一种电力杆塔抗灾害天气坍塌载荷计算方法
一种电力杆塔抗灾害天气坍塌载荷计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电力杆塔抗灾害天气坍塌载荷计算方法，属电力系统设计分析技 术领域。
【背景技术】
[0002] 我国国土面积幅员辽阔，地形复杂，跨越了多个温度分布区域，因此导致在建设电 力输电杆塔时往往需要经过具有多种复杂自然条件的区域，而在这些负责自然条件中，其 中又以大风、洪水、泥石流、冻雨等自然灾害性天气会直导致输电杆塔坍塌，因此，目前在进 行输电杆塔的设计中，往往需要根据建设地域的自然条件，相应的对电力杆塔自身强度进 行调整，而目前在设计或计算中，由于没有详细准确的关于大风、洪水、泥石流、冻雨等自然 灾害性天气发生频率、强度以及其对电杆塔增加的额外载荷的详细计算方法，从而导致在 设计时，往往根据实际工作总结经验或将通用建设参数根据经验引入计算系等方法进行计 算设计，这些计算方法虽然可以一定程度上使电力杆塔抗灾害性能有所改善，但由于所使 用数据及计算方法均为经验数据，数据来源不准确、不科学，且计算方法也不规范等，也导 致了电力杆塔抗灾害性能提高不明显，或造成严重的资源浪费，因此传统的计算方法已不 能满足实际设计工作及施工工作的需要，同时传统的计算方法其过程较为繁琐，规范性极 差等，也导致了传统的计算方法难以与当前先进的计算机程序相结合，因此不利于电力杆 塔设计工作效率的提高。
【发明内容】
[0003] 本发明目的就在于克服上述不足，提供一种电力杆塔抗灾害天气坍塌载荷计算方 法。
[0004] 为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现： 一种电力杆塔抗灾害天气坍塌载荷计算方法，具体步骤如下： 第一步，电力杆塔抗建设点自然灾害数据采集，对以预建设电力杆塔位置为圆心，半径 不低于3公里的范围内多年间风力、风向、最高温度、最低温度、降雨量、泥石流发生次数、 霜冻时间、冻雨周期及最大冻雨量进行统计； 第二步，构建极值分布函数，根据所查得的多年数据，依次构建风速广义分布极值 F?、降雨量广义分布极值、泥石流广义分布极值冻雨广义布极值顯?，具体 计算函数如下：
J. 其4 ^，分别为风速、降雨量、泥石流及冻雨测定年份内测定值平均 值：
+别为风速、降雨量、泥石流及冻雨测定年份内测定值最大极限 值：
分别为风速、降雨量、泥石流及冻雨测定年份内测定值总和； 为测定年数； 第三步，计算电力杆塔抗灾害最小载荷，电力杆塔抗灾害最小载荷与自然灾害实在在 电力杆塔的最大载荷相同，其中包括有风载荷?χβ、雨量载荷泥石流载荷Γ??及冻 雨载荷1??，其计算方法为：
其中??为风压不均匀系数，if为风压高度系数，JT为电力杆塔材料最小屈服系数，-电 力杆塔材料应力系数，g为风向与电力杆塔夹角，为电力杆塔最大周长，|彳_^为电力杆 塔最小周长，F为电力杆塔底面积，为电力杆塔表面积，R为覆冰层厚度,?为冰密度； 第四步，抗自然灾害总载荷，结合以上计算得到的风载荷Γ ? 雨量载荷 Jtg、泥石流载荷Ι^ι)及冻雨载荷计算得出电力杆塔在夏季^t及冬季抗自然 灾害所需最小载荷，具体计算方法如下：
第五步，选定数据，将经过计算所得的到与117彡数值进行比对，然后将两者相对较 大的数据做为运算数据引入到电力杆塔强度设计流程中即可。
[0005] 数据采集年份不低于3年。
[00nfi1 Μ冰巨直瘡R的彳+曾古妹I .
