摘要：本文结合工程实例，对500kV送电线路现有防风设计进行了分析，并提出加固改造优化策略，以供类似工程参考。
关键词：500kV送电线路；防风设计；优化策略
一、前言
近年来，随着电网建设的不断加快，500kV输电线路数量快速增加，通过复杂地形及恶劣气候条件地区的输电线路日益增多，线路风偏故障数量也显著增加。
500kV阳江核电～恩平送电线路（简称“阳恩线”）是阳江核电外送电力线路的重要组成部分，该工程于2015年投产，至今运行3年。线路起于阳江市阳东县东平镇的阳江核电500kV 升压站出线构架，止于江门市恩平市东成镇的500kV恩平开关站500kV进线构架，线路全长60.333km，线按同塔双回路设计。本线
路共计126基铁塔，其中56基铁塔属于广东电网阳江供电局资产，其余70基塔属于广东电网江门供电局资产，以运行编号#57的铁塔为分界塔。该项目运行以来，由于防风设计标准高，基本可以满足线路的安全运行要求。但如要进一步将整体线路可靠度水平提升至6，则只需对4基杆塔和3基基础进行加固改造。下面就对该项目500kV送电线路现有防风设计进行了分析，并提出加固改造优化策略，以供类似工程参考。
二、500kV线路气象分析
依据南网“风速分布图”，本线路#1~#17塔属于39m/s风区（50年一遇），
#17~#51塔属于37m/s风区，#51~#81塔属于35m/s风区，其它杆塔属于33m/s风区。500kV阳恩线全线为南北走向。在阳江核电升压站出线段#1～#5塔约1.6km线路，临近出海口，山坡面朝大海无遮挡，且山势起伏较大，因此塔位实际风速较气象台站以平地为基准条件的地方风速略有增大。
图1、阳江核电升压站出线段#1～#5塔地形卫片图
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图2、阳江核电升压站出线段#1～#5塔断面图
依据中国《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012），对于位于山坡、山峰的建筑物，风压高度系数除可按平坦地面粗糙度类别计算外，还应考虑地形条件的修
正，修正系数按下列规定采用：
对于山峰和山坡，其顶部B处的修正系数可按下述公式采用：
(1)
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式中——山峰或山坡在迎风面一侧的坡度；当＞0.3时，取＝0.3；
——系数，对山峰取2.2，对山坡取1.4；H——山顶或山坡全高(m)；
——建筑物计算位置离建筑物地面的高度，m；当时，取。
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图3、山峰和山坡的示意
对于山峰和山坡的其他部位，可按图3所示，取A、C处的修正系数、为
1，AB间和BC间的修正系数按的线性插值确定。依据以上计算，对于塔位处于100m高山顶、塔位山坡坡度0.15左右的60m高铁塔铁塔，增大系数η高达1.65，如果考虑塔身风荷载占比40%而导地线荷载由于下垂而影响较小，整塔风荷载增大也在26%以上。不过在南网风区分布图中的设计风速为概化值，已考虑了部分山地地形的影响。#1~#5（C1～C5）塔位于距海域较近且中间无山阻隔的平地，基准风速（50年一遇10m高10分钟平均值）依据上述计算考虑并按南网“风速分布图”所提供的风速增大10%。#5（C5）塔以后塔位海拔逐渐降低或被旁边山丘阻隔，因此基准风速不再增大。
三、500kV线路杆塔设计情况
本线路C1~GC127全部为按新规程《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》（DL/T 5154-2012）进行设计。以下按此现行标准设计的杆塔进行防风能力评价
分析。
（1）本线路现行标准风荷载设计输入分析
1）导地线风荷载计算
对导线风荷载计算，我国现行国标“10规范”规定如下。导线及地线风荷载的标准值，应按下式计算：
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Wo＝V2/1600 （1）
c——500kV和750kV线路导线及地线风荷载调整系数，仅用于计算作用于铁塔上的导线及地线风荷载(不含导线及地线张力弧垂计算和风偏角计算)，c应
按照表1确定；其它电压级的线路c取1.0；
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以上可以看出在导地线风荷载上原设计较现评价标准（即本报告推荐的评估
方法）有一定的差距，这源于阵风效应考虑的不足。
2）塔身风风荷载计算
根据《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》（DL/T 5154-2012），塔身风荷
载标准值计算公式如下：
:风压高度系数；：体型系数，1.3（1+η）；：杆塔构件覆冰风荷载增大系数；：迎风面构件的投影面积计算值；：杆塔风荷载调整系数；：基准风压标准值；：设计风速（10分钟均值，10m高）。
