[发明专利]考虑塔线耦合影响的常规输电线路设计风载荷计算方法

说明书

本发明公开了一种考虑塔线耦合影响的常规输电线路设计风载荷计算方法，步骤为：搭建常规输电塔的塔线体系，获取塔线体系的物理参数；基于塔线耦合影响因子，求取杆塔等效阻尼系数、塔线体系常规输电塔的风振系数、塔线体系悬垂绝缘子串最大风偏角的风振系数；塔线体系风荷载脉动折减系数；对塔线体系常规输电塔的风振系数、风偏角的风振系数进行修正计算，得到塔线体系常规输电塔的修正风振系数和塔线体系输电线的修正风振系数；在等效振动惯性力作用下计算塔线体系中常规输电塔的设计风荷载；基于塔线分离法计算输电线设计风荷载。有益效果：单塔设计精度高，可靠。

技术领域

本发明涉及技术领域，具体的说是一种考虑塔线耦合影响的常规输电线路设计风载荷计算方法。

背景技术

常规输电塔，是与超高输电塔相比较，其塔高在梯度风高度范围内，未采用钢管混凝土复合材料的输电塔。相对而言，常规输电塔在输电线路中更加普遍地被采用。

采用杆塔设计规范计算的风荷载简明、方便、省时，现阶段该方法仍被设计人员广泛采用。通过规范计算的风荷载应该具有能够使输电塔的风振响应和实际最大风振响应等效的作用。采用准确的效静力风荷载进行杆塔设计是保证输电线路正常运行的前提。现有电力相关标准中：例如文献(1)GB 50545-2010. 110kV～750kV架空输电线路设计规范[S].北京:中国计划出版社,2010；(2) GB 50665-2011.1000kV架空输电线路设计规范[S].北京:中国计划出版社, 2011；(3)DL/T 5154-2012.架空输电线路杆塔结构设计技术规定[S].北京:中国计划出版社,2012和(4)DL/T 5504-2015.特高压架空输电线路大跨越设计技术规定[S].北京:中国计划出版社,2015中给出了60m以下的单塔风振系数的取值，并推荐了60m以上时采用荷载规范计算风振系数。荷载规范的风振系数适用于外形和质量有规律变化的密实建筑物。输电塔为格构式构筑物，横担和横隔面的质量和挡风面积对风振系数的影响大。另外，采用钢管混凝土是荷载规范计算风振系数时没有考虑到的。采用随机振动理论计算输电塔的等效静力风荷载时，表达式涉及复杂的多重积分，并且输电塔的外形和质量分布不规律，很难用一个统一的表达式概括。并且，导线发生风振时的气动阻尼随平均风速的增加而增大，风振响应的共振分量因气动阻尼而大幅降低，计算中可忽略不计。并且常规输电塔组成的单塔体系还需要考虑塔线耦合效应产生的，这对最终计算出高精度的单塔体系风荷载具有重要的意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种考虑塔线耦合影响的常规输电线路设计风载荷计算方法，来提高塔线体系风载荷计算精度。为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种考虑塔线耦合影响的常规输电线路设计风载荷计算方法，具体步骤为： S1：搭建常规输电塔的塔线体系，并获取塔线体系的常规输电塔、输电线、绝缘子串的物理参数；上述数据至少包括常规输电塔所在地面粗糙度类别、设定 10m高度处的平均分速常规输电塔的总高度H、跟开b₁、横担个数n_c、横担平均外伸长度以及输电塔与导线、绝缘子串的布置方案；还包括导线线性和导线线长等。S2：基于塔线耦合影响因子，根据塔线体系中杆塔等效阻尼系数δ_e；S3：将步骤S2得到的塔线体系中杆塔等效阻尼系数δ_e来替换阻尼系数ζ₁，求取塔线体系常规输电塔的风振系数β(z)；考虑线形与线长影响因子，计算塔线体系悬垂绝缘子串最大风偏角的风振系数β；S4：考虑塔线耦合效应，求取塔线体系风荷载脉动折减系数ε_c；S5：根据步骤S4得到的塔线体系风荷载脉动折减系数，对步骤S3中的塔线体系常规输电塔的风振系数、塔线体系输电线的风振系数进行修正计算，得到塔线体系常规输电塔的修正风振系数β^*(z)和塔线体系输电线的修正风振系数β^*；S6：基于塔线分离法，在等效振动惯性力作用下计算塔线体系中常规输电塔的设计风荷载f_ESWL(z)和输电线的设计风荷载W_X。

再进一步的技术方案，步骤S2的具体步骤为：