其中为冰密度，f$水密度。
[0007] 本发明所采用的计算方法，具有计算方法简单易行、计算速度块、计算所得参数准 确度高的特点，同时还具有方便与计算机自动运算程序相结合的特点，便于实现计算过程 自动化及标准化，从而大大提高了电力杆塔设计中抗自然灾害能力参数设计的效率及准确 性，为供电系统设计合理性及运行稳定性奠定可靠基础。
【具体实施方式】
[0008] 为了方便理解，以下通过具体计算实例进行说明，计算方法如下： 设在某海拔高度我500米的石质山峰封顶预修剪高压输电杆塔，则其抗灾害天气坍塌 载荷计算方法如下： 首先，统计以电力杆塔位置建设位置为圆心，半径5公里的范围内多年间风力、风向、 最高温度、最低温度、降雨量、泥石流发生次数、霜冻时间、冻雨周期及最大冻雨量进行统 计，其中，最大风速为40km/h,风向为心安风时间占全年的80%，风向为东北风时间占全年 15%，最高温度为42°C，最低温度为-15°C，日最大降雨量30毫米，无泥石流及山洪发生记 录，年冻雨天气最长累计时间为10天，最大厚度为10毫米； 然后，根据所查得的多年数据，可以得出，该地区对输电杆塔构成威胁的主要灾害天气 大风及冻雨两类，因此按相关数据依次构建风速广义分布极值_#、冻雨广义布极值1^| ，具体计算函数如下
第三步，计算电力杆塔抗灾害最小载荷，电力杆塔抗灾害最小载荷与自然灾害实在在 电力杆塔的最大载荷相同，其中包括有风载荷?χβ、雨量载荷泥石流载荷Γ??及冻 雨载荷1??，其计算方法为：
第四步，结合以上计算得到的风载荷Γ 及冻雨载荷计算得出电力 杆塔在夏季_及冬季%抗自然灾害所需最小载荷，具体计算方法如下：
最后由此可得在对该地区电力杆塔强度计算时，除了必要的自重、载荷、电力电力载荷 等因素外，另需要额外增加上冬季抗自然灾害坍塌载荷淨丨。
【主权项】
1. 一种电力杆塔抗灾害天气坍塌载荷计算方法，其特征在于：具体步骤如下： 第一步，电力杆塔抗建设点自然灾害数据采集，对以预建设电力杆塔位置为圆心，半径 不低于3公里的范围内多年间风力、风向、最高温度、最低温度、降雨量、泥石流发生次数、 霜冻时间、冻雨周期及最大冻雨量进行统计； 第二步，构建极值分布函数，根据所查得的多年数据，依次构建风速广义分布极值 Fts)、降雨量广义分布极值F?、泥石流广义分布极值贫(>|)、冻雨广义布极值iXp)，具体 计算函数如下：其中分别为风速、降雨量、泥石流及冻雨测定年份内测定值平均 值；分别为风速、降雨量、泥石流及冻雨测定年份内测定值最大极限 值； 及Pl，分别为风速、降雨量、泥石流及冻雨测定年份内测定值总和； 为测定年数； 第三步，计算电力杆塔抗灾害最小载荷，电力杆塔抗灾害最小载荷与自然灾害实在在 电力杆塔的最大载荷相同，其中包括有风载荷、雨量载荷Γ(#、泥石流载荷及冻 雨载荷1??，其计算方法为：其中g为风压不均匀系数，为风压高度系数，JT为电力杆塔材料最小屈服系数，@电 力杆塔材料应力系数，g为风向与电力杆塔夹角，￡_为电力杆塔最大周长，为电力杆 塔最小周长，％为电力杆塔底面积，@为电力杆塔表面积，R为覆冰层厚度，Il为冰密度； 第四步，抗自然灾害总载荷，结合以上计算得到的风载荷F ( / )、雨量载荷 Γ(^、泥石流载荷·Γ$?及冻雨载荷计算得出电力杆塔在夏季%及冬季抗自然 灾害所需最小载荷，具体计算方法如下：I 第五步，选定数据，将经过计算所得的到^与麗^数值进行比对，然后将两者相对较 大的数据做为运算数据引入到电力杆塔强度设计流程中即可。2. 根据权利要求1所述的一种电力杆塔抗灾害天气坍塌载荷计算方法，其特征在于： 所述第一步中的数据采集年份不低于3年。3. 根据权利要求1所述的一种电力杆塔抗灾害天气坍塌载荷计算方法，其特征在于： 所述覆冰层厚度R的计算方法为：其中%为冰密度，_水密度。