南网“防风规范”对于现行规范风振系数进行了修正，规定铁塔无论高矮风
压调整系数最小值不得小于1.6。
表3、塔身风荷载对比表
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由上表可以看出，在塔身风荷载上原设计不小于现评价标准，这是因为原标
准对于此类较高的双回路铁塔，塔身风阵风效应通过风荷载调整系数已考虑充足。
（2）阳恩线防风能力评估
1）耐受风速计算结果
依据本报告第2章中关于杆塔最大耐受风速与可靠度评估方法，对阳恩线C1~GC127共126基铁塔和基础进行耐受风速验算与评估，基础与基础连接（地
脚螺栓）可靠性强，无需加固。
2）防风可靠度综合评价
依据验算结果，本线路铁塔防风可靠水平情况如下：
表4、阳恩线路铁塔可靠度水平统计表
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由上表可以看出，本线路铁塔可能无法抵御200年一遇风灾的铁塔占比只有
1%。依据现有工程建设标准与本报告推导建议，本线路作为已建的500kV核电送出线路重要电力通道，依据其重要性其应达到的可靠度水平为5，即线路铁塔基本都能承受200年一遇风灾，实际上满足此要求的铁塔125基，占比达99.2%，因此本工程线路抗风能力较强，抗风能力与其重要性匹配。
表5、阳恩线路基础可靠度水平统计表
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基础连接与基础总体抗风可靠水平高于铁塔1~3级可靠度水平，全线基础可靠度水均不低于5即全线基础均可抵御200年一遇风灾水平，满足可靠度目标的
基础为100%，基础无需改造加固。依据上述计算分析统计结果，本线路有1基铁塔的可靠度水平为4，因此，本线路工程抗风能力综合评价为抗风可靠度水平为4即“基本可靠”，线路耐受风灾水平为100年一遇左右，可抵御的最大风灾约为15级强台风中下限。15级强台风上限即很可能造成风灾倒塔。线路台风等级与基准风速对应关系如表3.3.2-3所示：
表6、台风等级与线路基准风速（10分钟平均值）对应关系表
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注1：台风等级与2min平均值之间的关系摘自《热带气旋等级》（GBT 19201–2006）；2：2min平均风速值与10min平均风速值的转换比为1.12；3s阵风风速值与10min平均风速值的转换比为1.4；3：上表中风速值均为离地10m高。本线路为核电送出重要通道，线路重要性高于一般500kV线路，因此新建线路防风可靠度水平宜达到可靠度6即可抗400年一遇风灾水平，但作为已建线路，考虑到加固的困难，其可靠度目标可低于新建线路标准1个可靠度水平即宜达到可靠度5即200年一遇水平。依据验算，本线路绝大部分杆塔达到了可靠度目标5，仅有1基铁塔可靠度为4，可抵御台风级别与合理目标相近，因此建议线路不需要进行大规模防风改造，而仅对局部杆塔结构进行加固。
如果仅对可靠度为4的1基杆塔进行加固改造，即可使线路可在很小的代价下整体达到可靠度5，并可抵御200年一遇的15级强台风上限；如果对可靠度为4和5的4基杆塔以及可靠度为5的3基基础均进行加固改造，即可使线路可在较小的代价下整体达到可靠度6，并可抵御400年一遇的16级强台风中限。
本线路基础无需加固即可达到抗风可靠度目标。
四、500kV线路抗风优化设计改造建议
（1）铁塔验算结果
本线路只有C5铁塔的可靠度水平只有4，宜考虑对局部杆塔结构进行加固。
按照需满足可靠度水平为5的要求，验算结果如下图4：
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图4、 C5（5G2W8-JG3-36）塔位计算结果示意图
（2）加固改造建议
根据C15塔位的验算结果，部分斜材应力超限，提出加固改造建议：
表7、C5（5G2W8-JG3-36）塔位计算结果表
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五、结论
本500kV线路作为核电重要送出通道，其线路安全重要性高于普通500kV线路，抗风可靠度宜达到可抵御200年一遇水平，可抵御风灾应达到15级强台风
上限。依据验算结果，本线路抗风能力为可抵御15级台风中下限，可保证抵御的风灾不低于100年一遇水平，抗风能力接近目标可靠度水平，因此建议线路不需要进行大规模防风改造，只需考虑对1基杆塔局部构件进行加固，基础无需加固。如要进一步将整体线路可靠度水平提升至6，则需对4基杆塔和3基基础进行加固改造。
参考文献
[1]《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）
[2]《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》（DL/T 5154-2012）
[3]《热带气旋等级》（GBT 19201–2006）