ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЕТЕВАЯ КОМПАНИЯ

ЕДИНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ»

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ ОАО «ФСК ЕЭС»

СТО 56947007- 29.240.057-2010

Методические указания по определению климатических нагрузок на ВЛ с учетом ее

длины

Стандарт организации

Дата введения: 08.09.2010

ОАО «ФСК ЕЭС» 2010

2

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены

Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», объекты стандартизации и общие положения при разработке и применении стандартов организаций Российской Федерации - ГОСТ Р 1.4-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Стандарты организаций. Общие положения», общие требования к построению, изложению, оформлению, содержанию и обозначению межгосударственных стандартов, правил и рекомендаций по межгосударственной стандартизации и изменений к ним - ГОСТ 1.5-2001, правила построения, изложения, оформления и обозначения национальных стандартов Российской Федерации, общие требования к их содержанию, а также правила оформления и изложения изменений к национальным стандартам Российской Федерации - ГОСТ Р 1.5-2004.

Сведения о Методических указаниях

1. РАЗРАБОТАН: Филиалом ОАО «НТЦ электроэнергетики»-ВНИИЭ.

2. ИСПОЛНИТЕЛИ: Луговой В.А., Тимашова Л.В., Черешнюк С.В.

3. ВНЕСЕН: Департаментом технологического развития и инноваций

4. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ: приказом ОАО «ФСК ЕЭС от 08.09.2010 № 664

5. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Замечания и предложения по стандарту организации следует направлять в ОАО «ФСК ЕЭС» по адресу 117630, Москва, ул. Ак. Челомея, д. 5А, электронной почтой по адресу: zhulev-an@fsk-ees.ru.

Настоящий стандарт организации не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения ОАО «ФСК ЕЭС».

3

Введение Надежность и живучесть энергообъектов, в том числе и линий

электропередачи, непосредственно зависит от климатических нагрузок. При проектировании ВЛ выбор ее конструкции (тип опор, марка провода, длина пролета и др.), в большой степени определяется климатическими нагрузками. От величины принятых расчетных климатических нагрузок зависит аварийность и эксплуатационная надежность ВЛ. Недоучет климатических нагрузок при проектировании может приводить к аварийным ситуациям на ВЛ, и, как следствие, к перерыву в электроснабжении потребителей.

В настоящее время нормативные климатические нагрузки определяются на основании климатических характеристик, полученных по региональным картам климатического районирования или по данным наблюдений метеостанций. В ПУЭ-7 принят период повторяемости нормативных климатических нагрузок 1 раз в 25 лет (вероятность не превышения нагрузок 0,96).

Расчетные климатические нагрузки определяются по ПУЭ-7 путем введения коэффициентов к нормативным нагрузкам: по ответственности, по надежности, регионального и по условиям работы.

Нормативные и расчетные климатические нагрузки в соответствии с ПУЭ-7 являются нагрузками для конкретной точки ВЛ.

Линия электропередачи представляет собой протяженный объект в пространстве, и нагрузки на этом объекте изменяются как по времени, так и по длине. Период повторяемости и число случаев превышения климатических нагрузок для ВЛ в целом будет отличаться от периода повторяемости и числа случаев превышения для каждой конкретной точки.

Вероятности не превышения принятых нагрузок в точке и по ВЛ в целом отличаются друг от друга.

Климатические нагрузки связаны с атмосферными процессами. Временное несовпадение случаев превышения заданных климатических нагрузок на различных участках ВЛ обусловлено прохождением атмосферных процессов и образованием зон одновременного превышения заданной нагрузки для данной территории. Размеры зоны зависят от характера и масштабов атмосферных процессов и от физико-географических и синоптических условий.

В настоящих Методических указаниях (далее: МУ) приведены методики:

• обработки данных наблюдений метеостанций по каждому из метеоэлементов (ветер, гололед, ветровая нагрузка при гололеде);

• приведения данных наблюдений метеостанций к условиям стандартной ВЛ (провод диаметром 10 мм, подвешенный на высоте 10 м над поверхностью земли);

• определения климатических характеристик по метеостанциям; • проведения регионального районирования климатических

характеристик по территории для условий равнинно-холмистой местности;

4

• определения климатических параметров (скорость ветра, толщина стенки гололеда и ветровая нагрузка при гололеде) с требуемой вероятностью их не превышения;

• определения (по существующим методическим подходам) климатических нагрузок в точке с вероятностью не превышения 0,96 (повторяемостью 1 раз в 25 лет);

• определения вероятности не превышения климатических нагрузок для ВЛ в целом по вероятности не превышения климатических нагрузок в отдельных точках ВЛ;

• Задание заказчиком необходимой вероятности не превышения климатических нагрузок для ВЛ в целом, с учетом ответственности ВЛ и требуемой надёжности энергоснабжения;

• определения вероятности не превышения климатических нагрузок в точке ВЛ, для выбранной вероятности не превышения климатических нагрузок для ВЛ в целом;

• определения климатических нагрузок в точке ВЛ с полученной выше вероятностью их не превышения.

1 Область применения Настоящие МУ применяются при проектировании строительства и

техперевооружения линий электропередачи классов напряжения 10-1150 кВ длиной более 100 км.

Настоящие МУ устанавливают требования к: • выбору максимальных скоростей ветра и гололедно-изморозевых

отложений по данным наблюдений метеорологических станций; • обработке метеоданных; • определению значений климатических характеристик; • построению региональных карт климатического районирования (по

максимальной скорости ветра, максимальной толщине стенки гололеда и максимальной ветровой нагрузке при гололеде).

В настоящих МУ приведены методы: • обработки метеоданных; • построения эмпирических интегральных функций распределения

климатических характеристик (максимальная скорость ветра, максимальная толщина стенки гололеда и максимальная ветровая нагрузка при гололеде);

• учёта опыта эксплуатации ВЛ; • построения региональных карт климатического районирования; • определения климатических нагрузок для точки ВЛ с различной

вероятностью их не превышения; • определения размеров зон одновременного превышения

климатических нагрузок; • определения вероятности превышения принятых климатических

нагрузок для точки и для ВЛ в целом.

5

• определения климатических нагрузок на ВЛ в целом в зависимости от её длины.

2 Нормативные ссылки В Методических указаниях использованы нормативные ссылки на

следующие стандарты: • ГОСТ 27751-88 «Надежность строительных конструкций и

оснований. Основные положения по расчету»; • СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»; • Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ) 7-го издания; • «Методические указания по расчету климатических нагрузок на ВЛ и

построению региональных карт с повторяемостью 1 раз в 25 лет», утверждены Главэлектросети Минэнерго СССР, 30.11.1990 г.

• СТО 56947007- 29.240.055-2010 «Методические указания по расчету климатических нагрузок в соответствии с ПУЭ – 7 и построению карт климатического районирования»;

• «Наставление гидрометеорологическим станциям и постам,» Выпуск 3, часть 1 «Метеорологические наблюдения на станциях»,1985 г.

Изменение №1, 1997 г. • МЭК - IEC/TR 60826(1991) «Нагрузки и прочность воздушных линий

электропередач»; • IEC 60826(2003) «Критерии проектирования воздушных линий

электропередач»; • СИГРЕ «Вероятностно-статистический подход к проектированию

воздушных линий электропередачи» («SIGRE Brochure No. 109, December 1996»).

3 Термины, определения и обозначения

В настоящих МУ применены следующие термины с соответствующими определениями.

воздушная линия электропередачи; ВЛ: Устройство для передачи электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным при помощи изолирующих конструкций и арматуры к опорам, несущим конструкциям, кронштейнам и стойкам на инженерных сооружениях (мостах, путепроводах и т.п.).

пролет ВЛ: Участок ВЛ между двумя опорами или конструкциями, заменяющими опоры.

надежность ВЛ: Свойство ВЛ выполнять свои функции в течение требуемого промежутка времени.

метеорологические элементы: Характеристики состояния атмосферы и некоторых атмосферных процессов, которые наблюдаются на метеорологических станциях.

климатические характеристики: Статистические выводы из

6

многолетних рядов климатических данных для отдельных метеорологических элементов и их комплексов (ветер, гололед, ветер при гололеде).

данные наблюдений метеорологических станций: Результаты метеорологических наблюдений на станциях в виде числовых значений метеорологических элементов.

региональная карта климатического районирования: Карта территории с распределением по местности того или иного климатического показателя.

однородный вид: Сравнимость результатов измерения метеорологических элементов для разных пунктов и за разные периоды.

эквивалентная толщина стенки гололеда bэ , b’э , мм: Толщина стенки гололедно-изморозевого отложения, приведенного к плотности 0,9 г/см3 и цилиндрической форме на элементах кругового сечения (тросах, проводах, канатах). Применяется для определения весовой нагрузки от гололеда.

условия стандартной ВЛ: ВЛ с проводами диаметром 10 мм, подвешенными на высоте 10 м. над поверхностью земли.

условная толщина стенки гололеда by, мм: Толщина стенки условного гололедно-изморозевого отложения, на проводе диаметром 10 мм, подвешенном на высоте 10 м над поверхностью земли, вычисляемая для каждого района по ветровой нагрузке при гололеде по принятым нормативным значениям ветровой нагрузки при гололеде и скоростям ветра при гололеде. Применяется для определения на ВЛ ветровой нагрузки при гололеде.

ветровая нагрузка: Давление ветра на провода, тросы, конструкции опор.

гололедная нагрузка: Вес гололедно-изморозевого отложения на проводах, тросах и конструкциях опор.

ветровая нагрузка при гололеде: Величина давления ветра на обледенелый провод или конструкцию ВЛ.

временной ряд: Ряд последовательных во времени значений случайной величины (максимальных за год климатических величин, нагрузок).

ранжированный ряд: Ряд, члены которого, упорядочены в порядке возрастания.

повторяемость: Отношение числа случаев со значением входящим в данный интервал к общему числу случаев.

обеспеченность значения величины: Вероятность не превышения какого-либо неблагоприятного значения случайной величины.

нормативные значения нагрузок (ветровой, гололедной): Климатические нагрузки, получаемые на основании климатических параметров в соответствии с действующими нормативными документами (ПУЭ, СНиП). Согласно ПУЭ-7 – это нагрузки с вероятностью не

7

превышения 0,96 (повторяемость 1 раз в 25 лет). зона одновременного превышения климатических нагрузок:

Территория, в каждой точке которой, в результате прохождения атмосферного процесса, наблюдается превышение климатических нагрузок определенной вероятности.

климатические условия: Комплекс ряда метеорологических элементов – ветровое давление, толщина стенки гололеда, температура воздуха.

4 Общие положения Процесс определения расчетных нагрузок для ВЛ в целом выглядит

следующим образом: I. Определяются климатические нагрузки в точке: A. По климатическим картам регионального районирования,

построенным с повторяемостью 1 раз в 25 лет; B. Путем обработки многолетних данных наблюдений метеостанции: • Данные наблюдений метеостанций; • Приведение данных к однородному виду (учет закрытости

метеоприборов, изменения числа сроков наблюдений в сутки, смены метеоприборов на метеостанции, направления воздушного потока по отношению к проводу гололедного станка);

• Приведение данных к условной ВЛ (высота провода 10 м и диаметр провода 10 мм);

• Составление статистических рядов климатических характеристик конкретной метеостанции;

• Аппроксимация статистических рядов теоретическим распределением и определение параметров климатических характеристик в точке с вероятностью не превышения 0,96 (повторяемостью 1 раз в 25 лет);

• Учет физико-географических условий местности; • Построение высотных зависимостей с учетом микрорельефа

местности и опыта эксплуатации; • Проведение районирования территории по климатическим

характеристикам с вероятностью не превышения 0,96 (повторяемостью 1 раз в 25 лет).

II. Определяется вероятность не превышения климатических нагрузок

для ВЛ в целом; A. Составление временных рядов по данным наблюдений

метеостанций, расположенных вдоль трассы ВЛ; B. Определение числа случаев превышения нормативных нагрузок с

повторяемостью 1 раз в 25 лет, за один и тот же период, по данным метеостанций, расположенных вблизи рассматриваемой ВЛ;

C. Определение числа случаев превышения нормативных нагрузок с повторяемостью 1 раз в 25 лет по данным опыта эксплуатации действующих ВЛ, расположенных вблизи рассматриваемой ВЛ;

8

D. Определение размеров зон одновременного превышения климатических нагрузок;

E. Определение вероятности не превышения климатических нагрузок для ВЛ в целом с учётом зон одновременного превышения.

III. Определяется необходимая вероятность не превышения

климатических нагрузок для ВЛ в целом, с учетом ответственности ВЛ и требуемой надежности энергоснабжения.

IV. Определяется требуемая вероятность не превышения

климатических нагрузок в точке по заданной в п. III вероятности не превышения нагрузок для ВЛ в целом.

V. Определяется величина климатической нагрузки в точке с

требуемой вероятностью не превышения, определенной в п. IV.

5 Исходные данные для определения климатических нагрузок

В соответствии со СНиП 2.01.07-85* и ПУЭ-7 определение климатических нагрузок на ВЛ (ветровая, гололедная и ветровая нагрузка при гололеде) производится на основании обработки данных наблюдений метеорологических станций.

Для определения климатических нагрузок на ВЛ и построения региональных карт климатического районирования значения климатических характеристик принимаются по данным инструментальных наблюдений метеорологических станций и данным опыта эксплуатации линий электропередачи и связи.

Основой для определения ветровой нагрузки на ВЛ является максимальная за год скорость ветра с 10-минутным интервалом осреднения на высоте 10 м над поверхностью земли, по данным инструментальных наблюдений метеорологических станций за скоростями и направлениями ветра по анеморумбометру М-63 (М-63М) или флюгеру с тяжелой доской.

Основным источником информации о максимальных скоростях ветра на метеорологических станциях являются таблицы ТМ-1.

Исходными данными для определения гололедных и гололедно-ветровых нагрузок являются вид, размеры и масса гололедно-изморозевых отложений, замеренные на гололедном станке метеорологические станции по стандартной методике («Наставления Госкомгидромета гидрометео-рологическим станциям и постам»), направление и скорость ветра в начале обледенения и максимальная скорость и направление ветра за случай обледенения. Эти данные помещены в таблицах ТМ-5.

Таблицы ТМ-1 и ТМ-5 хранятся в фондах Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова (ГГО), Всероссийского научно-исследовательского института гидрометеорологической информации –

9

Мирового центра данных (ВНИИГМИ – МЦД), территориальных центрах Росгидромета.

Источником информации по наблюдениям с 1961 по 1990 гг. о величине скорости ветра, размерах и массе гололедно-изморозевых отложений также могут быть метеорологические ежемесячники.

Для характеристики влияния физико-географических условий на величину климатических нагрузок используется следующая информация: • Характеристика метеорологических условий – комплекс погодных

условий, соответствующий данному атмосферному явлению – температурный, ветровой режимы и атмосферные явления (гололед, изморозь, переохлажденный дождь, мокрый снег, гроза), продолжительность и повторяемость явлений. Эта информация помещена в Справочниках по климату СССР, Научно-прикладных справочниках по климату СССР и Метеорологических ежемесячниках;

• Сведения о метеостанции – физико-географическая характеристика местности, место расположения метеоплощадок, период наблюдений, год установки флюгера с тяжелой доской и анеморумбометра М-63, М-63М. Эти сведения помещены в Климатическом справочнике «История и физико-географическое описание метеорологических станций и постов», «Технических делах» метеостанций и Метеорологических ежемесячниках;

• Данные опыта эксплуатации о величине и размерах метеорологических элементов на действующих линиях электропередач и связи, которые помещены в актах расследования Технологических нарушений в работе ВЛ и в гололедных листков обхода ВЛ «Сведения о гололедных образованиях на проводах линий электропередачи»;

• Характеристика синоптических процессов, которая составляется по материалам территориальных центров Росгидромета;

• Общая характеристика физико-географических условий исследуемой территории, которая выбирается из специализированных литературных источников, карт и по результатам обследования (выявляются преобладающие формы, относительные превышения, степень экранирования участков территории, ее залесенность, влияние рек и водных бассейнов).

6 Составление статистических рядов Для определения климатических параметров в точке данные

инструментальных наблюдений метеорологических станций приводят к однородному виду.

