=100工频绝缘子串风压PI工频 =1922.58368操作绝缘子串风压PI操作 =465.5357671雷电绝缘子串风压PI雷电 =254.2953939带电作业绝缘子串风压PI带电 =112.9635872

工频绝缘子串风偏角θ =71.19722635操作绝缘子串风偏角θ =40.96922665雷电绝缘子串风偏角 θ=25.31896737带电作业绝缘子串风偏角θ =11.85913994五、悬垂绝缘子串风压PI(N)及绝缘子串重力GI(N)220kV：16片单联取0.52，双联取1.04；500kV：30片单联取0.95，双联取1.9采用合成绝缘子适用性广

六、悬垂绝缘子串摇摆角的计算(°)

；，角计算用杆塔垂直档距：为悬垂绝缘子串风偏；，角计算用杆塔水平档距：为悬垂绝缘子串风偏；：为电线的自重力，；雷电条件下的风菏载，：为电线工频、操作及；，：为悬垂绝缘子串重力；，：为悬垂绝缘子串风压

mmmNWmNPNGNPWGPPtg

VHIIVIHI



//)2/2/(

111；：绝缘子串受风面积，；，：设计采用的平均风速22/)(16**81.9

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III

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资料：关于风偏

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输电线路风偏故障是指，导线（包括绝缘子和金具）在横线路或斜线路方向风力的作用下，使导线偏离垂直地面方向，随着风力的增大，导线与杆塔构件、边坡等物体的距离缩小到一定程度时，空气间隙被击穿，形成接地短路。输电线路风偏故障一般分为对杆塔风偏放电和对边坡（或建筑物、构筑物）风偏放电两种形式。对杆塔风偏放电又分为直线杆塔风偏和耐张塔风偏两种。

1、直线杆塔风偏原因

直线杆塔风偏是指在风力作用下，绝缘子串横线路向一侧偏斜，当偏斜到一定程度时，导线或导线侧金具与杆塔构件之间的空气间隙被击穿，引起放电，形成接地故障。直线杆塔是否会发生风偏主要取决于悬垂绝缘子串摇摆角的大小和悬垂绝缘子串长度两个因素。

影响直线杆塔摇摆角的主要因素有两个：风速，垂直荷载与水平荷载之比值。

风速越大，越容易发生风偏故障，因此风速大小是风偏故障发生的最大环境原因。

垂直荷载与水平荷载的比值直接影响到直线杆塔的风偏，比值越大越不易发生风偏，反之越容易发生风偏。

个别杆塔选位不当，放在实际断面的低洼处，造成垂直荷载与水平荷载的比值偏小。

在连续上山或下山段，因导线对地距离不足或水平档距无法满足要求，在半山腰设立杆塔，造成垂直荷载与水平荷载的比值偏小。

线路杆塔迁改时由于修建公路、建筑或架设其他线路的原因，为满足交叉跨越距离，常常需要在原路径上增加杆塔或前后平移杆塔，这时就会改变原来的垂直档距及水平档距，引起垂直荷载与水平荷载的比值发生变化。尤其是增加杆塔，必然会引起相邻两侧杆塔的垂直荷载降低，如不采取相应的防风偏措施，大风天气极易造成风偏故障。

杆塔拉线在设计和埋设阶段，不仅要考虑杆塔受力情况，也要考虑塔头间隙能否满足。有时，施工时不能完全按照设计要求埋设、安装拉线，有可能使拉线对导线距离不足，在大风情况下造成导线对拉线放电。

调爬或更换绝缘子时，使绝缘子串增长，降低了摇摆角。

架空输电线路风偏计算研究

架空输电线路风偏计算研究

架空输电线路风偏计算研究

摘要：架空输电线路通常在露天环境下完成架设及投入运行，因而，常常会受到当地自然气候环境变化的影响，遭遇大风天气时，会出现杆塔塔身部位放电等状况，进而出现风偏闪络问题。架空输电线路的风偏闪络，属于架空输电线路实际运行维护期间常见的一种问题状况，因此计算风偏角，对于架空输电线路的总体设计及后期运维有着一定的积极作用。故而，本文主要介绍悬垂绝缘子串相应风偏的摇摆角计算、风速的反算过程等，对档距变化、风偏角及绝缘子串的长度等相互间的实际关系，综合研究导线风偏各种影响因素，便于今后更好地开展架空输电线路的总体设计及后期运维等各项专业性工作。

