浅析输电线路设计规范中风载荷的计算方法

【摘 要】 当前我国的社会经济正在飞速发展，无论是人民群众的日常生活还是企业单位的生产活动，对于电力的需求量变得越来越大。为了满足这类需求，我国必须加大输电线路的建设力度。而在输电线路建设以及之后使用的过程中，风载荷对其将会产生极大的影响，严重者甚至会使输电线路铁塔倾塌或者是线路崩断。本文便将针对输电线路设计规范中风载荷的计算方法进行分析，希望能够提出一些意见与建议。

【关键词】 输电线路 设计计算 风载荷

由于输电线路往往跨距较长，即使每间隔固定距离变加设一个铁塔进行支撑，中间也会存在较长的架空线路。由于架空线路彻底悬空，其一旦受到外界载荷往往会发生一定的形变，如果载荷强度过大，则有可能使输电线路的运行受到影响。而在这些载荷之中，风载荷是最常见也是影响最大的一种。因为在自然界中，风是无处不在的，风载荷对输电架空线路的作用难以避免，故而其已然成为了当下对输电线路运行安全威胁最为严重的一种载荷因素。因此，为了能够将风载荷的影响降到最低，对于风载荷的相关数据分析计算显得尤为重要，只有确定了风载荷对输电线路的作用机理，并且以此为根据提高架空线路的抗风能力，才可以减少由于风载荷作用而造成的输电线路经济损失。

1 风载荷对输电线路的影响

由于输电线路为了能够尽可能满足各个地区对于电力的需求，其输电路径往往是既定且无法改变的。这也使得很多自然因素都可能对输电线路的运行安全产生一定的影响。而在这其中，风载荷造成的危害是最为严重的。首先，风与大雨降雪等气象问题、滑坡泥石流等地质灾害相比有着较大的区别，它可以无时无刻的存在，并且作用在输电线路上。虽然微弱的风对于输电线路造成的影响非常小，但是长时间的风载荷施加同业可以对输电线路造成一定的损耗[1]。这种损耗经过长时间累加，一旦遭遇其他外界诱因便可能使输电线路发生故障。其次，自然界中的风并不是一成不变的，而不同强度的风对于输电线路的影响也有着本质上的差别。输电线路在加设了铁塔进行支撑之后，铁塔两端延伸出来的导线属于高柔性结构，在收到外界载荷之后会发生一定的反馈。其中最为常见的便是形变与振动。每种物体都会有自身的固有频率，如果某一时刻风对导线造成的影响致使其发生振动，且频率与导线的固有频率相接近，则有可能诱使输电线路发生共振，从而给该段输电线路造成较为严重的损坏。最后，输电线路如果遭遇大风天气，往往会随着风向而发生较大幅度的摆动。一般来说，为了防止地面单位对输电线路造成影响，输电线的位置一般较高，加之导线的大幅度摆动，则会影响输电线路的稳定。严重者甚至会使输电线路的铁塔发生倾斜或是垮塌。

2 输电线路设计规范中风载荷的计算方法

为了能够保证输电线路的稳定性与安全性，我们必须针对风载荷对导线的作用情况进行分析与计算，并采取相应的抗风措施。而参与计算的公式往往需要进行多次实验才能够正式确定。一般来说，所使用的实验多为空气动力学实验，在实验中构建输电线路模型并施加不同方向、强度的风，以此来观察导线的形变、振动以及摆动幅度。

2.1 空气动力学实验结果

为了能够保证所得出公式的正确性，在进行空气动力学实验时需要考虑到多种风载荷的作用情况。在此我们只计算常规线条风这一简单情况，对于360°风载荷情况不予考虑。所谓的常规线条风也就是指线路本身不存在角度，其与塔身处于平行的状态，此时对于风载荷作用的计算相对较为简单，但在实际应用是往往能够取得较为明显的效果。此时水平风载荷的标准值为：

如果此时的风向与输电线路与地面相互垂直，我们则可以认为sinθ的值为零，按照力学理论对风速进行分解，可以得出顺线方向与垂直方向两种风载荷的数值：

2.2 输电线路设计规范中风载荷的计算方法

通过实验结果我们可以清楚的看出，输电线路的高度、长度以及风力与风向都会对风载荷的作用产生影响，因此在进行风载荷计算时需要重点考虑的便是以上几点因素。具体如表1所示[2]。表1中选取了我国、美国、日本以及国际标准中对于风载荷的计算方式。我们可以看出，无论是哪一种计算方式都是以上述的几种因素为主要参数，且所得数值基本上不存在较大的差异。通过风载荷的计算我们便可以求出安全状态下所能够承受的最大风速、结构所应该具有的承受能力等重要输电线路设计参数。

3 结语

输电线路设计是保证输电安全的重要措施，而对于风载荷参数进行计算则可以更大程度上保证输电线路的稳定性。我国风载荷计算方法已经与国际计算方式接轨，我们所需要做的便是将更多的影响因素考虑到其中，以此来填补当下计算方式存在的漏洞，并且使之能够更加精细化。

参考文献：

[1]吴海彬，赵志向，廖福旺，许军，赵晓军.电杆仿风载荷弯矩自动加载系统的研究[J].中国工程机械学报，2015（1）.

[2]楼文娟，王嘉伟，吕中宾，张少锋，陈勇.运动雷暴冲击风作用下输电线路风偏的计算方法[J].中国机电工程学报，2015（17）.