Нарушение однородности в данных наблюдений метеостанций происходят из-за:

• переноса метеоплощадки; • замены типа измерительного прибора; • различные высоты установки метеоприборов;

10

• изменение числа сроков наблюдений; • защищенность метеоплощадки.

Полученные данные приводятся к условиям стандартной ВЛ. За стандартную ВЛ принята ВЛ с проводами диаметром 10 мм расположенными на высоте 10 м над поверхностью земли.

6.1 Скорость ветра Нарушение однородности в значениях максимальных скоростей ветра

метеорологических станций возникают из-за: • переноса метеоплощадки; • изменения типа ветроизмерительного прибора; • изменения числа сроков наблюдений в сутки; • защищенности ветроизмерительного прибора строениями,

растительностью. Приведение значений максимальных скоростей ветра

метеорологических станций к однородному виду производится по каждому виду нарушений однородности.

Методы приведения значений скоростей ветра к однородному виду и соответствующий пример приведены в приложении А.

6.2 Гололедно-изморозевые отложения При определении гололедной нагрузки и ветровой нагрузки при

гололеде на ВЛ используются данные инструментальных наблюдений метеостанций за видом, размерами (а и с) и массой (m) гололедно-изморозевых отложений на жестко закрепленном проводе гололедного станка длиной 1 погонный метр (п.м.), диаметром 5 мм, на высоте 2 м от земли.

Данные наблюдений за гололедно-изморозевыми отложениями приводятся к однородному виду, определяется эквивалентная толщина стенки гололеда и ветровая нагрузка при гололеде.

Неоднородность в данных наблюдений метеорологических станции за гололедно-изморозевыми отложениями возникает вследствие:

• переноса метеоплощадки; • закрытости гололедного станка; • изменения направления гололедонесущего потока по отношению

к проводу гололедного станка. Определяется толщина стенки гололеда на проводах гололедного

станка на высоте 2м, осуществляется переход к толщине стенки гололеда на стандартной ВЛ на проводе диаметром 10 мм, подвешенном на высоте 10 м над поверхностью земли.

Определяется ветровая нагрузка при гололеде на проводах ВЛ приведенной к условиям стандартной ВЛ и скоростей ветра к 10-минутному интервалам осреднения.

11

Методика приведения значений гололедно-изморозевых отложений к однородному виду, расчет толщины стенки гололеда и ветровой нагрузки при гололеде, а также соответствующие примеры, приведены в приложении Б.

7 Определение климатических характеристик в точке с различной вероятностью их не превышения.

По данным инструментальных наблюдений метеорологических станций, приведенным к однородному виду, составляются непрерывные ряды максимальных за год величин метеорологических элементов (скорость ветра, толщина стенки гололеда, ветровая нагрузка при гололеде, скорость ветра при гололеде). Определяются эмпирические интегральные функции распределения вероятностей.

По метеостанциям из всех случаев наблюдений выбираются максимальные за год (сезон) величины метеорологических элементов и ранжируются в возрастающем порядке. При этом по ветру выбирается максимальная величина за календарный год, а по гололеду и ветровой нагрузке при гололеде – максимальная величина за гололедный сезон.

Составленные ряды ранжируются в порядке возрастания. Для каждого члена ранжированного ряда определяется накопленная

верояность. Эмпирическая функция распределения климатических характеристик F’(X) принимает следующий вид (1), в котором случайная величина Xi меньше некоторого значения климатической характеристики X:

1+=′

n

m)X(F (1)

где: n – число членов ряда; m – порядковый номер члена ранжированного ряда.

Определяются статистические параметры ряда значений климатических характеристик X, при этом длина ряда должна быть не менее 30 лет: X - выборочное среднее значение климатической характеристики

∑=

=n

1iiX

n

1X

(2) σ - выборочное среднеквадратическое отклонение

( )∑=

−=n

ii XX

n 1

21σ (3)

сv – коэффициент вариации

12

Xcv

σ= (4)

Для аппроксимации эмпирических интегральных функций

распределения максимальных за год величин климатических характеристик F(Х) используется I предельное распределение Гумбеля

)X(ee)X(Fβα −−−= (5)

где F(Х) – вероятность не превышения данной величины

климатических характеристик Х; α, β – параметры распределения.

Уравнение (5) предпочтительно решать аналитическим способом. 1-е предельное распределение Гумбеля (5) приводится к виду:

yeeXF−−=)( (6)

где y = α(X - β)

αβ 1

nyX −= ; σσα n=

yn и σn – среднее значение и стандартное отклонение вспомогательной величины y при числе членов ряда n. Значения yn и σn приведены в таблице В1 Приложения В.

Определение максимальных за год величин климатических

характеристик Х для любой вероятности их не превышения (повторяемости) производится по формулам (6) или (7):

( )[ ])X(FlnlnyXX nn

−+−=σσ (7)

Для определения Х с заданной обеспеченностью целесообразно

использовать отношение X

X в соответствии с уравнением:

−−+−= ))1

1ln(ln(1T

yc

X

Xn

n

v

σ, (8)

где Т - период повторения нагрузки, в годах. ( )XFT

−=

1

1

По коэффициенту вариации сv и длине ряда n для метеостанции,

определяется величина отношения K=X

X для любой вероятности не

13

превышения нагрузки. По полученному отношению X

X и известному

выборочному среднему значению X определяется максимальная за год величина климатической характеристики с заданной вероятностью ее не превышения (повторяемостью).

В приложении В (таблицы В.2-В.5) приведены отношения X

X для

различной продолжительности ряда наблюдений n, лет (25-60 лет), и коэффициента вариации максимальных за год величин климатических характеристик cv для климатических характеристик Х с вероятностью не превышения 0,96, 0,98, 0,993 и 0,998.

Значение Хp с вероятностью не превышения p = {0,98; 0,993; 0,998}

может быть определено по величине отношения 96.0X

XK p= (отношение

искомой величины к климатической характеристике - ветер, гололед, ветер при гололеде - имеющей вероятность не превышения 0,96). Значения K приведены в приложении В (таблица В.6).

По найденному из таблицы В.6 значению отношения (K) определяется искомое значение климатической характеристики (Xp) с вероятностью не превышения p = {0,98; 0,993; 0,998}:

96.0XKX p ⋅=

Примеры формирования статистических рядов, определения

статистических параметров и максимальных за год (сезон) величин климатических характеристик с различной вероятностью не превышения приведены в приложении Г.

8 Учет физико-географических условий и построение карт регионального районирования

Величина метеорологических элементов, характеризующих климатические условия данной местности, зависит от атмосферной циркуляции и характера подстилающей поверхности.

Влияние подстилающей поверхности на климатические условия местности складывается из влияния рельефа, лесистости, наличия больших водоемов на значения отдельных климатических характеристик.

Одним из способов учета физико-географических условий является подразделение исследуемой территории на элементы, типы макрорельефа, мезорельефа и микрорельефа местности, с последующим построением зависимостей климатических характеристик от высоты местности, x = f(h).

Методы учета физико-географических условий и построения высотных зависимостей приведены в приложении Д. Методы учета опыта эксплуатации приведены в приложении Е. Методика составления региональных карт климатического районирования приведена в приложении Ж.

14

9 Определение климатических нагрузок в точке К основным климатическим нагрузкам, воздействующим на

конструкции ВЛ, относятся ветровая нагрузка, гололедная нагрузка и ветровая нагрузка при гололеде. Они рассчитываются по значениям климатических характеристик (скорость ветра, толщина стенки гололеда, ветровая нагрузка при гололеде) требуемой вероятности не превышения.

Значения климатических характеристик требуемой вероятности не превышения определяются по региональным картам климатического районирования или путем обработки данных наблюдений метеостанций.

9.1 Расчет климатических параметров с разной вероятностью не превышения

Расчет климатических параметров (скорость ветра V, толщина стенки гололеда b, ветровая нагрузка при гололеде Pwг) с разной вероятностью не превышения (0,9-0,998) производится следующими способами:

• обработкой данных наблюдений метеостанции. Величины климатических параметров определяются по уравнению (6) путем определения параметров распределения аналитическим способом или по величине отношения k =

ХХ , решая уравнение (8), или по уравнению (7);

• по зависимостям средних величин выборочного ряда максимальных за год климатических параметров ( wгPbV ,, ) от высоты местности и соответствующим коэффициентам вариации для данной местности cv, используя отношение k =

ХХ (по уравнению (8) или (7);

• по региональным картам районирования. По значениям климатических параметров с вероятностью не превышения 0,96 (V0,96, b0,96, Pwг0,96) и соответствующим коэффициентам вариации для данной местности

cv используя отношение k =960.X

X .

Примеры расчета климатических параметров (скорость ветра V, толщина стенки гололеда b, ветровая нагрузка при гололеде Pwг) с разной вероятностью не превышения приведены в приложении И.

9.2 Ветровая нагрузка 9.2.1 Ветровая нагрузка на провода и тросы с требуемой

вероятностью не превышения wP , Н, действующая перпендикулярно проводу (тросу) определяется по формуле (п. 2.5.52 ПУЭ-7):

ϕα 2sinFWCKKP xwlww = (9)

где αw – коэффициент, учитывающий неравномерность ветрового давления по пролету ВЛ, принимается равным: Ветровое давление, Па 400 500 580 и более Коэффициент αw 0,76 0,71 0,7

15

Промежуточные значения αw определяются линейной интерполяцией; Кl – коэффициент, учитывающий влияние длины пролета на ветровую

нагрузку, равный: • 1,2 – при длине пролета до 50 м; • 1,1 – при длине пролета 100 м; • 1,05 – при длине пролета 150 м, • 1,0 – при длине пролета 250 м и более.

Промежуточные значения Кl определяются интерполяцией; Кw – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по

высоте в зависимости от типа местности, определяемый по таблице 2.5.2 ПУЭ-7;

Сх –коэффициент лобового сопротивления, принимаемый равным: 1,1 – для проводов и тросов диаметром 20 мм и более; 1,2 – для проводов и тросов диаметром менее 20 мм;

W – ветровое давление с вероятностью непревышения 0,96, приведено в таблице Ж.1 приложения Ж.

F – площадь продольного диаметрального сечения провода (троса), м2, определяемая по формуле

F=d⋅l⋅10-3 (10)

где d – диаметр провода, мм; l – длина ветрового пролета, м; ϕ - угол между направлением ветра и осью ВЛ.

Ветровое давление W принимается по региональным картам районирования или по данным обработки максимальных скоростей ветра метеорологических станций. Ветровое давление определяется по формуле:

61

2

,

VW = (11)

где V – максимальная скорость ветра с 10-минутным интервалом

осреднения на высоте 10 м с требуемой вероятностью не превышения.

9.2.2 Средняя составляющая ветровой нагрузки на опору cQ , Н, в

соответствии с 2.5.59 ПУЭ-7, определяется по формуле

ACWКQ xwc 0= (12) где Кw – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте принимается в соответствии с требованиями 2.5.44 ПУЭ-7; W – принимается по п.9.2.1;

16

А – площадь проекции, ограниченная контуром конструкции, ее части или элемента с наветренной стороны на плоскость, перпендикулярную ветровому потоку, вычисленная по наружному габариту, м2.

9.3 Гололедная нагрузка 9.3.1 Линейная гололедная нагрузка на 1 м провода и троса, гP , Н/м, с

требуемой вероятностью не превышения определяется по формуле (п. 2.5.53 ПУЭ-7):

( ) 310−⋅⋅⋅⋅⋅+⋅⋅⋅⋅= gbKKdbKKP эdiэdiг ρπ , Н/м (13)

где Ki – коэффициент учитывающий изменение толщины стенки

гололеда по высоте, принимаемый по таблице 1; Kd – коэффициент учитывающий изменение толщины стенки

гололеда в зависимости от диаметра провода, принимаемый по таблице 1;

bэ – толщина стенки гололеда, принимаемая по таблице Ж.2 приложения Ж, мм;

d – диаметр провода, мм; ρ - плотность льда, принимаемая, равной 0,9 г/см3; g – ускорение свободного падения, принимаемое равным 9,8 м/с2;

Толщина стенки гололеда, принимается по региональным картам районирования или рассчитывается по данным наблюдений метеостанций.

Таблица 1

Коэффициенты Ki и Kd, учитывающие изменение толщины стенки гололеда

Высота расположения приведенного центра

тяжести проводов, тросов и средних точек зон

конструкций опор над поверхностью земли, м

Коэффициент Ki, учитывающий

изменение толщины стенки

гололеда по высоте над поверхностью

земли

Диаметр провода

(троса), мм

Коэффициент Kd, учитывающий

изменение толщины стенки гололеда в

зависимости от диаметра провода (троса)

25 1,0 10 1,0 30 1,4 20 0,9 50 1,6 30 0,8 70 1,8 50 0,7 100 2,0 70 0,6

Примечание. Для промежуточных высот и диаметров значения коэффициентов Ki и Kd определяются линейной интерполяцией

9.3.2 Гололедная нагрузка на конструкции металлических опор

определяется по формуле (п. 2.5.61 ПУЭ-7):

0AgbKJ Гэiн ⋅⋅⋅⋅⋅= ρµ , Н/м (14)

17

где Ki, bэ, ρ, g – принимаются согласно 9.3.1 настоящего документа; µГ – коэффициент учитывающий отношение площади поверхности элемента, подверженного обледенению, к полной поверхности элемента, принимаемый равным 0,6 для районов I - IV по гололеду, при высоте опор более 50 м и для районов по гололеду V и выше, независимо от высоты опор; А0 – площадь общей поверхности элемента, м2.

До IV района по гололеду, при высоте опор менее 50 м, гололедные нагрузки на опорах не учитываются.

9.4 Максимальная ветровая нагрузка при гололеде 9.4.1 Ветровая нагрузка на провода и тросы при гололеде WГP , Н,

определяется по формуле (п. 2.5.52 ПУЭ-7):

ϕα 2sin⋅⋅⋅⋅⋅⋅= FWCKKP ГXWlwWГ (15) где αw – коэффициент, учитывающий неравномерность ветрового

давления по пролету ВЛ; Ветровое давление, Па До200 240 280 300 320 360 400 Коэффициент αw 1 0,94 0,88 0,85 0,83 0,80 0,76

Kl – коэффициент учитывающий влияние длины пролета на ветровую нагрузку, по п.9.2.1;

Kw – принимается согласно п. 9.2.1; Cx – коэффициент лобового сопротивления принимаемый для

проводов и тросов покрытых гололедом, равным 1,2; Wг – ветровое давление при гололеде, Па, определяется по

формуле:

6,1

2Г

Г

VW =

Vг – скорость ветра при гололеде с требуемой вероятностью не превышения, м/с, принимается по картам регионального районирования ветровых нагрузок при гололеде или по данным обработки материалов наблюдений метеорологических станций.

F – площадь продольного диаметрального сечения провода ВЛ с гололедным отложением, м2, определяется по формуле:

( ) 3102 −⋅⋅⋅+= lbKdF yi (16)

d – диаметр провода, мм; l – длина ветрового пролета, м; Ki – коэффициент учитывающий изменение размеров гололедных

отложений по высоте, по таблице 1;

18

bу – условная толщина стенки гололедного отложения, принимается по картам регионального районирования ветровых нагрузок при гололеде или рассчитывается по формуле (Ж.1) приложения Ж.

9.4.2 Средняя составляющая ветровой нагрузки при гололеде на конструкции опор из стального проката Qc, Н, определяется по формуле:

Qc = Kw ⋅ Wг ⋅ Cx ⋅ A (17)

где Kw – принимается по 2.5.44 ПУЭ-7; Wг – принимается по п. 9.4.1; Cx – аэродинамический коэффициент, определяемый в зависимости

от вида конструкции, согласно приложению 4 «Схемы ветровых нагрузок и аэродинамические коэффициенты Сх», СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»;

А – площадь проекции, ограниченная контуром обледенелой конструкции, ее части или элемента с наветренной стороны на плоскость перпендикулярно ветровому потоку, вычисленная по наружному габариту, м2.

Для конструкций опор из стального проката, покрытых гололедом, при определении А учитывается обледенение конструкции с условной толщиной стенки гололеда bу при высоте опор более 50 м, а так же для V и выше районов по гололеду независимо от высоты опор.

