一種電力桿塔抗災(zāi)害天氣坍塌載荷計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力桿塔抗災(zāi)害天氣坍塌載荷計(jì)算方法，屬電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國國土面積幅員遼闊，地形復(fù)雜，跨越了多個(gè)溫度分布區(qū)域，因此導(dǎo)致在建設(shè)電 力輸電桿塔時(shí)往往需要經(jīng)過具有多種復(fù)雜自然條件的區(qū)域，而在這些負(fù)責(zé)自然條件中，其 中又以大風(fēng)、洪水、泥石流、凍雨等自然災(zāi)害性天氣會直導(dǎo)致輸電桿塔坍塌，因此，目前在進(jìn) 行輸電桿塔的設(shè)計(jì)中，往往需要根據(jù)建設(shè)地域的自然條件，相應(yīng)的對電力桿塔自身強(qiáng)度進(jìn) 行調(diào)整，而目前在設(shè)計(jì)或計(jì)算中，由于沒有詳細(xì)準(zhǔn)確的關(guān)于大風(fēng)、洪水、泥石流、凍雨等自然 災(zāi)害性天氣發(fā)生頻率、強(qiáng)度以及其對電桿塔增加的額外載荷的詳細(xì)計(jì)算方法，從而導(dǎo)致在 設(shè)計(jì)時(shí)，往往根據(jù)實(shí)際工作總結(jié)經(jīng)驗(yàn)或?qū)⑼ㄓ媒ㄔO(shè)參數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)引入計(jì)算系等方法進(jìn)行計(jì) 算設(shè)計(jì)，這些計(jì)算方法雖然可以一定程度上使電力桿塔抗災(zāi)害性能有所改善，但由于所使 用數(shù)據(jù)及計(jì)算方法均為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源不準(zhǔn)確、不科學(xué)，且計(jì)算方法也不規(guī)范等，也導(dǎo) 致了電力桿塔抗災(zāi)害性能提高不明顯，或造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，因此傳統(tǒng)的計(jì)算方法已不 能滿足實(shí)際設(shè)計(jì)工作及施工工作的需要，同時(shí)傳統(tǒng)的計(jì)算方法其過程較為繁瑣，規(guī)范性極 差等，也導(dǎo)致了傳統(tǒng)的計(jì)算方法難以與當(dāng)前先進(jìn)的計(jì)算機(jī)程序相結(jié)合，因此不利于電力桿 塔設(shè)計(jì)工作效率的提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明目的就在于克服上述不足，提供一種電力桿塔抗災(zāi)害天氣坍塌載荷計(jì)算方 法。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)： 一種電力桿塔抗災(zāi)害天氣坍塌載荷計(jì)算方法，具體步驟如下： 第一步，電力桿塔抗建設(shè)點(diǎn)自然災(zāi)害數(shù)據(jù)采集，對以預(yù)建設(shè)電力桿塔位置為圓心，半徑 不低于3公里的范圍內(nèi)多年間風(fēng)力、風(fēng)向、最高溫度、最低溫度、降雨量、泥石流發(fā)生次數(shù)、 霜凍時(shí)間、凍雨周期及最大凍雨量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)； 第二步，構(gòu)建極值分布函數(shù)，根據(jù)所查得的多年數(shù)據(jù)，依次構(gòu)建風(fēng)速廣義分布極值 F?、降雨量廣義分布極值、泥石流廣義分布極值凍雨廣義布極值顯?，具體 計(jì)算函數(shù)如下：


J. 其4 ^，分別為風(fēng)速、降雨量、泥石流及凍雨測定年份內(nèi)測定值平均 值：
+別為風(fēng)速、降雨量、泥石流及凍雨測定年份內(nèi)測定值最大極限 值：
分別為風(fēng)速、降雨量、泥石流及凍雨測定年份內(nèi)測定值總和； 為測定年數(shù)； 第三步，計(jì)算電力桿塔抗災(zāi)害最小載荷，電力桿塔抗災(zāi)害最小載荷與自然災(zāi)害實(shí)在在 電力桿塔的最大載荷相同，其中包括有風(fēng)載荷?χβ、雨量載荷泥石流載荷Γ??及凍 雨載荷1??，其計(jì)算方法為：
其中??為風(fēng)壓不均勻系數(shù)，if為風(fēng)壓高度系數(shù)，JT為電力桿塔材料最小屈服系數(shù)，-電 力桿塔材料應(yīng)力系數(shù)，g為風(fēng)向與電力桿塔夾角，為電力桿塔最大周長，|彳_^為電力桿 塔最小周長，F(xiàn)為電力桿塔底面積，為電力桿塔表面積，R為覆冰層厚度,?為冰密度； 第四步，抗自然災(zāi)害總載荷，結(jié)合以上計(jì)算得到的風(fēng)載荷Γ ? 雨量載荷 Jtg、泥石流載荷Ι^ι)及凍雨載荷計(jì)算得出電力桿塔在夏季^t及冬季抗自然 災(zāi)害所需最小載荷，具體計(jì)算方法如下：
第五步，選定數(shù)據(jù)，將經(jīng)過計(jì)算所得的到與117彡數(shù)值進(jìn)行比對，然后將兩者相對較 大的數(shù)據(jù)做為運(yùn)算數(shù)據(jù)引入到電力桿塔強(qiáng)度設(shè)計(jì)流程中即可。
[0005] 數(shù)據(jù)采集年份不低于3年。
[00nfi1 Μ冰巨直瘡R的彳+曾古妹I .