【专利摘要】本发明公开了一种电力杆塔抗灾害天气坍塌载荷计算方法，具体步骤包括电力杆塔抗建设点自然灾害数据采集、构建极值分布函数、计算电力杆塔抗灾害最小载荷、抗自然灾害总载荷及选定数据等五步。本发明所采用的计算方法，具有计算方法简单易行、计算速度块、计算所得参数准确度高的特点，同时还具有方便与计算机自动运算程序相结合的特点，便于实现计算过程自动化及标准化，从而大大提高了电力杆塔设计中抗自然灾害能力参数设计的效率及准确性，为供电系统设计合理性及运行稳定性奠定可靠基础。
【IPC分类】G06Q50/06
【公开号】CN105488732
【申请号】CN201410477286
【发明人】崔培丽, 刘晓辉
【申请人】国家电网公司, 孟州市电力公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月18日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电力杆塔抗灾害天气坍塌载荷计算方法，属电力系统设计分析技 术领域。
【背景技术】
[0002] 我国国土面积幅员辽阔，地形复杂，跨越了多个温度分布区域，因此导致在建设电 力输电杆塔时往往需要经过具有多种复杂自然条件的区域，而在这些负责自然条件中，其 中又以大风、洪水、泥石流、冻雨等自然灾害性天气会直导致输电杆塔坍塌，因此，目前在进 行输电杆塔的设计中，往往需要根据建设地域的自然条件，相应的对电力杆塔自身强度进 行调整，而目前在设计或计算中，由于没有详细准确的关于大风、洪水、泥石流、冻雨等自然 灾害性天气发生频率、强度以及其对电杆塔增加的额外载荷的详细计算方法，从而导致在 设计时，往往根据实际工作总结经验或将通用建设参数根据经验引入计算系等方法进行计 算设计，这些计算方法虽然可以一定程度上使电力杆塔抗灾害性能有所改善，但由于所使 用数据及计算方法均为经验数据，数据来源不准确、不科学，且计算方法也不规范等，也导 致了电力杆塔抗灾害性能提高不明显，或造成严重的资源浪费，因此传统的计算方法已不 能满足实际设计工作及施工工作的需要，同时传统的计算方法其过程较为繁琐，规范性极 差等，也导致了传统的计算方法难以与当前先进的计算机程序相结合，因此不利于电力杆 塔设计工作效率的提高。
【发明内容】
[0003] 本发明目的就在于克服上述不足，提供一种电力杆塔抗灾害天气坍塌载荷计算方 法。
[0004] 为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现： 一种电力杆塔抗灾害天气坍塌载荷计算方法，具体步骤如下： 第一步，电力杆塔抗建设点自然灾害数据采集，对以预建设电力杆塔位置为圆心，半径 不低于3公里的范围内多年间风力、风向、最高温度、最低温度、降雨量、泥石流发生次数、 霜冻时间、冻雨周期及最大冻雨量进行统计； 第二步，构建极值分布函数，根据所查得的多年数据，依次构建风速广义分布极值 F?、降雨量广义分布极值、泥石流广义分布极值冻雨广义布极值顯?，具体 计算函数如下：
J. 其4 ^，分别为风速、降雨量、泥石流及冻雨测定年份内测定值平均 值：
+别为风速、降雨量、泥石流及冻雨测定年份内测定值最大极限 值：
分别为风速、降雨量、泥石流及冻雨测定年份内测定值总和； 为测定年数； 第三步，计算电力杆塔抗灾害最小载荷，电力杆塔抗灾害最小载荷与自然灾害实在在 电力杆塔的最大载荷相同，其中包括有风载荷?χβ、雨量载荷泥石流载荷Γ??及冻 雨载荷1??，其计算方法为：
其中??为风压不均匀系数，if为风压高度系数，JT为电力杆塔材料最小屈服系数，-电 力杆塔材料应力系数，g为风向与电力杆塔夹角，为电力杆塔最大周长，|彳_^为电力杆 塔最小周长，F为电力杆塔底面积，为电力杆塔表面积，R为覆冰层厚度,?为冰密度； 第四步，抗自然灾害总载荷，结合以上计算得到的风载荷Γ ? 雨量载荷 Jtg、泥石流载荷Ι^ι)及冻雨载荷计算得出电力杆塔在夏季^t及冬季抗自然 灾害所需最小载荷，具体计算方法如下：
第五步，选定数据，将经过计算所得的到与117彡数值进行比对，然后将两者相对较 大的数据做为运算数据引入到电力杆塔强度设计流程中即可。
[0005] 数据采集年份不低于3年。
[00nfi1 Μ冰巨直瘡R的彳+曾古妹I .