Для железобетонных и деревянных опор, а также стальных опор с элементами из труб обледенение конструкций при определении нагрузки Qс не учитывается.

10 Обоснования для определения климатических нагрузок с учетом длины ВЛ

10.1 Климатические нагрузки, рассчитанные по данным наблюдений метеостанций, характеризуют нагрузки для данного пункта наблюдений. Карты климатического районирования, построенные на основании вероятностно-статистической обработки данных наблюдений метеостанций, характеризуют пространственное распределение заданных вероятностных значений климатической характеристики в каждой точке территории.

10.2 Климатические условия по территории зависят от физико-географических условий местности, характера и размеров проходящих атмосферных процессов, их мощности и интенсивности.

10.3 Климатические нагрузки обусловлены прохождением разных атмосферных процессов по данной территории и не совпадают по величине и по времени на различных участках ВЛ.

10.4 В каждом атмосферном процессе (фронтальном, внутримассовом, циклоническом) наблюдаются очаги интенсивности, которые образуют

19

районы с повышенными значениями метеорологических параметров (нагрузок).

10.5 Появляются зоны одновременного превышения климатических нагрузок.

10.6 Размеры зон θ одновременного превышения климатических нагрузок зависят от характера развития атмосферного процесса и от физико-географических условий.

10.7 Изменение климатических нагрузок на ВЛ зависит от количества зон одновременного превышения климатических нагрузок.

11 Определение вероятности превышения нагрузок по длине ВЛ в целом

11.1 Нормативная нагрузка в любом пункте (метеостанции) будет превышена, если зона одновременного превышения климатических нагрузок своим фронтом шириной θ пересечет этот пункт.

11.2 На ВЛ нагрузка будет превышена, если зона одновременного превышения климатических нагрузок заденет своим краем один из двух конечных пунктов (пролетов ВЛ) или пересечет ВЛ всей шириной.

11.3 Возможное число случаев n попадания зоны одновременного превышения климатических нагрузок на ВЛ определяется из следующего выражения

θl

n += 1 (18)

при l≤θ n=1, при l> θ отношение l/θ округляется до большего целого

где l – длина ВЛ, км;

θ – размер зоны одновременного превышения климатических нагрузок, км.

11.4 Число случаев n попадания зоны одновременного превышения климатических нагрузок определяется косвенным методом по данным наблюдений метеостанций, опыта эксплуатации ВЛ, картам регионального районирования.

Размер зоны одновременного превышения климатических нагрузок определяется по формуле:

1−=

n

lθ (19)

11.5 Определяются вероятности превышения нагрузок для ВЛ в целом.

20

11.5.1 Строятся временные ряды климатических характеристик для каждой метеостанции, расположенной вблизи трассы ВЛ, за одинаковый период наблюдений N лет (пример приведен в приложении К, таблица К.1). Определяются значения климатических характеристик с повторяемостью 1 раз в 25 лет (вероятностью не превышения 0,96).

11.5.2 Определяются по временному ряду для каждой метеостанции случаи превышения нагрузок, имеющих повторяемость 1 раз в 25 лет.

11.5.3 Из данных наблюдений для каждой метеостанции в хронологическом порядке определяется число случаев превышения значений климатической нагрузки, имеющей повторяемость 1 раз в 25 лет, с указанием года появления этих случаев.

11.5.4 Для рассматриваемой ВЛ по данным наблюдений метеостанций, расположенных вблизи трассы ВЛ, определяется число случаев превышения климатических нагрузок с повторяемостью 1 раз в 25 лет (при этом появление таких случаев для различных метеостанций в один год рассматривается как один случай).

11.5.5 По данным опыта эксплуатации различных ВЛ, проходящих в районе трассы рассматриваемой ВЛ, определяется число случаев превышения нормативных нагрузок с повторяемостью 1 раз в 25 лет.

11.5.6 Для рассматриваемой ВЛ в целом число случаев превышения расчетных климатических нагрузок определяется суммированием числа случаев превышения, полученных по данным наблюдений метеостанций (п.11.5.4) и по данным опыта эксплуатации (п.11.5.5), при их несовпадении между собой по времени.

11.5.7 По числу случаев m превышения климатических нагрузок (по п.11.5.6), для данного периода наблюдений определяется вероятность превышения климатических нагрузок по ВЛ в целом по формуле:

1+=

N

mϕ (20)

где φ - вероятность превышения климатических нагрузок по ВЛ в целом;

m – число случаев превышения климатических нагрузок по ВЛ в целом;

N – период наблюдений.

11.5.8 Вероятность P не превышения нагрузки по ВЛ в целом, полученная по данным наблюдений метеостанций и опыту эксплуатации ВЛ, определяется по формуле:

21

P = 1 - ϕ (21)

Р – вероятность не превышения климатических нагрузок по ВЛ в целом.

11.6 Вероятность не превышения нагрузки для ВЛ в целом, с учётом числа случаев n попадания зон одновременного превышения нагрузок, производится на основании следующих допущений:

• зоны одновременного превышения распределены на рассматриваемой территории статистически равновероятно и независимо друг от друга;

• зоны одновременного превышения во времени независимы;

• зоны одновременного превышения имеют круглую форму и их размеры (величина) постоянны;

• случаи превышения нагрузки в каждой точке зоны по времени совпадают;

• вероятность не превышения нагрузок с учётом числа случаев n попадания зон одновременного превышения нагрузок (п.11.5.8), полученная по данным метеостанций (11.5.4 настоящих МУ) и опыта эксплуатации ВЛ (п.11.5.5).

11.7 Вероятность P' не превышения нагрузки по ВЛ в целом, с учётом числа случаев n попадания зон одновременного превышения нагрузок на ВЛ, исходя из теории умножения вероятностей, равна:

P'=(1-ϕ ')n (22)

где: ϕ '– вероятность превышения нагрузки в каждой точке зоны;

n – число случаев попадания зон одновременного превышения климатических нагрузок.

Принимаем: Р' = Р 11.8 С учетом (18) формула не превышения нагрузок на ВЛ (22)

принимает следующий вид

( ) θϕl

P +′−= 11 (23)

11.9 Из формулы (23) определяется средняя ширина зоны θ, км

( ) 11

−′−

=

ϕ

θ

ln

Plnl (24)

11.10 При разработке региональных карт климатического районирования для территории региона рекомендуется определять размеры

22

зон одновременного превышения нагрузок. Определенный при разработке региональной карты размер зоны одновременного превышения в дальнейшем может быть использован как известный параметр при проведении расчетов для любых линий рассматриваемого региона.

11.10.1 Аналогично п.11.5 для территории S определяется вероятность ϕs превышения климатических нагрузок и вероятность Рs их не превышения:

Ps =1-ϕ s (25)

11.10.2 При площади территории региона S и площади зоны F одновременного превышения климатических нагрузок число случаев попадания зон на территорию региона определяется по формуле:

F

Sn = (26)

11.10.3 Аналогично п.11.7 вероятность не превышения параметров климатических характеристик по территории будет равна:

Ps =(1-ϕ ')n (27)

11.10.4 С учётом формулы (26) формула не превышения принимает следующий вид:

Ps =(1-ϕ ') F

S

(28)

11.10.5 По формуле (28) находим площадь зоны одновременного превышения нагрузки для данной территории:

)ln(1

)ln(1SF

sϕϕ

−′−⋅= (29)

11.10.6 Принимаем форму зоны одновременного превышения нагрузки в виде круга. Размер зоны (диаметр) определяется по формуле:

50

4,

FD

=π

(30)

12 Определение климатических нагрузок на ВЛ с учетом ее длины

12.1 Процесс определения климатических нагрузок на ВЛ, исходя из требуемой надёжности ВЛ и её длины, состоит из следующих шагов:

23

1) определяются климатические параметры (скорость ветра, толщина стенки гололёда, ветровая нагрузка при гололёде) с вероятностью их не превышения 0,96 (п. 9.1);

2) определяются климатические нагрузки в точке (пп. 9.2, 9.3, 9.4);

3) определяется вероятность превышения климатических нагрузок для ВЛ в целом по вероятности не превышения климатических нагрузок в точках ВЛ (раздел 11, формула (22), при этом число случаев превышения определяется по формуле (18). При увеличении длины ВЛ, при постоянстве размеров зоны одновременного превышения нагрузок, вероятность превышения нагрузки для ВЛ в целом увеличивается.

4) необходимая вероятность не превышения климатических нагрузок для ВЛ в целом определяется заказчиком, с учетом ответственности ВЛ и требуемой надёжности энергоснабжения;

5) по вероятности не превышения климатических нагрузок для ВЛ в целом определяется необходимая вероятность не превышения климатических нагрузок в точке (в том числе, отличная от вероятности не превышения нагрузки 0,96) (п. 12.2).

6) определяются значения климатических нагрузок в точке ВЛ с необходимой вероятностью не превышения, определенной ранее на шаге 5) (раздел 9).

12.2 Из формул (22) и (23) выводится формула для определения вероятности превышения нагрузок в точке (метеостанции) ϕ ' при заданной вероятности не превышения нагрузок по ВЛ в целом Р.

nP1

1−=′ϕ (31)

или

θθ

ϕ +−=′ lP1 (32) где n – число случаев попадания зоны одновременного превышения климатических нагрузок на ВЛ;

θ - ширина зоны одновременного превышения нагрузок, км;

l – длина ВЛ, км.

12.3 Определение значений климатических нагрузок в точке ВЛ исходя из необходимой вероятности для ВЛ в целом определенной заказчиком, с учетом ответственности ВЛ и требуемой надёжности энергоснабжения

Значение климатической нагрузки в точке определяется:

• по данным наблюдений метеостанций (раздел 7, формулы (8) или (7))

24

• по картам климатического районирования (раздел 7, формула (8))

Пример определения климатических нагрузок в точке ВЛ приведен в приложении И.

25

Приложение А

Приведение значений скоростей ветра к однородному виду А.1 Перенос метеоплощадки При невозможности сохранения непрерывности в наблюдениях при переносе

метеоплощадки в случаях различия в физико-географических условиях их местоположения целесообразно использовать раздельно данные наблюдений метеостанции до переноса метеоплощадки и после переноса метеоплощадки.

А.2 Изменение типа ветроизмерительного прибора В 50-х, начале 60-х годов большинство метеостанций производит наблюдения по

флюгеру с тяжелой доской на высоте 10 м с измерением скорости ветра с интервалом осреднения 2-е минуты. С 1965 г. на метеостанциях устанавливается анеморумбометр М-63 и различные его модификации, измеряющие скорость ветра с интервалом осреднения 10 минут. Согласно СНиП [2] определение ветрового давления производится по скорости ветра, с интервалом осреденения 10 минут.

Данные наблюдений скоростей ветра по метеостанциям приводятся к однородному виду путем приведения величины скорости ветра, замеренной по флюгеру, с интервалом осреденения 2 минуты, к величине показаний скорости ветра по анеморумбометру, с интервалом осреденения 10 минут. Для величин скоростей ветра 10 м/с и более, замеренных по флюгеру, приведение к интервалу осреднения скорости ветра 10 минут (анеморумбометру) осуществляется по формуле

Va = 0,88⋅Vф (А.1)

где: Va – скорость ветра по анеморумбометру с интервалом осреднения 10 минут;

Vф – скорость ветра по флюгеру с интервалом осреднения 2 минуты. При величине скорости ветра по флюгеру менее 10 м/с величина скорости ветра Va

равна Vф . А.3 Изменение числа сроков наблюдений в сутки Нарушения однородности значений годовых максимумов скоростей ветра

произошли в 1966 году в результате изменения числа сроков наблюдений в сутки – введены 8 сроков наблюдений вместо 4.

Восстановление однородности значений максимальных за год величин скоростей ветра, выбранных по срокам наблюдений, производится путем приведения их к условиям непрерывной регистрации скоростей ветра.

Величина максимальной скорости ветра за год, выбранной из наблюдений по срокам наблюдениям корректируется введением к ней коэффициента непрерывности наблюдений, Кн, который зависит от величины скорости ветра и от числа сроков наблюдений в сутки, по формуле:

V′a = Кн ⋅ Va (А.2)

где: V′a – скорость ветра с учетом непрерывности наблюдений. Кн – коэффициент непрерывности наблюдений, принимаемый по таблице

А.1.

26

Таблица А.1 Коэффициенты на непрерывность наблюдений за скоростью ветра Кн

Скорость ветра Va м/с

4-7 8-11 12-15 16-19 20-27 28 и более

Число сроков наблюдений в сутки

4 8 4 8 4 8 4 8 4 8 4 8

Кн 1,4 1,3 1,25 1,2 1,15 1,1 1,1 1,1 1,1 1,05 1,05 1,05 А.4 Защищенность ветроизмерительного прибора Защищенность ветроизмерительного прибора строениями и растительностью

изменяется как по направлениям, так и со временем. Определение типов местности по направлениям в районе ветроизмерительного прибора производится по таблице А.2 настоящих МУ.

Таблица А.2

Классификация типов местности Тип

местности Характеристика местности

А Большие водные пространства, плоские прибрежные территории, плоские

равнины

В Открытая территория с редкими препятствиями, например степи или

сельхозугодия с редкими насаждениями и строениями

С Территории со значительным количеством небольших препятствий (ограды, насаждения, строения). Отдельные строения и деревья превышают высоту

ветроизмерительного прибора.

D Населенные территории или территории с большим количеством высоких насаждений. Ветроизмерительный прибор кругом закрыт зданиями или

деревьями. Метеостанция находится в данном типе местности если расстояние до препятствий

меньше 20-кратной их высоты. Сведения о ближайшем окружении метеоплощадки и ее изменении помещены в

Климатологическом справочнике «История и физико-географическое описание метеорологических станций и постов», в «Технических делах» метеостанций, которые имеются в территориальных центрах Росгидромета, а также могут быть получены в результате обследования метеостанции.

Данные наблюдений метеостанции приводятся к условиям открытой территории, т.е. к типу местности В.

Приведение скоростей ветра к условиям открытой территории (типу местности В) для каждого направления производится по следующей формуле:

V=V’a⋅Ki (А.3)

где V – скорость ветра, приведенная к условиям открытой территории;

V’a – скорость ветра по метеостанции, м/с; Ki - коэффициент характеризующий влияние защищенности

ветроизмерительного прибора; Коэффициент, Ki, характеризующий влияние степени защищенности

ветроизмерительного прибора на величину скорости ветра приведен в таблице А.3.

27

Таблица А.3 Коэффициент защищенности, Ki

Коэффициент Тип местности

A B C D Ki

* 0.92 1.00 1.17 1.49 * Получен с использованием рекомендаций СИГРЕ

Для районов, в которых сложно определить тип местности (степень защищенности

ветроизмерительного прибора) коэффициент Ki определяется интерполированием. Из приведенных к однородному виду максимальных за год по направлениям

скоростей ветра (V) выбирается максимальная скорость ветра. За период наблюдений по метеостанциям составляются ряды максимальных за год

скоростей ветра. Форма таблиц максимальных за год скоростей ветра, а так же пример их

заполнения и приведения данных наблюдений метеостанции к однородному виду приведены в таблицах А.4 и А.5.

Таблица А.4

Пример. Исходные данные максимальных годовых скоростей ветра по направлениям для метеостанции А.