其中為冰密度，f$水密度。
[0007] 本發(fā)明所采用的計(jì)算方法，具有計(jì)算方法簡單易行、計(jì)算速度塊、計(jì)算所得參數(shù)準(zhǔn) 確度高的特點(diǎn)，同時(shí)還具有方便與計(jì)算機(jī)自動運(yùn)算程序相結(jié)合的特點(diǎn)，便于實(shí)現(xiàn)計(jì)算過程 自動化及標(biāo)準(zhǔn)化，從而大大提高了電力桿塔設(shè)計(jì)中抗自然災(zāi)害能力參數(shù)設(shè)計(jì)的效率及準(zhǔn)確 性，為供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理性及運(yùn)行穩(wěn)定性奠定可靠基礎(chǔ)。
【具體實(shí)施方式】
[0008] 為了方便理解，以下通過具體計(jì)算實(shí)例進(jìn)行說明，計(jì)算方法如下： 設(shè)在某海拔高度我500米的石質(zhì)山峰封頂預(yù)修剪高壓輸電桿塔，則其抗災(zāi)害天氣坍塌 載荷計(jì)算方法如下： 首先，統(tǒng)計(jì)以電力桿塔位置建設(shè)位置為圓心，半徑5公里的范圍內(nèi)多年間風(fēng)力、風(fēng)向、 最高溫度、最低溫度、降雨量、泥石流發(fā)生次數(shù)、霜凍時(shí)間、凍雨周期及最大凍雨量進(jìn)行統(tǒng) 計(jì)，其中，最大風(fēng)速為40km/h,風(fēng)向?yàn)樾陌诧L(fēng)時(shí)間占全年的80%，風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)時(shí)間占全年 15%，最高溫度為42°C，最低溫度為-15°C，日最大降雨量30毫米，無泥石流及山洪發(fā)生記 錄，年凍雨天氣最長累計(jì)時(shí)間為10天，最大厚度為10毫米； 然后，根據(jù)所查得的多年數(shù)據(jù)，可以得出，該地區(qū)對輸電桿塔構(gòu)成威脅的主要災(zāi)害天氣 大風(fēng)及凍雨兩類，因此按相關(guān)數(shù)據(jù)依次構(gòu)建風(fēng)速廣義分布極值_#、凍雨廣義布極值1^| ，具體計(jì)算函數(shù)如下

第三步，計(jì)算電力桿塔抗災(zāi)害最小載荷，電力桿塔抗災(zāi)害最小載荷與自然災(zāi)害實(shí)在在 電力桿塔的最大載荷相同，其中包括有風(fēng)載荷?χβ、雨量載荷泥石流載荷Γ??及凍 雨載荷1??，其計(jì)算方法為：
第四步，結(jié)合以上計(jì)算得到的風(fēng)載荷Γ 及凍雨載荷計(jì)算得出電力 桿塔在夏季_及冬季%抗自然災(zāi)害所需最小載荷，具體計(jì)算方法如下：
最后由此可得在對該地區(qū)電力桿塔強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，除了必要的自重、載荷、電力電力載荷 等因素外，另需要額外增加上冬季抗自然災(zāi)害坍塌載荷淨(jìng)丨。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電力桿塔抗災(zāi)害天氣坍塌載荷計(jì)算方法，其特征在于：具體步驟如下： 第一步，電力桿塔抗建設(shè)點(diǎn)自然災(zāi)害數(shù)據(jù)采集，對以預(yù)建設(shè)電力桿塔位置為圓心，半徑 不低于3公里的范圍內(nèi)多年間風(fēng)力、風(fēng)向、最高溫度、最低溫度、降雨量、泥石流發(fā)生次數(shù)、 霜凍時(shí)間、凍雨周期及最大凍雨量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)； 第二步，構(gòu)建極值分布函數(shù)，根據(jù)所查得的多年數(shù)據(jù)，依次構(gòu)建風(fēng)速廣義分布極值 Fts)、降雨量廣義分布極值F?