其中为冰密度，f$水密度。
[0007] 本发明所采用的计算方法，具有计算方法简单易行、计算速度块、计算所得参数准 确度高的特点，同时还具有方便与计算机自动运算程序相结合的特点，便于实现计算过程 自动化及标准化，从而大大提高了电力杆塔设计中抗自然灾害能力参数设计的效率及准确 性，为供电系统设计合理性及运行稳定性奠定可靠基础。
【具体实施方式】
[0008] 为了方便理解，以下通过具体计算实例进行说明，计算方法如下： 设在某海拔高度我500米的石质山峰封顶预修剪高压输电杆塔，则其抗灾害天气坍塌 载荷计算方法如下： 首先，统计以电力杆塔位置建设位置为圆心，半径5公里的范围内多年间风力、风向、 最高温度、最低温度、降雨量、泥石流发生次数、霜冻时间、冻雨周期及最大冻雨量进行统 计，其中，最大风速为40km/h,风向为心安风时间占全年的80%，风向为东北风时间占全年 15%，最高温度为42°C，最低温度为-15°C，日最大降雨量30毫米，无泥石流及山洪发生记 录，年冻雨天气最长累计时间为10天，最大厚度为10毫米； 然后，根据所查得的多年数据，可以得出，该地区对输电杆塔构成威胁的主要灾害天气 大风及冻雨两类，因此按相关数据依次构建风速广义分布极值_#、冻雨广义布极值1^| ，具体计算函数如下
第三步，计算电力杆塔抗灾害最小载荷，电力杆塔抗灾害最小载荷与自然灾害实在在 电力杆塔的最大载荷相同，其中包括有风载荷?χβ、雨量载荷泥石流载荷Γ??及冻 雨载荷1??，其计算方法为：
第四步，结合以上计算得到的风载荷Γ 及冻雨载荷计算得出电力 杆塔在夏季_及冬季%抗自然灾害所需最小载荷，具体计算方法如下：
最后由此可得在对该地区电力杆塔强度计算时，除了必要的自重、载荷、电力电力载荷 等因素外，另需要额外增加上冬季抗自然灾害坍塌载荷淨丨。
【主权项】
1. 一种电力杆塔抗灾害天气坍塌载荷计算方法，其特征在于：具体步骤如下： 第一步，电力杆塔抗建设点自然灾害数据采集，对以预建设电力杆塔位置为圆心，半径 不低于3公里的范围内多年间风力、风向、最高温度、最低温度、降雨量、泥石流发生次数、 霜冻时间、冻雨周期及最大冻雨量进行统计； 第二步，构建极值分布函数，根据所查得的多年数据，依次构建风速广义分布极值 Fts)、降雨量广义分布极值F?、泥石流广义分布极值贫(>|)、冻雨广义布极值iXp)，具体 计算函数如下：其中分别为风速、降雨量、泥石流及冻雨测定年份内测定值平均 值；分别为风速、降雨量、泥石流及冻雨测定年份内测定值最大极限 值； 及Pl，分别为风速、降雨量、泥石流及冻雨测定年份内测定值总和； 为测定年数； 第三步，计算电力杆塔抗灾害最小载荷，电力杆塔抗灾害最小载荷与自然灾害实在在 电力杆塔的最大载荷相同，其中包括有风载荷、雨量载荷Γ(#、泥石流载荷及冻 雨载荷1??，其计算方法为：其中g为风压不均匀系数，为风压高度系数，JT为电力杆塔材料最小屈服系数，@电 力杆塔材料应力系数，g为风向与电力杆塔夹角，￡_为电力杆塔最大周长，为电力杆 塔最小周长，％为电力杆塔底面积，@为电力杆塔表面积，R为覆冰层厚度，Il为冰密度； 第四步，抗自然灾害总载荷，结合以上计算得到的风载荷F ( / )、雨量载荷 Γ(^、泥石流载荷·Γ$?及冻雨载荷计算得出电力杆塔在夏季%及冬季抗自然 灾害所需最小载荷，具体计算方法如下：I 第五步，选定数据，将经过计算所得的到^与麗^数值进行比对，然后将两者相对较 大的数据做为运算数据引入到电力杆塔强度设计流程中即可。2. 根据权利要求1所述的一种电力杆塔抗灾害天气坍塌载荷计算方法，其特征在于： 所述第一步中的数据采集年份不低于3年。3. 根据权利要求1所述的一种电力杆塔抗灾害天气坍塌载荷计算方法，其特征在于： 所述覆冰层厚度R的计算方法为：其中%为冰密度，_水密度。
【专利摘要】本发明公开了一种电力杆塔抗灾害天气坍塌载荷计算方法，具体步骤包括电力杆塔抗建设点自然灾害数据采集、构建极值分布函数、计算电力杆塔抗灾害最小载荷、抗自然灾害总载荷及选定数据等五步。本发明所采用的计算方法，具有计算方法简单易行、计算速度块、计算所得参数准确度高的特点，同时还具有方便与计算机自动运算程序相结合的特点，便于实现计算过程自动化及标准化，从而大大提高了电力杆塔设计中抗自然灾害能力参数设计的效率及准确性，为供电系统设计合理性及运行稳定性奠定可靠基础。
【IPC分类】G06Q50/06
【公开号】CN105488732
【申请号】CN201410477286
【发明人】崔培丽, 刘晓辉
【申请人】国家电网公司, 孟州市电力公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月18日
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