Метеостанция: А (исходные данные)

Флюгер с тяжелой доской: с I.1969

Анеморумбометр М-63: с I.1975

Защищенность: с северной стороны тип местности "D"

Год С СВ В ЮВ Ю ЮЗ З СЗ макс. за

год возр

1969 10 14 20 14 10 9 14 8 20 13

1970 12 10 20 29 14 18 20 12 29 15

1971 17 10 25 20 6 7 12 10 25 15

1972 9 8 14 18 10 8 12 9 18 15

1973 14 23 20 12 9 20 28 10 28 15

1974 12 8 17 14 7 8 24 12 24 16

1975 9 10 15 10 10 31 20 9 31 17

1976 7 18 25 14 8 13 18 10 25 17

1977 9 13 18 9 7 25 27 8 27 17

1978 8 14 20 8 10 28 15 11 28 18

1979 10 12 18 12 8 16 20 14 20 18

1980 12 9 18 12 14 20 20 14 20 18

1981 8 14 20 8 17 18 15 11 20 18

1982 7 9 13 8 6 11 17 10 17 18

1983 9 12 12 8 11 15 10 10 15 20

1984 8 10 12 8 12 17 15 14 17 20

1985 8 6 18 8 4 4 18 8 18 20

1986 10 8 16 10 4 4 18 12 18 20

1987 7 10 17 15 9 14 13 10 17 20

1988 10 10 10 11 15 12 12 10 15 20

1989 14 8 14 18 10 8 12 9 18 22

1990 8 7 12 13 8 14 11 16 16 22

1991 5 17 18 9 7 10 9 6 18 22

1992 8 12 14 18 8 24 27 13 27 24

1993 12 14 18 15 12 12 22 10 22 25

28

Год С СВ В ЮВ Ю ЮЗ З СЗ макс. за

год возр

1994 8 14 12 10 12 22 16 12 22 25

1995 9 9 11 11 13 13 11 12 13 27

1996 9 6 9 8 11 12 15 11 15 27

1997 9 15 22 10 12 15 10 10 22 28

1998 9 12 14 17 12 20 17 11 20 28

1999 10 14 20 14 10 9 14 8 20 29

2000 12 12 15 13 10 10 12 12 15 31

Таблица А.5 Пример. Данные максимальных годовых скоростей ветра по метеостанции А по

направлениям, приведенные к однородному виду и типу местности В. Метеостанция: А (данные приведенные к однородному виду)

Год С СВ В ЮВ Ю ЮЗ З СЗ макс. за

год возр

1969 15 14 19 14 11 11 14 10 19 14

1970 18 11 19 27 14 17 19 13 27 17

1971 25 11 23 19 8 9 13 11 25 17

1972 14 10 14 17 11 10 13 11 17 17

1973 21 21 19 13 11 19 26 11 26 17

1974 18 10 16 14 9 10 22 13 22 18

1975 14 12 17 12 12 33 21 11 33 18

1976 10 20 26 15 10 14 20 12 26 19

1977 14 14 20 11 9 26 28 10 28 19

1978 12 15 21 10 12 29 17 13 29 19

1979 15 13 20 13 10 18 21 15 21 19

1980 18 11 20 13 15 21 21 15 21 20

1981 12 15 21 10 19 20 17 13 21 20

1982 10 11 14 10 8 13 19 12 19 20

1983 14 13 13 10 13 17 12 12 17 21

1984 12 12 13 10 13 19 17 15 19 21

1985 12 8 20 10 5 5 20 10 20 21

1986 15 10 18 12 5 5 20 13 20 21

1987 10 12 19 17 11 15 14 12 19 21

1988 15 12 12 13 17 13 13 12 17 21

1989 21 10 15 20 12 10 13 11 21 22

1990 12 9 13 14 10 15 13 18 18 23

1991 8 19 20 11 9 12 11 8 20 23

1992 12 13 15 20 10 25 28 14 28 23

1993 18 15 20 17 13 13 23 12 23 25

1994 12 15 13 12 13 23 18 13 23 26

1995 14 11 13 13 14 14 13 13 14 26

1996 14 8 11 10 13 13 17 13 17 27

1997 14 17 23 12 13 17 12 12 23 28

1998 14 13 15 19 13 21 19 13 21 28

1999 15 15 21 15 12 11 15 10 21 29

2000 18 13 17 14 12 12 13 13 18 33

29

Приложение Б

Приведение гололедно-изморозевых отложений к однородному виду и условиям стандартной ВЛ

Б.1 Перенос метеоплощадки

При невозможности сохранения непрерывности в наблюдениях данные наблюдений метеостанции до переноса метеоплощадки и после переноса в случаях изменения физико-географических условий их местоположения целесообразно использовать раздельно.

Б.2 Учет влияния закрытости гололедного станка

Б.2.1 Гололедный станок метеостанции может быть закрыт различными объектами (изгородью метеоплощадки, строениями, древесной растительностью), что может значительно снизить размеры (а и с) и массу отложения на его проводах.

Гололедно-изморозевые образования на проводах наблюдаются различного вида, имеют различную форму (Рисунок Б.1 - А, Б, В) и плотность отложения.

Для приведения измерений гололедно-изморозевых отложений к условиям «открытой» местности необходимо использовать поправочные коэффициенты на закрытость гололедного станка, которые зависят от угла закрытости α.

Угол закрытости α рассчитывается в зависимости от взаимной ориентации гололедонесущего потока и объекта, экранирующего гололедный станок, по формуле:

α =−+

arctgh h

L lГ

∆ (Б.1)

где: h - высота экранирующего объекта, м; hГ - высота гололедного станка, равная 2 м; L - расстояния от экранирующего объекта до границы метеоплощадки, м; ∆l - расстояние от гололедного станка до границы метеоплощадки, м,

определяется по таблице Б.1, строка 3. При удалении экранирующего объекта от метеоплощадки на расстояние более 300 м

αК и 'αК принимаются равными 1.

30

Таблица Б.1

Значение ∆l в зависимости от направления ветра и местоположения экранирующего гололедный станок объекта 1 Направление ветра З ЗСЗ СЗ ССЗ С ССВ СВ ВСВ В ВЮВ ЮВ ЮЮВ Ю ЮЮЗ ЮЗ ЗЮЗ

2

Местоположение экранирующего

объекта по отношению к центру

метеоплощадки

ЗСЗ СЗ ССЗх ССЗ Сх С ССВ С СВ ВСВ ВСВ В Вх ВЮВ ЮВ ВЮВх ЮЮВх - ЮЗ Зх

3 ∆l, м 22 8 8 4 4 3 3 4 4 4 4 4 5 5 10 10 23 0 30 24 х При указанном местоположении объекта, экранирующего гололедный станок, по отношению к центру метеоплощадки. Влияние этого объекта учитывается только при расположении его на расстоянии менее 10 м от метеоплощадки, при большем расстоянии экранирующий объект защитного влияния на гололедный станок не оказывает.

31

a – большой диаметр (размер) отложения, мм с – малый диаметр (толщина) отложения, мм d – диаметр провода, мм. – эквивалентная толщина стенки гололеда, мм.

Рисунок Б.1 - Возможные формы гололедно-изморозевых отложений (А, Б, В) и

эквивалентная им цилиндрическая форма гололеда (Г)

Гололедный станок считается «закрытым», если при ветре в начале обледенения, направление которого указано в строке 1, экранирующий объект находится по отношению к центру метеоплощадки только в направлении, указанном в той же графе строки 2.

Закрытость гололедного станка можно установить по физико-географическому описанию метеостанции, опубликованному в специальных справочниках, содержащий сведения о переносах, о ближайшем окружении метеоплощадок (Климатологический справочник «История и физико-географическое описание метеорологических станций и

А

Б

В

Г

32

постов»). Закрытость гололедного станка на каждой конкретной метеостанции изменяется с течением времени из-за появления новых экранирующих объектов. Поэтому h и L должны уточняться по Техническим делам метеостанций, которые ведутся в территориальных центрах Росгидромета, или определяется при специальных экспедиционных обследованиях.

Для определения угла α можно использовать номограмму, приведенную на рисунке Б.2.

Б.2.2 Приведение массы гололедно-изморозевого отложения к условиям открытой местности производится с использованием поправочного коэффициента, вводимого к

массе отложения ( αК ):

m’ = m⋅Kα (Б.2)

где m’ и m – масса гололедно-изморозевого отложения с одного п.м. провода

гололедного станка, соответственно «открытой» и «закрытой» метеостанции, кг. По углу α и по зависимостям на рисунке Б.3, полученной экспериментальным путем,

определяется коэффициент Kα. Для упрощения определения коэффициента Kα в таблице Б.2 приведены величины его значений для различных углов «закрытости».

33

Рисунок Б.2- Номограмма для определения угла закрытости в зависимости от

высоты экранирующего объекта и расстояния до него

34

Рисунок Б.3- Зависимость коэффициента закрытости Kα от угла α для

определения толщины стенки гололеда.

Рисунок Б.4- Зависимость коэффициента закрытости 'αК от угла α

для определения ветровой нагрузки при гололеде.

35

Таблица Б.2 Зависимость коэффициента Кα от угла α закрытости гололедного станка

α 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Кα 1.0 1.0 1.1 1.2 1.2 1.4 1.7 2.2 3.5 4.1 4.2 4.1 3.6 3.3 3.1 3.1 3.1 3.1 3.2 3.2 3.3 3.4 3.5 3.5 3.6

Для случаев отложения мокрого снега при скоростях ветра меньших или равных 5

м/с коэффициенты закрытости αК равен 1,0.

Б.2.3 Приведение размеров гололедно-изморозевого отложения к условиям

открытой местности производится с использованием поправочного коэффициента,

вводимого к размерам отложения ('αК )

D’ = D ⋅K’α, (Б.3)

где D’ и D – размеры (диаметр) гололедно-изморозевого отложения

цилиндрической формы (рисунок Б.1 - Г) на проводе гололедного станка, «открытой» и «закрытой» метеостанции соответственно, мм.

Диаметр цилиндрической формы (D) определяется по геометрическим размерам отложения по формуле

caD ⋅= , мм (Б.4)

где а – большой диаметр (размер) отложения, мм; с – малый диаметр (толщина) отложения. мм. Если в данных наблюдений за гололедно-изморозевыми отложениями имеются

сведения только о большом диаметре отложения а, то малый диаметр с определяется следующим образом:

- при гололеде с = 0,6⋅а; - при других видах гололедно-изморозевых образований с =

0,75⋅а. По углу α и по зависимости на рисунке Б.4, полученной экспериментальным

путем, определяется коэффициент 'αК . Для упрощения определения коэффициента

'αК в

таблице Б.3 приведены величины его значений для различных углов «закрытости».

Таблица Б.3

Зависимость коэффициента 'αК от угла α закрытости гололедного станка

α 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

1αК 1,0 1,0 1,0 1,1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,9 2,0 2,0 2,0 1,9 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,9 19 1,9

Для случаев отложения мокрого снега при скоростях ветра меньших или равных 5

м/с коэффициент закрытости 'αК равен 1,0.

36

Б.3 Учет влияния направления гололедонесущего воздушного потока по отношению к проводу гололедного станка

Б.3.1 Определение толщины стенки гололеда на проводе гололедного станка, расположенного перпендикулярно к направлению ветра, производится путем введения к массе гололедно-изморозевого отложения коэффициента Кϕ, определенного экспериментально.

m90= mϕ ⋅Кϕ (Б.5)

где m90 – масса гололедно-изморозевого образования, приведенная к проводу,

расположенному перпендикулярно к направлению гололедонесущего потока; mϕ - масса гололедно-изморозевого образования на проводе гололедного станка,

когда гололедонесущий поток направлен под углом ϕ к проводу. Значения Кϕ приводятся в таблице Б.4.

Таблица Б.4

Значение Кϕ в зависимости от направления ветра по отношению к проводу гололедного станка

Направление ветра в начале обледенения

СВ, ЮВ, СЗ, ЮЗ ВСВ, ССВ, ВЮВ, ЮЮВ, ЮЮЗ, ЗЮЗ, ЗСЗ, ССЗ

Кϕ 1.82 1.33 Для случаев отложения мокрого снега при скоростях ветра равных или меньше 5

м/с коэффициент ϕК равен 1,0.

Б.3.2 Определение размеров гололедно-изморозевого отложения на проводе гололедного станка, расположенного перпендикулярно к направлению ветра производится

путем введения коэффициента 'ϕК к размерам отложения на проводе гололедного станка,

ориентированном под углом ϕ к направлению ветра:

ϕϕ DDК /90' = (Б.6)

где D90 – размеры гололедно-изморозевого образования, приведенные к

проводу, расположенному перпендикулярно к направлению гололедонесущего потока; Dϕ - размеры гололедно-изморозевого образования на проводе гололедного станка,

когда гололедонесущий поток направлен под углом ϕ к проводу.

Значения 'ϕК , вводимые к размерам отложения, определены экспериментально и

представлены в таблице Б.5.

Таблица Б.5

Значения 'ϕК к размерам отложения в зависимости от направления ветра по отношению к

проводу гололедного станка. Направление ветра в начале

обледенения СВ, ЮВ, СЗ,ЮЗ

ВСВ, ССВ, ВЮВ, ЮЮВ, ЮЮЗ, ЗЮЗ, ЗСЗ, ССЗ

'ϕК 1,25 1,1

37

Для случаев отложения мокрого снега при скоростях ветра равных или меньше 5

м/с коэффициент 'ϕК равен 1,0.

Б.4 Расчет толщины стенки гололеда

Б.4.1 При наличии данных о массе гололедно-изморозевого отложения с 1 пог. м. провода m, кг, эквивалентная толщина стенки гололеда, b’э, мм, определяется по формуле:

41035.0

2

23' d

KKmd

bэ

+⋅⋅⋅⋅+−= ϕα , мм (Б.7)

где: d - диаметр провода гололедного станка, мм;

αК - коэффициент закрытости по зависимости рисунок Б.3 или таблице Б.2;

Кϕ - коэффициент ориентации провода по таблице Б.4. Б.4.2 При отсутствии сведений о массе отложения и наличии данных только о

размерах а и с гололедно-изморозевого отложения, масса отложения на проводе гололедного станка определяется по формуле:

m=0.785⋅10-3⋅ρср⋅(ac-d2), кг (Б.8)

где ρср - средняя плотность данного вида отложений (изморозь кристаллическая и зернистая, гололед, мокрый снег, сложное отложение), г/см3;

а - большой диаметр отложения (с учетом диаметра провода), мм; с - малый диаметр отложения (с учетом диаметра провода), мм (рисунок Б.1

- А-В). Средняя плотность ρср, г/см3, каждого вида гололедно-изморозевых отложений

определяется по формуле:

( )∑∑

=

=

−⋅⋅==

n

i ii

i

n

ii

ср dca

m

nn 12

31

785.0

101ρρ , г/см3 (Б.9)

где ρi – плотность данного вида гололедно-изморозевого отложения, г/см3; n – число случаев гололедно-изморозевых отложений; mi – масса данного отложения, кг. Используя формулу (Б.9) определяется значение средней плотности каждого вида

отложения. Средняя плотность каждого вида гололедно-изморозевого образования

определяется как по метеостанции, так и для данного региона, как средняя по метеостанциям.

С учетом формулы (Б.8) формула (Б.7) принимает следующий вид

( )4

276.02

22' d

KKdacd

bсрэ

+⋅⋅−⋅+−= ϕαρ , мм (Б.10)

38

Б.5 Приведение толщины стенки гололеда на проводах гололедного станка к толщине стенки на проводах стандартной ВЛ.

Перевод эквивалентной толщины стенки гололеда на проводах гололедного станка b’э, мм, к толщине стенки гололеда на проводе диаметром 10 мм, подвешенном на высоте 10 м. над поверхностью земли bэ, мм, производится по уравнению

bэ=1.05+1.325 b’э (Б.11)

или по графику (Рисунок Б.5). Из всех гололедно-изморозевых отложений за год (гололедный сезон) по

метеостанции выбирается только случай с максимальной толщиной стенки гололеда и составляются временные ряды максимальных за год толщин стенок гололеда за период наблюдений.

Форма таблиц для обработки данных наблюдений о гололедообразовании и составления максимальных за год толщин стенок гололеда с примерами обработки данных наблюдений приведены в таблицах Б.6 и Б.7.

39

Рисунок Б.5 - График для определения толщины стенки гололеда на проводе ВЛ (bэ) по толщине стенки гололеда на гололедном станке

метеостанции (b)

40

Таблица Б.6 Пример. Сведения о гололедообразовании для обработки данных наблюдений по метеостанции В.

dпр=5 мм, прибор М-63 с 01.02.1975 г.

№№ п/п

Годы Дата

Вид

гол

олед

ного

отл

ожен

ия

Раз

мер

ы отл

ожен

ия а

·с, мм

Масса гололедного отложения,

m, г/м

ВЕТЕР Плотность отложения ρ, г/см3

Угол закрытости α.

град.