、泥石流廣義分布極值貧(>|)、凍雨廣義布極值iXp)，具體 計(jì)算函數(shù)如下：其中分別為風(fēng)速、降雨量、泥石流及凍雨測定年份內(nèi)測定值平均 值；分別為風(fēng)速、降雨量、泥石流及凍雨測定年份內(nèi)測定值最大極限 值； 及Pl，分別為風(fēng)速、降雨量、泥石流及凍雨測定年份內(nèi)測定值總和； 為測定年數(shù)； 第三步，計(jì)算電力桿塔抗災(zāi)害最小載荷，電力桿塔抗災(zāi)害最小載荷與自然災(zāi)害實(shí)在在 電力桿塔的最大載荷相同，其中包括有風(fēng)載荷、雨量載荷Γ(#、泥石流載荷及凍 雨載荷1??，其計(jì)算方法為：其中g(shù)為風(fēng)壓不均勻系數(shù)，為風(fēng)壓高度系數(shù)，JT為電力桿塔材料最小屈服系數(shù)，@電 力桿塔材料應(yīng)力系數(shù)，g為風(fēng)向與電力桿塔夾角，￡_為電力桿塔最大周長，為電力桿 塔最小周長，％為電力桿塔底面積，@為電力桿塔表面積，R為覆冰層厚度，Il為冰密度； 第四步，抗自然災(zāi)害總載荷，結(jié)合以上計(jì)算得到的風(fēng)載荷F ( / )、雨量載荷 Γ(^、泥石流載荷·Γ$?及凍雨載荷計(jì)算得出電力桿塔在夏季%及冬季抗自然 災(zāi)害所需最小載荷，具體計(jì)算方法如下：I 第五步，選定數(shù)據(jù)，將經(jīng)過計(jì)算所得的到^與麗^數(shù)值進(jìn)行比對，然后將兩者相對較 大的數(shù)據(jù)做為運(yùn)算數(shù)據(jù)引入到電力桿塔強(qiáng)度設(shè)計(jì)流程中即可。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力桿塔抗災(zāi)害天氣坍塌載荷計(jì)算方法，其特征在于： 所述第一步中的數(shù)據(jù)采集年份不低于3年。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力桿塔抗災(zāi)害天氣坍塌載荷計(jì)算方法，其特征在于： 所述覆冰層厚度R的計(jì)算方法為：其中%為冰密度，_水密度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電力桿塔抗災(zāi)害天氣坍塌載荷計(jì)算方法，具體步驟包括電力桿塔抗建設(shè)點(diǎn)自然災(zāi)害數(shù)據(jù)采集、構(gòu)建極值分布函數(shù)、計(jì)算電力桿塔抗災(zāi)害最小載荷、抗自然災(zāi)害總載荷及選定數(shù)據(jù)等五步。本發(fā)明所采用的計(jì)算方法，具有計(jì)算方法簡單易行、計(jì)算速度塊、計(jì)算所得參數(shù)準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)，同時(shí)還具有方便與計(jì)算機(jī)自動運(yùn)算程序相結(jié)合的特點(diǎn)，便于實(shí)現(xiàn)計(jì)算過程自動化及標(biāo)準(zhǔn)化，從而大大提高了電力桿塔設(shè)計(jì)中抗自然災(zāi)害能力參數(shù)設(shè)計(jì)的效率及準(zhǔn)確性，為供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理性及運(yùn)行穩(wěn)定性奠定可靠基礎(chǔ)。
【IPC分類】G06Q50/06
【公開號】CN105488732
【申請?zhí)枴緾N201410477286
【發(fā)明人】崔培麗, 劉曉輝
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 孟州市電力公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2014年9月18日