关键词：架空；输电线路；风偏；计算；

前言：

架空输电线路绝缘子串及架空输电导线，处于风荷载的作用之下，会有风偏摆动情况产生，若有带电部分在摇摆期间与杆塔间距比允许电气间隙小，则杆塔与输电导线相互间就会有放电情况出现，极易引发风偏闪络方面的事故问题，进而造成人身与设备重大事故。故而，针对常常出现的输电线路风偏故障及大风天气地区，需进行相关信息数据采集，计算输电线路的风偏故障，已经能够为线路的设计单位及维护单位等提供重要参考。架空输电线路的悬垂绝缘子串处于风荷载的作用之下会产生一定角度的偏移状况，即为一种风偏角现象。计算风偏角，对于架空输电线路总体设计及后期运维均有着至关重要的作用。鉴于此，本文主要围绕着架空式输电线路的风偏计算开展深入研究及探讨，望能够为相关专家及学者对这一课题的深入研究提供有价值的参考或者依据。

一、架空输电线路中悬垂绝缘子串的风偏角具体计算

悬垂绝缘子串的风偏角具体计算列式如下：θ=arctan[（0.5βsPj+βsWh）/（0.5Gj+Wv）]。在该列式当中，βs表示杆塔处于风荷载的作用下具体调整系数，也称风压高度变化系数；Wv、Wh表示导线作用于绝缘子串的末端垂直荷载与水平荷载；Gj表示悬垂绝缘子串自重荷载；Pj表示悬垂绝缘子串的风压。杆塔全高为60m时，单柱拉线的杆塔βs为1.8、其余杆塔βs为1.6；杆塔全高为50m时，单柱拉线的杆塔βs为1.7、其余杆塔βs为1.5；杆塔全高为40m时，单柱拉线的杆塔βs为1.6、其余杆塔βs为1.35；杆塔全高为30m时，单柱拉线的杆塔βs为1.5、其余杆塔βs为1.25；杆塔全高为20m时，单柱拉线的杆塔βs为1.0、其余杆塔βs为1.0。结合以上数据，均可借助下列计算列式获取Wv、Wh、Pj相应数据：①计算悬垂绝缘子串的风压列式：Pj=9.81×Ai×V2/16。在该列式当中，V表示所设计的风速（m/s）；Ai表示绝缘子串实际受风的面积（m2）；Pj表示悬垂绝缘子串的风压（N）；②计算绝缘子串处于导线作用之下的垂直与水平荷载列式：垂直荷载列式即为：WV=LV×g1×A+βsqT；水平荷载列式即为：Wh=Lh×g4×A。在该列式当中，q表示高差系数；T表示导线水平张力（N）；A表示导线的截面积（mm2）；g1表示导线的自重比载（N/m·mm2）；g4表示风压比载（N/m·mm2）；LV表示垂直挡距（m）；Lh表示水平挡距（m）；③计算导线档距及高差系数列式：计算高差系数列式即为q=h1/L1+h2/L2；计算垂直的档距列式即为LV=Lh+（σ/g）×（h1/L1+h2/L2）；计算导线的水平档距列式即为Lh=1/2（L1+L2）。在以上列式中，g表示计算气象条件下导线的垂直比载（N/m·mm2）；σ表示计算气象条件下导线的应力（N/mm2）；L1、L2分别表示的是相邻的前后档实际档距（m）；h1和h2分别是与相邻两档的高差（m）。若相邻两档之间无高差存在，则q=0，此时垂直荷载WV与导线的水平张力T无关，若高差系数q不为零，则垂直荷载WV与导线水平的张力T有关。