Коэффициент закрытости

Коэффициент ориентации провода

Эквивалентная толщина

стенки гололеда,

мм

мак

симал

ьная

за сл

учай

обл

еден

ения

ско

рост

ь ве

тра,

при

веде

нная

к 1

0-мин

утно

му ин

терв

алу

осре

днен

ия, м

/с

ветр

овая

наг

рузк

а пр

и го

лоле

де для

усл

овий

ст

анда

ртно

й ВЛ

Pwг Н

/м

в начале обледенения

максимальный за период обледенения

направление

скорость м/с

направление

скорость м/с

фактическая для

случая

средняя вида отложений

к массе отложения Кα

к размер

ам отложения

'

αК

к массе отложения Кφ

к размер

ам отложения

'

ϕК

на гололедном станке b’э, мм

приведена к услови

ям стандартной ВЛ

bЭ, мм 1 1961 14.01 ГЛ 7х7 ЮВ 10 ЮВ 10 0,7 0 1 1 1,82 1,25 1,35 2,8 9 1,03 2 29.01 ГЛ 7х6 ЮВ 15 ЮВ 15 0,7 0 1 1 1,82 1,25 1,01 2,4 13 2,04 3 4.02 ИК 19х15 С 0 В 1 0,05 3 1,2 1,1 1,0 1,0 0,75 1,0 1 0,02 4 21.02 ИЗ 8х7 С 0 ЮЗ 1 0,10 3 1,2 1,1 1,0 1,0 0,20 1,3 1 0,01 5 7.03 ГЛ 41х24 272 СВ 15 В 19 0,36 2 1,1 1,0 1,82 1,25 11,53 16,3 17 12,49 6 16.03 ИК 37х17 24 ЮЗ 1 ЮЗ 1 0,051 - 0 1,0 1,0 1,82 1,25 2,17 3,9 1 0,04 7 24.03 ОМС 10х8 СВ 2 СВ 2 0,2 2 1,1 1,0 1,0 1,0 0,55 1,8 2 0,05 8 5.11 ИЗ 5х5 С 0 С 0 0,1 3 1,2 1,1 1,0 1,0 0 1,0 0 0,0 9 27.11 ИЗ 8х8 В 2 В 2 0,1 0 1,0 1,0 1,0 1,0 0,21 1,3 2 0,05 10 26.12 ГЛ 10х9 ЮВ 5 ЮВ 5 0,7 0 1,0 1,0 1,82 1,25 2,89 4,9 5 0,40 -

41

Таблица Б.6 – Пример (продолжение) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 - - - 1 2002 5.01 ИК 13х10 З 1 З 1 0,05 0 1,0 1,0 1,0 1,0 0,3 1,4 1 0,02 2 7.01 ИК 13х8 С 0 З 1 0,05 3 1,2 1,1 1,0 1,0 0,25 1,4 1 0,02 3 13.01 ГЛ 7х6 СЗ 2 З 3 0,7 0 1,0 1,0 1,82 1,25 1,01 2,4 3 0,11 4 18.01 ГЛ 5х5 ЮЗ 1 ЮЗ 1 0,7 5 1,4 1,2 1,82 1,25 0 1,0 1 0,01 5 6.02 ГЛ 5х5 С 0 ЮВ 1 0,7 3 1,2 1,1 1,0 1,0 0 1,0 1 0,01 6 21.02 ГЛ 5х5 З 1 З 1 0,7 0 1,0 1,0 1,0 1,0 0 1,0 1 0,01 7 6.11 ГЛ 6х6 СВ 5 СВ 5 0,7 8 3,5 1,9 1,82 1,25 1,95 3,6 5 0,46 8 27.11 ИЗ 8х8 В 2 В 2 0,1 0 1,0 1,0 1,0 1,2 0,21 1,3 2 0,05 9 6.12 ГЛ 8х7 СВ 2 СВ 2 0,7 8 3,5 1,9 1,82 1,25 4,16 6,6 2 0,09 10 16.12 ИК 5х5 С 0 С 0 0,05 3 1,2 1,1 1,0 1,0 0 1,0 0 0 11 27.12 ИК 9х7 З 1 З 1 0,05 0 1,0 1,0 1,0 1,0 0,1 1,2 1 0,01

42

Таблица Б.7

Пример. Максимальная за год толщина стенки гололеда по метеостанции В. ------------------------------------------------------------------

Параметры в возр. порядке №п/п год дата вид а с m,г/м Румб Kalfa Kphi bэ bэ F, %

------------------------------------------------------------------------ 1 1951-52 02.02 ГЛ 6 х 5 0.ВЮВ 1 1,33 1,4 1,4 1,89 2 1952-53 31.12 СО 19 х 15 128.В 1 1 7,2 1,85 3,77 3 1953-54 22.02 ИЗ 27 х 22 16.СВ 3,5 1,82 6,32 1,88 5,66 4 1954-55 28.02 ИЗ 22 х 17 16.ССЗ 1,2 1,33 2,9 2,12 7,55 5 1955-56 10.03 ИЗ 23 х 13 7.СВ 3,5 1,82 3,93 2,13 9,43 6 1956-57 19.12 ИЗ 55 х 33 80.Ю 1 1 5,49 2,15 11,32 7 1957-58 23.01 СО 36 х 8 112.З 1 1 6,67 2,27 13,21 8 1958-59 20.02 ИЗ 15 х 12 0.СВ 3,5 1,82 5,41 2,65 15,09 9 1959-60 29.11 ИЗ 35 х 32 40.СВ 3,5 1,82 10,68 2,79 16,98 10 1960-61 17.11 ГЛ 35 х 22 0.В 1 1 14,52 2,82 18,87 11 1961-62 17.01 ИЗ 41 х 28 64.ЮЗ 1 1,82 6,82 2,83 20,75 12 1962-63 31.03 ГЛ 45 х 11 160.В 1 1 8,19 2,9 22,64 13 1963-64 22.12 ГЛ 9 х 9 0.СВ 3,5 1,82 9,6 2,91 24,53 14 1964-65 13.02 ИЗ 30 х 16 56.З 1 1 4,47 3,3 26,42 15 1965-66 17.01 ИЗ 43 х 25 72.СВ 3,5 1,82 14,85 3,42 28,3 16 1966-67 26.12 ГЛ 10 х 9 0.ВЮВ 1 1,33 4,25 3,45 30,19 17 1967-68 26.11 ГЛ 11 х 8 0.ССЗ 1,2 1,33 4,63 3,48 32,08 18 1968-69 24.12 ГЛ 7 х 6 0.В 1 1 1,88 3,62 33,96 19 1969-70 17.01 ГЛ 11 х 9 40.СВ 3,5 1,82 10,68 3,73 35,85 20 1970-71 12.12 СО 21 х 11 0.З 1 1 3,3 3,74 37,74 21 1971-72 27.03 СО 41 х 29 0.ЮЗ 1 1,82 12,44 3,74 39,62 22 1972-73 07.01 ГЛ 11 х 11 0.З 1 1 4,51 3,93 41,51 23 1973-74 01.12 ГЛ 11 х 10 0.ЮВ 1 1,82 5,93 4,18 43,4 24 1974-75 09.12 ГЛ 11 х 10 0.ВЮВ 1 1,33 4,95 4,21 45,28 25 1975-76 27.02 ГЛ 17 х 14 0.ЗЮЗ 1 1,33 8,41 4,25 47,17 26 1976-77 15.10 ГЛ 11 х 10 0.В 1 1 4,21 4,47 49,06 27 1977-78 13.12 ИЗ 14 х 11 0.ЗСЗ 1 1,33 2,13 4,51 50,94 28 1978-79 25.12 ГЛ 10 х 9 0.В 1 1 3,62 4,63 52,83 29 1979-80 25.02 ИЗ 22 х 14 0.ЮЗ 1 1,82 3,73 4,67 54,72 30 1980-81 01.02 ГЛ 7 х 6 0.ЗЮЗ 1 1,33 2,12 4,83 56,6 31 1981-82 31.02 ГЛ 8 х 7 0.ВСВ 1 1,33 2,83 4,95 58,49 32 1982-83 31.02 ИЗ 17 х 15 0.ЗЮЗ 1 1,33 2,82 5,41 60,38 33 1983-84 15.01 ГЛ 7 х 6 0.В 3,5 1 3,45 5,44 62,26 34 1984-85 31.02 СО 54 х 28 0.ЮВ 1,4 1,82 17,18 5,49 64,15 35 1985-86 31.02 СО 28 х 25 0.ЮЗ 1,4 1,82 11,07 5,93 66,04 36 1986-87 31.02 ГЛ 13 х 12 0.СВ 3,5 1,82 15,46 6,32 67,92 37 1987-88 31.02 ГЛ 16 х 13 0.ЮВ 1 1,82 9,23 6,67 69,81 38 1988-89 31.02 СО 24 х 17 0.В 1 1 4,67 6,67 71,7 39 1989-90 22.01 ИЗ 19 х 11 16.ЮЗ 1,4 1,82 3,74 6,82 73,58 40 1990-91 11.02 ИК 15 х 12 0.В 3,5 1 2,65 7,2 75,47 41 1991-92 31.01 ИЗ 9 х 8 0.СВ 3,5 1,82 2,79 8,19 77,36 42 1992-93 07.01 ИК 10 х 8 0.СВ 3,5 1,82 2,15 8,41 79,25 43 1993-94 27.12 ГЛ 9 х 7 0.В 3,5 1 5,44 9,23 81,13 44 1994-95 26.12 ИК 19 х 12 0.З 1,2 1 1,85 9,6 83,02 45 1995-96 30.03 ГЛ 7 х 7 0.В 3,5 1 4,18 10,68 84,91 46 1996-97 01.01 ГЛ 7 х 6 0.СВ 3,5 1,82 4,83 10,68 86,79 47 1997-98 14.12 ГЛ 16 х 11 32.В 3,5 1 6,67 11,07 88,68 48 1998-99 06.01 ГЛ 7 х 6 0.ЮЗ 1,4 1,82 2,91 12,44 90,57 49 1999-00 30.11 ИК 30 х 15 16.ЮВ 1,4 1,82 3,74 14,52 92,45 50 2000-01 09.02 ИК 15 х 12 0.ЮВ 1,4 1,82 2,27 14,85 94,34 51 2001-02 26.12 ГЛ 8 х 6 0.ЮВ 1,4 1,82 3,42 15,46 96,23 52 2002-03 06.11ОМС 10 х 9 0.СВ 3,5 1 3,48 17,18 98,11

43

Б.6 Расчет ветровой нагрузки при гололеде на провода ВЛ

Б.6.1 Ветровая нагрузка при гололеде, Н/м, определяется по формуле

Pwг=сxWГ⋅D⋅10-3 (Б.12)

где cx – коэффициент лобового сопротивления, принимаемый равным 1,2; WГ – ветровое давление на обледенелый провод, Па, вычисляемое по

формуле

6.1

2

ГГ

VW = (Б.13)

где VГ – максимальная скорость ветра, м/с, с осреднением за 10 минут на

высоте 10 м над поверхностью земли; D – диаметр гололедно-изморозевого отложения, приведенного к

цилиндрической форме кругового сечения. Формула (Б.12) с учетом формулы (Б.13) принимает следующий вид:

Pwг 32 1075,0 −⋅⋅= DV

Г, Н/м (Б.14)

Б.6.2 Скорость ветра при гололедно-изморозевых отложениях выбирается за

каждый случай гололедно-изморозевого образования. За период случая гололедно-изморозевого образования из таблиц ТМ-5 и ТМ-1 выбирается максимальная скорость ветра.

Значения скоростей ветра приводятся к однородному виду: • скорость ветра принимается с осреднением за 10 минут, в соответствии с

пунктом А.2 приложения А; • скорость ветра принимается с учетом защищенности регистрирующего ветер

прибора в соответствии с пунктом А.4 приложения А. Б.6.3 Размеры гололедно-изморозевого отложения на проводе гололедного станка

приводят к однородному виду в соответствии с Б.2.3 и Б.3.2 и к размерам отложения на проводах стандартной ВЛ.

Приведение размеров гололедно-изморозевых отложений на проводах гололедного станка к значению на проводах стандартной ВЛ производится по формуле

acKD D ⋅= (Б.15)

где a и с – большой и малый диаметры отложения на проводе гололедного

станка; KD – коэффициент перехода размеров гололедно-изморозевого отложения на

высоте 2 м. и проводе диаметром 5 мм к размерам отложения на высоте 10 м. и проводе диаметром 10 мм.

Величина коэффициента KD вычисляется по формуле

acKKD ⋅

+='

48.5325.1

α

(Б.16)

44

Размеры гололедно-изморозевого отложения на проводе стандартной ВЛ определяются по формуле (Б.15), которая с учетом формулы (Б.16) коэффициентов K’α и K’ϕ к размерам отложения принимает следующий вид

( ) '' 48.5325.1 ϕα KacKD += (Б.17)

Б.6.4 Ветровая нагрузка при гололеде на провода стандартной ВЛ определяется по

формуле (Б.14), которая с учетом формулы (Б.17) имеет следующий вид

Pwг ( ) 3''2 104 −⋅+⋅⋅= acKKVГ αϕ (Б.18)

Из всех случаев гололедно-изморозевых отложений за год (гололедный сезон) по

метеостанции выбирается только случай с максимальной ветровой нагрузкой при гололеде. Для случая максимальной ветровой нагрузки при гололеде выписывается величина нагрузки и величина максимальной скорости ветра, и составляются временные ряды за период наблюдений.

Форма таблиц для обработки данных наблюдений о гололедообразовании и составления таблицы максимальных за год ветровых нагрузок при гололеде и скоростей ветра при этих гололедно-изморозевых отложениях приведены в таблице Б.6 и Б.8.

45

Таблица Б.8 Пример. Максимальная за год ветровая нагрузка при гололеде по метеостанции В.

Метеостанция: В Режим максимальной ветровой нагрузки при гололеде.

Параметры в возр.порядке №п/п год дата вид а с m Румб м/с Kalfa KPhi Pwг Pw г V г

F,% ----------------------------------------------------------------------------- 1 1951-52 02.02 ГЛ 6 х 5 0.ВЮВ 16. 1 1,1 2,67 0,08 2

1,89 2 1952-53 31.12 СО 19 х 15 128.В 8. 1 1 1,34 0,2 3

3,77 3 1953-54 02.01 ИЗ 29 х 21 16.СВ 6. 1,9 1,25 2,29 0,27 3

5,66 4 1954-55 01.02 ГЛ 6 х 6 0.ЗЮЗ 14. 1 1,1 2,16 0,34 4

7,55 5 1955-56 10.03 ИЗ 23 х 13 7.СВ 8. 1,9 1,25 2,95 0,4 4

9,43 6 1956-57 19.03 ГЛ 6 х 5 0.ЮЮВ 12. 1 1,1 1,5 0,42 5

11,32 7 1957-58 23.01 СО 36 х 8 112.З 4. 1 1 0,34 0,45 5

13,21 8 1958-59 22.02 ГЛ 8 х 5 0.Ю 10. 1 1 1,03 0,48 5

15,09 9 1959-60 31.12 СО 28 х 12 80.ЮЗ 12. 1 1,25 4,02 0,59 5

16,98 10 1960-61 17.11 ГЛ 35 х 22 0.В 14. 1 1 6,22 0,62 6

18,87 11 1961-62 01.12 ГЛ 10 х 6 0.ЮВ 12. 1 1,25 2,11 0,69 6

20,75 12 1962-63 31.03 ГЛ 45 х 11 160.В 10. 1 1 2,62 0,69 6

22,64 13 1963-64 13.01 ИЗ 19 х 13 0.ЗЮЗ 12. 1 1,1 3,12 0,74 6

24,53 14 1964-65 13.02 ИЗ 6 х 5 0.З 12. 1 1 1,36 0,76 6

26,42 15 1965-66 17.01 ИЗ 43 х 25 72.СВ 7. 1,9 1,25 4,06 0,86 7

28,3 16 1966-67 05.12 СО 14 х 8 0.ВЮВ 11. 1 1,1 1,94 0,94 7

30,19 17 1967-68 26.11 ГЛ 11 х 8 0.ССЗ 11. 1,1 1,1 1,91 0,99 7

32,08 18 1968-69 24.12 ГЛ 7 х 6 0.В 11. 1 1 1,27 1,03 8

33,96 19 1969-70 17.01 ГЛ 11 х 9 40.СВ 14. 1,9 1,25 5,61 1,09 8

35,85 20 1970-71 12.12 СО 21 х 11 0.З 8. 1 1 1,23 1,11 8

37,74 21 1971-72 27.03 СО 41 х 29 0.ЮЗ 10. 1 1,25 4,81 1,13 8

39,62 22 1972-73 07.01 ГЛ 11 х 11 0.З 12. 1 1 2,16 1,16 8

41,51 23 1973-74 01.12 ГЛ 11 х 10 0.ЮВ 14. 1 1,25 3,55 1,23 8

43,4 24 1974-75 09.12 ГЛ 11 х 10 0.ВЮВ 10. 1 1,1 1,59 1,25 8

45,28

46

25 1975-76 27.02 ГЛ 17 х 14 0.ЗЮЗ 12. 1 1,1 3,08 1,27 8 47,17

26 1976-77 15.10 ГЛ 11 х 10 0.В 12. 1 1 2,09 1,32 8 49,06

27 1977-78 13.12 ИЗ 14 х 11 0.ЗСЗ 8. 1 1,1 1,16 1,34 8 50,94

28 1978-79 25.12 ГЛ 10 х 9 0.В 8. 1 1 0,86 1,36 9 52,83

29 1979-80 25.02 ИЗ 22 х 14 0.ЮЗ 7. 1 1,25 1,32 1,37 9 54,72

30 1980-81 01.02 ГЛ 7 х 6 0.ЗЮЗ 8. 1 1,1 0,74 1,5 10 56,6

31 1981-82 31.02 ГЛ 8 х 7 0.ВСВ 7. 1 1,1 0,62 1,59 10 58,49

32 1982-83 31.02 ИЗ 17 х 15 0.ЗЮЗ 3. 1 1,1 0,2 1,65 10 60,38

33 1983-84 15.01 ГЛ 7 х 6 0.В 6. 1,9 1 0,59 1,87 10 62,26

34 1984-85 31.02 СО 54 х 28 0.ЮВ 10. 1,2 1,25 6,33 1,91 10 64,15

35 1985-86 04.03 ИК 15 х 13 0.В 5. 1,9 1 0,76 1,94 10 66,04

36 1986-87 31.02 ГЛ 13 х 12 0.СВ 6. 1,9 1,25 1,25 2,09 11 67,92

37 1987-88 24.11 ГЛ 9 х 7 0.ЮВ 9. 1,2 1,25 1,37 2,11 11 69,81

38 1988-89 30.11 ГЛ 5 х 5 0.Ю 11. 1 1 1,09 2,16 11 71,7

39 1989-90 12.01ОМС 13 х 10 16.З 10. 1,1 1 1,65 2,16 11 73,58

40 1990-91 11.02 ИК 15 х 12 0.В 3. 1,9 1 0,27 2,29 12 75,47

41 1991-92 14.12 ГЛ 6 х 6 0.ЮЗ 9. 1,2 1,25 1,13 2,62 12 77,36

42 1992-93 07.01 ИК 10 х 8 0.СВ 4. 1,9 1,25 0,42 2,67 12 79,25

43 1993-94 27.12 ГЛ 9 х 7 0.В 6. 1,9 1 0,69 2,95 12 81,13

44 1994-95 26.12 ИК 19 х 12 0.З 2. 1,1 1 0,08 3,08 12 83,02

45 1995-96 30.03 ГЛ 7 х 7 0.В 8. 1,9 1 1,11 3,12 12 84,91

46 1996-97 17.01 ГЛ 7 х 6 0.З 6. 1,1 1 0,4 3,55 12 86,79

47 1997-98 14.12 ГЛ 16 х 11 32.В 8. 1,9 1 1,87 4,02 12 88,68

48 1998-99 27.11 ГЛ 6 х 5 0.СВ 5. 1,9 1,25 0,45 4,06 14 90,57

49 1999-00 25.01 ГЛ 7 х 6 0.ЮВ 8. 1,2 1,25 0,94 4,81 14 92,45

50 2000-01 29.11 ИЗ 9 х 7 0.В 5. 1,9 1 0,48 5,61 14 94,34

51 2001-02 26.12 ГЛ 8 х 6 0.ЮВ 8. 1,2 1,25 0,99 6,22 14 96,23

52 2002-03 06.11ОМС 10 х 9 0.СВ 5. 1,9 1,25 0,69 6,33 16 98,11

-----------------------------------------------------------------------------

47

Приложение В

Справочные таблицы

Таблица В.1 Среднее значение и среднеквадратическое отклонение

вспомогательной величины y статистического распределения.

Длина ряда п, лет ny σσσσn

Длина ряда п, лет ny σσσσn

25 0,53086 1,09145 57 0,5511 1,17080 26 0,5320 1,0961 58 0,5515 1,17210 27 0,5332 1,1004 59 0,5518 1,17340 28 0,5343 1,1047 60 0,55208 1,17467 29 0,5353 1,1086 62 0,5527 1,17700 30 0,53622 1,11238 64 0,5533 1,17930 31 0,5371 1,1159 66 0,5538 1,18140 32 0,5380 1,1193 68 0,5543 1,18340 33 0,5388 1,1226 70 0,55477 1,18536 34 0,5396 1,1255 72 0,5552 1,18730 35 0,54034 1,12847 74 0,5557 1,18900 36 0,5410 1,1313 76 0,5561 1,19060 37 0,5418 1,1339 78 0,5565 1,19230 38 0,5424 1,1363 80 0,55688 1,19382 39 0,5430 1,1388 82 0,5572 1,19530 40 0,54362 1,14132 84 0,5576 1,19670 41 0,5442 1,1436 86 0,5580 1,19800 42 0,5448 1,1458 88 0,5583 1,19940 43 0,5453 1,1480 90 0,55860 1,20073 44 0,5458 1,1499 92 0,5589 1,20200 45 0,54630 1,15185 94 0,5592 1,20320 46 0,5468 1,1538 96 0,5595 1,20440 47 0,5473 1,1557 98 0,5598 1,20550 48 0,5477 1,1574 100 0,56002 1,20649 49 0,5481 1,1590 150 0,56461 1,22534 50 0,54854 1,16066 200 0,56715 1,23598 51 0,5489 1,1623 250 0,56878 1,24292 52 0,5493 1,1638 300 0,56993 1,24786 53 0,5497 1,1653 400 0,57144 1,25450 54 0,5501 1,1667 500 0,57240 1,25880 55 0,5504 1,1681 750 0,57377 1,26506 56 0,5508 1,1696 1000 0,57450 1,26851

48

Таблица В.2

Отношение К = X

X 96.0 для функции первого распределения Гумбеля

Обеспеч. (Повтор.) 0,96 (1 раз в 25 лет)

длина ряда

cv 25 30 35 40 45 50 55 60

0,05 1,12 1,12 1,12 1,12 1,13 1,11 1,11 1,11 0,1 1,24 1,24 1,24 1,23 1,23 1,23 1,23 1,22 0,2 1,49 1,48 1,47 1,47 1,46 1,46 1,45 1,45 0,3 1,73 1,72 1,71 1,70 1,69 1,68 1,68 1,68 0,4 1,98 1,96 1,94 1,93 1,92 1,91 1,91 1,90 0,5 2,22 2,2 2,18 2,16 2,15 2,14 2,13 2,13 0,6 2,47 2,44 2,41 2,40 2,38 2,37 2,36 2,35 0,7 2,71 2,68 2,65 2,63 2,61 2,60 2,59 2,58 0,8 2,96 2,91 2,88 2,86 2,84 2,83 2,81 2,80 0,9 3,20 3,15 3,12 3,09 3,07 3,05 3,04 3,03 1,0 3,44 3,39 3,36 3,33 3,30 3,28 3,27 3,25 1,1 3,69 3,63 3,59 3,56 3,53 3,51 3,49 3,48 1,2 3,93 3,87 3,83 3,79 3,76 3,74 3,72 3,70 1,3 4,18 4,11 4,06 4,02 3,99 3,97 3,95 3,93 1,4 4,42 4,35 4,30 4,26 4,22 4,20 4,17 4,15 1,5 4,67 4,59 4,53 4,49 4,45 4,42 4,40 4,38 1,6 4,91 4,83 4,77 4,72 4,68 4,65 4,63 4,60 1,7 5,16 5,07 5,00 4,95 4,91 4,88 4,85 4,83 1,8 5,40 5,31 5,24 5,19 5,14 5,11 5,08 5,06 1,9 5,64 5,55 5,48 5,42 5,37 5,34 5,31 5,28 2,0 5,89 5,79 5,71 5,65 5,61 5,57 5,53 5,51 2,1 6,13 6,03 5,95 5,88 5,84 5,79 5,76 5,73 2,2 6,38 6,26 6,18 6,12 6,07 6,02 5,99 5,96 2,3 6,62 6,50 6,42 6,35 6,30 6,25 6,21 6,18 2,4 6,87 6,74 6,65 6,58 6,53 6,48 6,44 6,41 2,5 7,11 6,98 6,89 6,82 6,76 6,71 6,67 6,63 2,6 7,35 7,22 7,12 7,05 6,99 6,94 6,89 6,86 2,7 7,60 7,46 7,36 7,28 7,22 7,16 7,12 7,08 2,8 7,84 7,70 7,60 7,51 7,45 7,39 7,35 7,31 2,9 8,09 7,94 7,83 7,75 7,68 7,62 7,57 7,53 3,0 8,33 8,18 8,07 7,98 7,91 7,85 7,80 7,76

49

Таблица В.3

Отношение К = X

X 98.0 для функции первого распределения Гумбеля

Обеспеч. (Повтор.) 0,98 (1 раз в 50 лет)

длина ряда

cv 25 30 35 40 45 50 55 60

0,05 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,14 1,14 1,14 0,1 1,31 1,30 1,30 1,29 1,29 1,29 1,29 1,29 0,2 1,62 1,60 1,60 1,59 1,58 1,58 1,57 1,57 0,3 1,93 1,91 1,89 1,88 1,87 1,87 1,86 1,86 0,4 2,24 2,21 2,19 2,18 2,17 2,16 2,15 2,14 0,5 2,54 2,51 2,49 2,47 2,46 2,44 2,43 2,43 0,6 2,85 2,82 2,79 2,77 2,75 2,73 2,72 2,71 0,7 3,16 3,12 3,09 3,06 3,04 3,02 3,01 3,00 0,8 3,47 3,42 3,38 3,35 3,33 3,31 3,30 3,28 0,9 3,78 3,72 3,68 3,65 3,62 3,60 3,58 3,57 1,0 4,09 4,03 3,98 3,94 3,91 3,89 3,87 3,85 1,1 4,40 4,33 4,28 4,24 4,20 4,18 4,16 4,14 1,2 4,71 4,63 4,57 4,53 4,50 4,47 4,44 4,42 1,3 5,02 4,93 4,87 4,83 4,79 4,76 4,73 4,71 1,4 5,32 5,24 5,17 5,12 5,08 5,04 5,02 4,99 1,5 5,63 5,54 5,47 5,41 5,37 5,33 5,30 5,28 1,6 5,94 5,84 5,77 5,71 5,66 5,62 5,59 5,56 1,7 6,25 6,14 6,06 6,00 5,95 5,91 5,88 5,85 1,8 6,56 6,45 6,36 6,30 6,24 6,20 6,16 6,13 1,9 6,87 6,75 6,66 6,59 6,54 6,49 6,45 6,42 2,0 7,18 7,05 6,96 6,88 6,83 6,78 6,74 6,70 2,1 7,49 7,35 7,26 7,18 7,12 7,07 7,03 6,99 2,2 7,79 7,66 7,55 7,47 7,41 7,36 7,31 7,27 2,3 8,10 7,96 7,85 7,77 7,70 7,65 7,60 7,56 2,4 8,41 8,26 8,15 8,06 7,99 7,93 7,89 7,84 2,5 8,72 8,56 8,45 8,36 8,28 8,22 8,17 8,13 2,6 9,03 8,87 8,75 8,65 8,57 8,51 8,46 8,41 2,7 9,34 9,17 9,04 8,94 8,87 8,80 8,75 8,70 2,8 9,65 9,47 9,34 9,24 9,16 9,09 9,03 8,98 2,9 9,96 9,77 9,64 9,53 9,45 9,38 9,32 9,27 3,0 10,27 10,08 9,94 9,83 9,74 9,67 9,61 9,56

50

Таблица В.4

Отношение К = X

X 993.0 для функции первого распределения Гумбеля

Обеспеч. (Повтор.) 0,993 (1 раз в 150 лет) длина ряда

cv 25 30 35 40 45 50 55 60

0,05 1,21 1,20 1,20 1,20 1,19 1,19 1,19 1,19 0,1 1,41 1,40 1,40 1,39 1,39 1,38 1,38 1,38 0,2 1,82 1,80 1,79 1,78 1,77 1,77 1,76 1,76 0,3 2,23 2,21 2,19 2,17 2,16 2,15 2,14 2,14 0,4 2,64 2,61 2,58 2,56 2,55 2,54 2,53 2,52 0,5 3,05 3,01 2,98 2,96 2,94 2,92 2,91 2,90 0,6 3,46 3,41 3,37 3,34 3,32 3,30 3,29 3,27 0,7 3,87 3,81 3,77 3,73 3,71 3,69 3,67 3,65 0,8 4,28 4,21 4,16 4,13 4,09 4,07 4,05 4,03 0,9 4,69 4,61 4,56 4,52 4,48 4,45 4,43 4,41 1,0 5,10 5,01 4,95 4,91 4,87 4,84 4,81 4,79 1,1 5,51 5,42 5,35 5,30 5,26 5,22 5,19 5,17 1,2 5,92 5,82 5,75 5,69 5,65 5,61 5,58 5,55 1,3 6,33 6,23 6,15 6,08 6,03 5,99 5,96 5,93 1,4 6,74 6,63 6,54 6,48 6,42 6,38 6,34 6,31 1,5 7,15 7,03 6,94 6,87 6,81 6,76 6,72 6,69 1,6 7,56 7,43 7,33 7,26 7,20 7,15 7,10 7,07 1,7 7,97 7,83 7,73 7,65 7,58 7,53 7,49 7,45 1,8 8,38 8,23 8,13 8,04 7,97 7,91 7,87 7,83 1,9 8,79 8,64 8,52 8,43 8,36 8,30 8,25 8,21 2,0 9,20 9,04 8,92 8,82 8,75 8,68 8,63 8,59 2,1 9,61 9,44 9,31 9,21 9,13 9,07 9,01 8,96 2,2 10,02 9,84 9,71 9,60 9,52 9,45 9,39 9,34 2,3 10,43 10,24 10,10 10,00 9,91 9,84 9,77 9,72 2,4 10,84 10,65 10,50 10,39 10,29 10,22 10,16 10,10 2,5 11,25 11,05 10,90 10,78 10,68 10,60 10,54 10,48 2,6 11,66 11,45 11,29 11,17 11,06 10,99 10,92 10,86 2,7 12,07 11,85 11,69 11,56 11,45 11,37 11,30 11,24 2,8 12,48 12,25 12,08 11,95 11,84 11,76 11,68 11,62 2,9 12,89 12,66 12,48 12,34 12,23 12,14 12,06 12,00 3,0 13,30 13,06 12,88 12,73 12,62 12,52 12,45 12,38

51

Таблица В.5

Отношение К = X

X 998.0 для функции первого распределения Гумбеля

Обеспеч. (Повтор.) 0,998 (1 раз в 500 лет)