风偏计算书

风偏计算书

弧度转角度 =180/PI()*弧度

φ=atan（（P1/2+P*LH）/(G1/2+W1*LV））

P1=悬垂绝缘子风压P1=263.71119

G1=绝缘子自重G1=5237

P=各工况下导线风荷载P=4997.9125

W1=导线自重力W1=14.81

LH=水平档距LH=357

LV=垂直档距LV=342.58307

V=27

导线分裂数4

P1=9.81*A1*V*V/16

A1=绝缘子受风面积，盘径254mm取0.02㎡，单导线金具取0.03㎡

V=风速

V=27P1=263.71119

A1=0.59

P=0.625*α*μsc*βc*（d+2δ）*LH*（Kh*V）*（Kh*V）*sin²θ

α=电线风压不均匀系数

风速≥2720～27＜20

α0.610.751

跳线计算风偏角时，取1.2

μsc=电线体型系数

表面状况无冰时覆冰时

电线外径mmd＜17d≥17不论d大小μsc1.21.11.2βc=500kV线路电线作用于杆塔上的风载调整系数

基准高度风速＜2020～3030≤v＜35≥35

βc11.11.21.3

v=线路规定基准高hs处的设计风速

Kh=电线平均高度为h处的风速高度变化系数

d=电线外径

δ=电线覆冰厚度

LH=水平档距

θ=风向与电线轴间的夹角

Kh=（h/hs）α

α=与气象台地面粗糙度有关系数，一般陆地取0.16，宽水面跨越

h=风速距地面或水面的高度

hs=线路的风速基准高度

h=36Kh=1.227463

hs=10

α=0.16

Lv=Lv+40-（T+40 -T)/W1*α

T+40=40℃时导线张力

T=各种工况下导线张力

α=塔位高差系数，平地一般取-0.03～-0.05，丘陵-0.06～-0.0W1=14.81

Lv+40=383

T+40=49.22导线截面积

大风雷电内过

T=65.7949.5850.99

α=-0.08

（应力）LV=342.5831

W1=14.81

Lv+40=383

T+40=38.72导线截面积

雷电

塔头间隙尺寸的确定

塔头间隙尺寸的确定

六、塔头间隙尺寸的确定

（一）悬垂绝缘子串摇摆角计算

以上各款论述了在运行（工频）电压、操作过电压及雷电过电压作用下绝缘子片数及塔头空气间隙数值的选取，并指出这种空气间隙数值是指在规定风速下绝缘子串相应风偏后带电体对塔构所应保持的最小距离。因此，为了最终确定直线塔塔头间隙尺寸，尚必须对绝缘子串的风偏大小进行计算。

绝缘子串的风偏大小依其所产生的风偏角大小来表示。绝缘子串的风偏角可按下式计算

=tg1(aTlwGplphIHI12/2/)

= tg1(

vIHIlwGplp12/2/) (2-6-44)

式中 ——悬垂绝缘子串风偏角，（°）；

Ip——悬垂绝缘子串风压，N；

IG——悬垂绝缘子串重力，N；

P——相应于工频电压、操作过电压及雷电过电压风速下的导线风荷载，N/m；

1w——导线自重力，N/ m；

hl——悬垂绝缘子串风偏角计算用杆塔水平档距，m；

vl——悬垂绝缘子串风偏角计算用杆塔垂直档距，m；

a——塔位高差系数；

T——相应于工频电压、操作过电压及雷电过电压气象条件下的导线张力，N。

下面对公式中各参数数值的选取进行说明。

（1） 悬垂绝缘子串风压（Ip）按下式计算

PI=9.87AI162V,N （2-6-45）

式中 V——设计采用的10min平均风速，m/s;

AI——绝缘子串的受风面积，m2。单盘盘径为254mm的绝缘子，每片受风面积取0.02 m2，大盘径及双盘径者取0.03 m2。金具零件受风面积，对单导线每串取0.03 m2,对两分裂导线，每串取0.04 m2，对3～4分裂导线，每串取0.05 m2。双联绝缘子串的受风面积，可取为单联的1.5～2.0倍。