длинаряда

cv 25 30 35 40 45 50 55 60

0,05 1,26 1,26 1,25 1,25 1,25 1,24 1,24 1,24 0,1 1,52 1,51 1,50 1,50 1,49 1,49 1,48 1,48 0,2 2,07 2,02 2,01 1,99 1,98 1,98 1,97 1,96 0,3 2,56 2,53 2,51 2,49 2,48 2,46 2,45 2,45 0,4 3,08 3,04 3,01 2,99 2,97 2,95 2,94 2,93 0,5 3,60 3,55 3,51 3,48 3,46 3,44 3,42 3,41 0,6 4,12 4,06 4,02 3,98 3,95 3,93 3,91 3,89 0,7 4,64 4,57 4,52 4,48 4,44 4,42 4,39 4,37 0,8 5,17 5,08 5,02 4,97 4,94 4,90 4,88 4,87 0,9 5,69 5,59 5,52 5,47 5,43 5,39 5,36 5,34 1,0 6,21 6,10 6,03 5,97 5,92 5,88 5,85 5,82 1,1 6,73 6,61 6,53 6,46 6,41 6,37 6,33 6,30 1,2 7,25 7,12 7,03 6,96 6,90 6,86 6,82 6,78 1,3 7,77 7,63 7,54 7,46 7,40 7,35 7,30 7,27 1,4 8,29 8,14 8,04 7,96 7,89 7,83 7,79 7,74 1,5 8,81 8,66 8,54 8,45 8,38 8,32 8,27 8,23 1,6 9,33 9,17 9,04 8,95 8,87 8,81 8,76 8,71 1,7 9,85 9,68 9,55 9,45 9,36 9,30 9,24 9,19 1,8 10,37 10,19 10,05 9,94 9,86 9,79 9,73 9,68 1,9 10,89 10,70 10,55 10,44 10,35 10,27 10,21 10,16 2,0 11,41 11,21 11,05 10,94 10,84 10,76 10,70 10,64 2,1 11,93 11,72 11,56 11,43 11,33 11,25 11,18 11,12 2,2 12,45 12,23 12,06 11,93 11,82 11,74 11,67 11,60 2,3 12,98 12,74 12,56 12,43 12,32 12,23 12,15 12,09 2,4 13,50 13,25 13,07 12,92 12,81 12,71 12,64 12,57 2,5 14,02 13,76 13,57 13,42 13,30 13,20 13,12 13,05 2,6 14,54 14,27 14,07 13,92 13,79 13,69 13,61 13,53 2,7 15,06 14,78 14,57 14,41 14,28 14,18 14,09 14,01 2,8 15,58 15,29 15,08 14,91 14,78 14,67 14,57 14,50 2,9 16,10 15,80 15,58 15,41 15,27 15,15 15,06 14,98 3,0 16,62 16,31 16,08 15,90 15,76 15,64 15,54 15,46

52

Таблица В.6

Отношение К = 960,

р

Х

Х

Обеспеч вероятно

стью р (Повтор)

0,98 (1 раз в 50 лет)

0,993 (1 раз в 150 лет)

0,998 (1 раз в 500 лет)

длина ряда

Сv 25

30

35

40

45

50

55

60

25

30

35

40

45

50

55

60

25

30

35

40

45

50

55

60

0,05 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 1,08 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,13 1,12 1,12 1,12 1,12 1,12 1,12 1,12

0,1 1,06 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,14 1,13 1,13 1,13 1,13 1,12 1,12 1,12 1,23 1,22 1,21 1,21 1,21 1,21 1,20 1,18

0,2

1,09 1,09 1,09

1,08

1,08

1,08

1,08

1,08

1,22

1,22

1,22

1,21

1,21

1,21

1,21

1,21

1,37

1,36

1,36

1,36

1,36

1,36

1,36

1,35

0,3

1,12 1,11 1,11

1,11

1,11

1,11

1,11

1,11

1,29

1,28

1,28

1,28

1,28

1,28

1,27

1,27

1,48

1,47

1,47

1,46

1,46

1,46

1,46

1,46 0,4

1,13 1,13 1,13

1,13

1,13

1,13

1,13

1,13

1,33

1,33

1,33

1,33

1,33

1,33

1,33

1,33

1,56

1,55

1,55

1,55

1,55

1,54

1,54

1,54

0,6

1,15 1,15 1,15

1,15

1,15

1,15

1,15

1,15

1,40

1,40

1,40

1,39

1,39

1,39

1,39

1,39

1,67

1,67

1,67

1,66

1,66

1,66

1,66

1,66 0,7

1,17 1,16 1,16

1,16

1,16

1,16

1,16

1,16

1,43

1,42

1,42

1,42

1,42

1,42

1,42

1,41

1,71

1,71

1,71

1,70

1,70

1,70

1,69

1,69

0,8

1,17 1,17 1,17

1,17

1,17

1,17

1,17

1,17

1,45

1,45

1,44

1,44

1,44

1,44

1,44

1,44

1,75

1,75

1,74

1,74

1,74

1,74

1,74

1,74 0,9

1,18 1,18 1,18

1,18

1,18

1,18

1,18

1,18

1,47

1,46

1,46

1,46

1,46

1,46

1,46

1,46

1,78

1,77

1,77

1,77

1,77

1,77

1,76

1,76

1,0

1,19 1,19 1,18

1,18

1,18

1,18

1,18

1,18

1,48

1,48

1,47

1,47

1,47

1,47

1,47

1,47

1,81

1,80

1,79

1,79

1,79

1,79

1,79

1,79 1,1

1,19 1,19 1,19

1,19

1,19

1,19

1,19

1,19

1,49

1,49

1,49

1,49

1,49

1,49

1,49

1,49

1,82

1,82

1,82

1,81

1,81

1,81

1,81

1,81

1,2

1,20 1,20 1,20

1,20

1,20

1,20

1,19

1,19

1,50

1,50

1,50

1,50

1,50

1,50

1,50

1,50

1,84

1,84

1,84

1,84

1,84

1,83

1,83

1,83 1,3

1,20 1,20 1,20

1,20

1,20

1,20

1,20

1,20

1,51

1,51

1,51

1,51

1,51

1,51

1,51

1,51

1,86

1,86

1,86

1,86

1,85

1,85

1,85

1,85

1,4

1,20 1,20 1,20

1,20

1,20

1,20

1,20

1,20

1,52

1,52

1,52

1,52

1,52

1,52

1,52

1,52

1,88

1,87

1,87

1,87

1,87

1,87

1,87

1,87 1,5

1,21 1,21 1,21

1,21

1,21

1,21

1,21

1,21

1,53

1,53

1,53

1,53

1,53

1,53

1,53

1,53

1,89

1,89

1,89

1,88

1,88

1,88

1,88

1,88

1,6

1,21 1,21 1,21

1,21

1,21

1,21 1,21

1,21

1,54

1,54

1,54

1,54

1,54

1,54

1,54

1,54

1,90

1,90

1,90

1,90

1,90

1,89

1,89

1,89 1,7

1,21 1,21 1,21

1,21

1,21

1,21

1,21

1,21

1,55

1,55

1,55

1,55

1,54

1,54

1,54

1,54

1,91

1,91

1,91 1,91

1,91

1,91

1,91

1,90

1,8

1,21 1,21

1,21

1,21

1,21

1,21

1,21

1,21

1,55

1,55

1,55

1,55 1,55

1,55

1,55

1,55

1,92

1,92

1,92

1,92

1,92

1,92

1,91

1,91 1,9

1,22 1,22

1,22

1,22

1,22

1,22

1,21

1,21

1,56

1,56

1,56

1,56

1,56

1,55

1,55

1,55

1,93

1,93

1,93 1,93

1,93

1,92

1,92

1,92

2,0

1,22 1,22

1,22

1,22

1,22

1,22

1,22

1,22

1,56

1,56

1,56

1,56

1,56 1,56

1,56

1,56

1,94

1,94

1,94

1,94

1,93

1,93

1,93

1,93

2,1

1,22 1,22

1,22

1,22

1,22

1,22

1,22

1,22

1,57

1,57

1,56

1,56

1,56

1,56

1,56

1,56

1,95

1,94

1,94

1,94

1,94

1,94

1,94

1,94 2,2

1,22 1,22

1,22

1,22

1,22

1,22

1,22

1,22

1,57

1,57

1,57

1,57

1,57

1,57

1,57

1,57

1,95

1,95

1,95

1,95

1,95

1,95

1,95

1,95

2,3

1,22 1,22

1,22

1,22

1,22

1,22

1,22

1,22

1,58

1,58

1,57

1,57

1,57

1,57

1,57

1,57

1,96

1,96

1,96

1,96

1,96

1,96

1,96

1,96 2,4

1,22 1,22

1,22

1,22

1,22

1,22

1,22

1,22

1,58

1,58

1,58

1,58

1,58

1,58

1,58

1,58

1,97

1,97

1,97

1,96

1,96

1,96

1,96

1,96

2,5

1,23 1,23

1,23

1,22

1,22

1,22

1,22

1,22

1,58

1,58

1,58

1,58

1,58

1,58

1,58

1,58

1,97

1,97

1,97

1,97

1,97

1,97

1,97

1,97 2,6

1,23 1,23

1,23

1,23

1,23

1,23

1,23

1,23

1,59

1,59

1,59

1,58

1,58

1,58

1,58

1,58

1,98

1,98

1,98

1,97

1,97

1,97

1,97

1,97

2,7

1,23 1,23

1,23

1,23

1,23

1,23

1,23

1,23

1,59

1,59

1,59

1,59

1,59

1,59

1,59

1,59

1,98

1,98

1,98

1,98

1,98

1,98

1,98

1,98 2,8

1,23 1,23

1,23

1,23

1,23

1,23

1,23

1,23

1,59

1,59

1,59

1,59

1,59

1,59

1,59

1,59

1,99

1,99

1,99

1,99

1,98

1,98

1,98

1,98

2,9 1,23 1,23

1,23

1,23

1,23

1,23

1,23

1,23

1,59

1,59

1,59

1,59

1,59

1,59

1,59

1,59

1,99

1,99

1,99

1,99

1,99

1,99

1,99

1,99 3,0

1,23 1,23

1,23

1,23

1,23

1,23

1,23

1,23

1,60

1,60

1,60

1,60

1,60

1,60

1.60

1,60

2.00

1.99

1.99

1.99

1 99

1 99

1 99

1 99

53

Приложение Г

Примеры статистической обработки рядов Пример Г.1 Ветер. Статистическая обработка ряда максимальных годовых скоростей ветра по метеостанции А с определением климатических параметров по функции первого предельного распределения.

Ветер

Метеостанция: А Данные за период: 1969 - 2000 Число лет: 32 Приведенные данные:

14 17 17 17 17 18 18 19 19 19 19 20 20 20 21 21 21 21 21 21 22 23 23 23 25 26 26 27 28 28 29 33

Обеспеченность для членов ранжированного ряда, %:

3,03 6,06 9,09 12,12 15,15 18,18 21,21 24,24 27,27 30,30 33,33 36,36 39,39 42,42 45,45 48,48 51,52 54,55 57,58 60,61 63,64 66,67 69,7 72,73 75,76 78,79 81,82 84,85 87,88 90,91 93,94 96,97

Среднее, м/с: 21,66 Ср. квад. отклонение: 4,24 К-т вариации: 0,2

54

Пример Г.1 (продолжение)

Рисунок Г.1 -График интегральной функции распределения максимальной скорости ветра

55

Пример Г.2 Гололед. Статистическая обработка ряда максимальных годовых толщин стенок гололеда по метеостанции В с определением климатических параметров по функции первого предельного распределения.

0

56

Пример Г.2 (продолжение)

Рисунок Г.2 - График интегральной функции распределения максимальной толщины стенки гололеда

57

Пример Г.3 Ветровая нагрузка при гололеде. Статистическая обработка ряда максимальных годовых ветровых нагрузок при гололеде по метеостанции В с определением климатических параметров по функции первого предельного распределения.

0

58

Пример Г.3 (продолжение)

Рисунок Г.3 - График интегральной функции распределения максимальной ветровой

нагрузки при гололеде

59

Пример Г.4 Скорость ветра при гололеде. Статистическая обработка ряда максимальных годовых скоростей ветра при гололеде по метеостанции В с определением климатических параметров по функции первого предельного распределения.

0

60

Пример Г.4 (продолжение)

Рисунок Г.4 - График интегральной функции распределения скорости ветра при гололеде

61

Приложение Д

Учет физико-географических условий Д.1 Учет влияния рельефа

Величина метеорологических элементов, характеризующих климатические условия данной местности, зависит от атмосферной циркуляции и характера подстилающей поверхности.

Влияние подстилающей поверхности на климатические условия местности складывается из влияния рельефа, лесистости, наличия больших водоемов на значения отдельных климатических характеристик.

Предлагаемый ниже способ учета влияния рельефа на значения климатических характеристик применим только для условий равнинно-холмистой и низкогорной местности с высотами местности до 750 м. над уровнем моря.

Для анализа влияния рельефа на величину климатических характеристик следует выделить элементы рельефа различной горизонтальной и вертикальной протяженности (макро-, мезо- и микрорельефа), определить тип рельефа.

Основные морфометрические характеристики, необходимые для типизации рельефа, а также для выделения макро-, мезо-, микрорельефа, следующие:

h – абсолютная высота над уровнем моря, м; ∆h – относительная высота места – превышение самой высокой точки

возвышенного элемента рельефа над средним уровнем ближайшего равнинного участка, соизмеримого по площади с данным возвышенным элементом рельефа, м;

l – кратчайшее расстояние от самой высокой точки до равнинного участка, км; α - крутизна склонов, определяемая из следующего отношения:

l

hsin

∆=α (Д.1)

Основные морфометрические характеристики макрорельефа, мезорельефа и

микрорельефа (исключая горы) приведены в таблице Д.1 и на рисунке Д.1.

Таблица Д.1 Основные морфометрические характеристики

Тип рельефа h, м ∆h, м l, км α, град Макрорельеф 0-750 0-750 более 50 менее 1 Мезорельеф 0-750 0-750 3-50 1-12 Микрорельеф 0-750 менее 80 менее 3 более 3

62

Рисунок Д.1 - Элементы макро-, мезо- и микрорельефа.

63

Типизация рельефа для целей выявления его влияния на величину климатических

характеристик является ороклиматической, так как должна учитывать климатический фактор – преобладающее направление ветра при максимальной за год климатической характеристике (скорость ветра, толщина стенки гололеда, ветровая нагрузка при гололеде) и морфометрические характеристики рельефа.

Д.2 Ороклиматическая типизация рельефа Термин «ороклиматическая» происходит от слов орография местности, т.е. рельеф

и климатология. Определение типов и подтипов макро- и мезорельефа по отношению к

преобладающему направлению ветра производится на основании схемы типизации, приведенной в таблице Д.2.

Для определения преобладающего направления ветра используются данные наблюдений наиболее открытых метеостанций: • Ветровая нагрузка. Строятся «розы ветров» для сильных ветров (V≥15 м/с); • Гололедная нагрузка. Выбираются направления ветра (по 8 румбам) в начале

обледенения, за каждый случай гололедно-изморозевых образований и рассчитываются повторяемости (%) по каждому румбу;

• Ветровая нагрузка при гололеде. Для каждой метеостанции определяется направление ветра по тем случаям, когда был отмечен годовой максимум ветровой нагрузки при гололеде и по этим данным строятся «розы ветров».

64

Таблица Д.2

Схема типизации макро и мезорельефа в условиях равнинно-холмистой и низкогорной местности

Тип макрорельефа Подтип

макрорельефа

Положение по отношению к

преобладающему направлению ветра

Тип мезорельефа Подтип мезорельефа

Положение по отношению к

преобладающему направлению ветра

А. Равнина h = 0-750х)

∆h менее 100 м - открытое - - -

Б. Возвышенность h до 750 м, ∆h равно или более 100 м

I. Вершина II. Наветренный

склон III. Параллельный

ветру склон IV. Подветренный

склон V. Открытая долина VI. Закрытая долина

открытое открытое

открытое

экранированное

открытое экранированное

Водораздельные гряды h до 750 м

∆h более 100 м

- -

А – вершина Б- наветренный склон В- параллельный ветру склон Г – открытая долина Д- подветренный склон Е – закрытая долина - -

открытое открытое открытое открытое экранированное экранированное

- -

х Абсолютная высота равнин может колебаться от 0 до 750 м, т.к. равнины могут быть низменные, например, Прикаспийская и приподнятые, например: Приамурье и т.д.

65

Выделение типов и подтипов макро- и мезорельефа производится на гипсометрическом бланке масштаба 1:500 000. По величине относительных высот местности (∆h) выделяются типы макрорельефа: равнина и возвышенность.

Выделение подтипов макрорельефа на: «наветренные, подветренные и параллельные ветру склоны» производится с помощью построения схемы распределения склонов по экспозициям при учете преобладающего направления ветра при максимальной величине климатической характеристике. Следует выделить восемь экспозиций склонов: северную, северо-западную, западную, юго-западную, южную, юго-восточную, восточную, северо-восточную, которые представлены на схеме (рисунок Д.2).

Рисунок Д.2 - Схема распределения склонов по экспозициям

Например, при восточном преобладающем направлении ветра наветренным будет

склон восточной экспозиции, подветренный – западный. На основании проведенной типизации условий макрорельефа строится карта-схема

типов и подтипов макрорельефа по каждой климатической характеристике. На рисунке

66

Д.3 приведен пример карты схемы типов и подтипов макрорельефа. Аналогичным способом выделяются подтипы мезорельефа по каждой климатической характеристике.

После построения карты типов и подтипов макрорельефа необходимо учесть экранирование отдельных вершин и склонов другими возвышенностями, находящимися со стороны преобладающего направления ветра. Для оценки экранирующего влияния возвышенностей используется критерий экранирования, представляющий собой соотношения между превышением склонов и вершин одной из возвышенностей над другой (∆h) и расстоянием между возвышенностями S.

Склон или вершина считается экранированным, если ∆h больше или равно 20S .

На карту-схему типов и подтипов макрорельефа наносятся метеостанции, и определяется тип и подтип макро- и мезорельефа, к которому относится данная метеостанция.

Д.3 Учет влияния микрорельефа местности

По физико-географическому описанию метеорологических станций, топографическим картам устанавливаются микрорельефные условия в месте расположения метеоплощадки, и определяется их влияние на величину климатических характеристик метеостанции. При анализе данных наблюдений метеостанций необходимо учесть влияние на показания наблюдения микрорельефа местности.

Данные наблюдений метеостанций приводятся к условиям открытого места для данного типа (подтипа) рельефа. Приведение данных наблюдений метеостанции к открытому месту производится по формуле:

МРK

XX '= (Д.2)

где КМР – коэффициент, учитывающий влияние микрорельефа на величину

климатической характеристики по отношению к открытой местности для данного типа рельефа;

Х – величина климатической характеристики (V – скорость ветра, bэ – толщина стенки гололеда, Pwг – ветровая нагрузка при гололеде), приведенная к открытой местности;

X’ – значение климатической характеристики в условиях микрорельефа.

67

Рисунок Д.3- Фрагмент карты-схемы типов и подтипов макрорельефа

68

Величина коэффициента, КМР, по каждой климатической характеристике принимается в зависимости от преобладающего направления ветра по метеостанции при максимальной за год величине климатической характеристики.

Значения коэффициента, КМР, учитывающего влияние микрорельефа на показания скорости ветра, V, приведены в таблице Д.3.

Таблица Д.3

Значения коэффициентов изменения скорости ветра в различных условиях микрорельефа по сравнению с открытым ровным местом КМР

*

Формы микрорельефа КМР

Вершины ∆h ≥ 50 м ∆h < 50 м

1,35 1,25

Наветренные склоны верх середина низ

1,3 1,1 0,95

Параллельные ветру склоны

верх середина низ

1,15 0,9 0,8

Подветренные склоны верх середина низ

0,75 0,9 0,8

Дно долины, лощин, оврагов, продуваемых ветром непродуваемых

1,35

0,7 и менее

Возвышения с плоскими вершинами и пологими склонами, плато Вершины, верхняя часть наветренного и подветренного склона Средние и нижние части наветренных и параллельных ветру склонов Средние и нижние части подветренных склонов

1,3

1,2

0,9 * Поправочный коэффициент разработан Главной Геофизической обсерваторией им. А.И. Воейкова. В данной таблице Кмр дан как средняя величина в интервале значений, приведенный в «Методике микроклиматического обследования для градостроительства».

Значения коэффициента, КМР, учитывающего влияние микрорельефа на величину толщины стенки гололеда, b, приведены в таблице Д.4.

69

Таблица Д.4 Значения коэффициента изменения толщины стенки гололеда в различных условиях

микрорельефа по сравнению с открытым ровным местом KМР

Формы микро-рельефа

Район гололед-ности на

равнинной станции

KМР

∆ h, м

0 10 20 30 40 50 60 70 80 Ровное место

1,0 - - - - - - - -

Наветренный или параллельный ветру склон

I-III 1,0 1,05 1,1 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,30

IV- особый

1,0 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,35 1,4

Закрытая долина

I-II 0,9-1,0 - - - - - - - -

III- особый 1,1 - - - - - - - -

Значения коэффициента КМР, учитывающего влияние микрорельефа на величину

ветровой нагрузки при гололеде для наветренного склона, получены по данным полевых измерений и приведены в таблице Д.5 настоящих МУ.

Таблица Д.5

Значения коэффициента КМР* учитывающего влияние микрорельефа на величину

ветровой нагрузки при гололеде Форма рельефа

∆h, м 0 10 20 30 40 50 60 70

Наветренный склон

1,0 1,15 1,30 1,45 1,60 1,70 1,85 2,0 * Значение КМР - получены в результате осреднения данных полевых измерений в течение 2-х гололедных сезонов.

70

Д.4 Определение зависимостей величин климатических характеристик от высоты местности

Для определения значения климатической характеристики в любой точке местности строятся высотные зависимости. Метеостанции подразделяются по типам (подтипам) рельефа. Для каждого метеоэлемента составляется таблица значений климатических характеристик по всем рассматриваемым метеостанциям.

На основании составленных таблиц климатических характеристик для каждого типа (подтипа) макрорельефа и мезорельефа строятся графики зависимостей величин климатических характеристик (скоростей ветра, толщин стенок гололеда, ветровых нагрузок при гололеде и скоростей ветра при ветровых нагрузках при гололеде) с вероятностью не превышения 0,96 или с другой требуемой вероятностью не превышения от высоты местности над уровнем моря (V=f(h), bэ=f(h), Pwг=f(h), Vг=f(h)) и графики зависимости коэффициентов вариации рядов климатических характеристик от высоты местности (cv=f(h)).

В конце данного приложения приведены примеры заполнения таблиц и построения графиков для каждой климатической характеристики:

• максимальной скорости ветра – пример 1; • максимальной толщины стенки гололеда – пример 2; • максимальной ветровой нагрузки при гололеде – пример 3; • скорости ветра при гололеде – пример 3.

Графики зависимости климатических характеристик строятся на основании данных метеостанций с одинаковой длиной рядов наблюдений. Ряд наблюдений для построения зависимостей должен быть не менее 30 лет.

Для малоизученных и неизученных территорий толщина стенки гололеда может быть оценена косвенным методом. Методика приведена в п. Д.5.

Графики зависимости климатических характеристик от высоты местности следует проводить как верхнюю огибающую точек, полученных по данным метеостанций, ориентируясь преимущественно на наиболее открытые метеостанции.

В случаях, когда данных наблюдений метеостанций недостаточно для выявления зависимости максимальных за год величин климатических характеристик от высоты местности по типам и подтипам макро- и мезорельефа целесообразно произвести объединение их по принципу открытости рельефа преобладающему направлению ветра при максимальной за год величине климатической характеристики.

Например, подтипы макрорельефа (вершины возвышенностей, наветренный склон, открытые долины) и такие же подтипы мезорельефа можно объединить в один подтип – открытые формы рельефа.

Подветренные склоны и закрытые долины макрорельефа и мезорельефа можно объединить в подтип – экранированные формы рельефа. При этом необходимо учитывать критерий экранирования местности.

При построении зависимости величин климатических характеристик от высоты местности необходимо учитывать влияние микрорельефа местности в районе метеостанции на величину данных наблюдений (п. Д.3), а также учесть данные опыта эксплуатации ВЛ (приложение Е).

Д.5 Оценка толщины стенки гололеда косвенным методом

В неизученных и малоизученных районах при отсутствии данных наблюдений за гололедно-изморозевыми явлениями для возвышенных участков территории можно оценить толщину стенки гололеда косвенным методом. При этом используются данные наблюдений ближайших метеостанций.

Данный метод включает следующие шаги:

71

а) выбираются репрезентативные метеостанции на равнине с наветренной стороны возвышенности;

б) по данным наблюдений каждой из этих метеостанций рассчитывается эквивалентная толщина стенки гололеда bэ;

в) по карте-схеме (Рисунок Д.4) определяется показатель гололедообразующих атмосферных явлений, зависящий от синоптических условий гололедообразования (r);

г) определяется относительное превышение точек местности, для которых требуется рассчитать гололедную нагрузку, над выбранной равнинной метеостанцией ∆h, м;

д) вычисляется поправочный коэффициент на условия макрорельефа – kв по формулам Д.3 и Д.4 для Европейской территории РФ (открытые и экранированные формы рельефа) и по формулам Д.5 и Д.6 для Азиатской территории РФ (открытые и экранированные формы рельефа):

( ) h0080r031

в ek ∆⋅−= ..

(Д.3) ( ) h00140r091

в e50k ∆⋅−= ... (Д.4) ( ) h0040r031

в ek ∆⋅−= ..

(Д.5) ( ) h0030r091

в e80k ∆⋅−= ... (Д.6)

е) рассчитывается эквивалентная толщина стенки гололеда для выбранных точек возвышенности по формуле:

bэh = kв⋅ bэ (Д.7)

где bэh – толщина стенки гололеда для выбранных точек возвышенности, мм; bэ – толщина стенки гололеда привлекаемой метеостанции; kв - поправочный коэффициент на условия макрорельефа.

72

Рисунок Д.4 - Схема распределения показателя гололедообразующих атмосферных явлений

73

Пример 1

Таблица Максимальная скорость ветра с вероятностью не превышения 0,96 и коэффициенты

вариации рядов наблюдений

Метеостанция Тип h V V0,96 CV

1 П А 125 18,8 26 0,16 2 Б А 160 19,6 27 0,16 3 О А 190 19,3 27 0,17 4 В Б II 195 18,7 28 0,21 5 М Б II 275 20,3 30 0,20 6 М Б II 295 21,4 31 0,19 7 Е Б IV 190 16,4 23 0,17 8 Д Б IV 225 17,8 25 0,17 9 Г Б IV 290 18,2 26 0,18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

50 100 150 200 250 300 350 400

h, м

V 0,96

Рисунок - Графики зависимости V0,96 = f(h)

0,1

0,15

0,2

0,25

50 100 150 200 250 300 350 400

H, м

Cv

Рисунок - Графики зависимости CV = f(h) для максимальной скорости ветра

Б IV

А, Б II, Б III

Б IV

А, БII, Б III

h, м

74

Пример 2

Таблица Толщина стенки гололеда с вероятностью не превышения 0,96 и коэффициенты

вариации рядов наблюдений

Метеостанция Тип h _

эb bэ 0,96 CV

1 П А 125 3,8 8,5 0,52 2 Б А 160 4,4 11 0,62 3 О А 190 5,4 14,5 0,70 4 В Б II 195 5,4 14,7 0,74 5 М Б II 275 7,1 20,9 0,84 6 М Б II 295 7,1 21,7 0,88 7 Е Б IV 190 4,5 10 0,50 8 Д Б IV 225 5,2 12 0,55 9 Г Б IV 290 7,2 16,5 0,54

b э 0,96

5

10

15

20

25

30

50 100 150 200 250 300 350

h , м

Рисунок - Графики зависимости bэ 0,96 = f(h)

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

50 100 150 200 250 300 350

h, м

Cv

Рисунок - Графики зависимости CV = f(h) для толщины стенки гололеда

Б IV

А, Б II, Б III

Б IV

А, Б II, Б III

75

Пример 3

Таблица Максимальная ветровая нагрузка при гололеде с вероятностью не превышения 0,96 и

коэффициенты вариации рядов наблюдений

Метеостанция Тип h _

wгP Pwг 0,96 CV

1 П А 125 1,22 2,7 0,51 2 Б А 160 1,87 5,0 0,7 3 О А 190 2,02 5,6 0,74 4 В Б II 195 2,14 6,6 0,87 5 М Б II 275 3,92 13,0 0,97 6 М Б II 295 3,30 10,0 0,95 7 Е Б IV 190 1,87 5,4 0,79 8 Д Б IV 225 2,32 7,3 0,90 9 Г Б IV 290 2,98 9,4 0,90

Рисунок - Графики зависимости Pwг 0,96 = f(h)

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

50 100 150 200 250 300 350

H, м

Cv

Рисунок - Графики зависимости CV = f(h) для ветровой нагрузки при гололеде

h, м

h, м

76

Таблица Скорость ветра при гололеде с вероятностью не превышения 0,96 и

коэффициенты вариации рядов наблюдений

Метеостанция Тип h _

ГV V Г 0,96 CV

1 П А 125 8,5 16 0,37 2 Б А 160 8,9 17 0,38 3 О А 190 9,3 17 0,35 4 В Б II 195 9,9 18 0,34 5 М Б II 275 11,5 21 0,35 6 М Б II 295 11,6 20 0,30 7 Е Б IV 190 9,9 18 0,34 8 Д Б IV 225 10,6 19 0,33 9 Г Б IV 290 11,3 20 0,32

14

16

18

20

22

24

26

50 100 150 200 250 300 350 400

H, м

V0,96

Рисунок - Графики зависимости VГ 0,96 = f(h) скорости ветра при гололеде

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

0,55

0,6

50 100 150 200 250 300 350 400

H, м

Cv

Рисунок - Графики зависимости CVг = f(h) для скорости ветра при гололеде

h, м

h, м

77

Приложение Е

Учет опыта эксплуатации При определении параметров максимальных за год климатических нагрузок на ВЛ и

для построения графиков зависимостей величины параметра климатической характеристики от высоты местности, X = f(h), необходимо учитывать опыт эксплуатации линий электропередачи и линий связи в этих районах.

Для этого необходимо из «Актов расследований технологических нарушений в работе ВЛ» за каждый год выбрать воздушные линии электропередачи, на которых наблюдались нарушения в работе из-за влияния климатических воздействий (ветровые и гололедно-ветровые нагрузки).

Выбираются сведения о: • ВЛ или об участках ВЛ (год ввода в эксплуатацию, конструкция, длина

линии и др.), • метеорологических условиях на период нарушения в работе линии

(характеристики ветра, вид, размеры и масса гололедно-изморозевых отложений на проводах ВЛ),

• условиях рельефа и микрорельефа, высота местности над уровнем моря, • данных наблюдений ближайших метеостанций на период нарушений в

работе ВЛ, • техническом состоянии ВЛ.

Сведения сводятся в таблицы «Сведения о повреждениях на ВЛ от сильного ветра» и «Сведения о гололедообразовании на линиях электропередачи» и пополняются данными за счет сведений о величине гололедно-ветровых нагрузок на линиях связи и за счет сведений помещенных в гололедных листках обхода «Сведения о гололедных образованиях на проводах линий электропередачи». Форма таблиц и примеры заполнения приведены в конце данного приложения, таблицы Е.1 и Е.2.

По каждой климатической характеристике, на основании таблиц Е.1 и Е.2, строятся карты-схемы для исследуемой территории с указанием мест поврежденных участков линий электропередачи и линий связи. Пример карты-схемы представлен в конце данного приложения (Рисунок Е.3).

На основании сведений о виде, размерах, массе гололедно-изморозевых отложений на проводах поврежденных ВЛ, сведениях о направлении и скорости ветра при этих отложениях рассчитываются величины климатических характеристик (bэ, Pwг), необходимые для определения нагрузок на ВЛ.

Расчет толщины стенки гололеда на провода ВЛ (ЛС) производится, используя формулы аналогичные (Б.7) и (Б.10):

- при наличии сведений о массе отложения:

41035.0

2

23 d

md

bэ

+⋅⋅+−= , мм

- при наличии сведений о размерах отложения:

( )4

276.02

22 d

dACd

bэ

+−⋅+−= ρ , мм

Расчет ветровой нагрузки при гололеде на проводах ВЛ производится, используя

формулу аналогичную (Б.14):

78

32 10750 −⋅⋅⋅⋅= CAV,P rwr , Н/м

В приведенных формулах: d – диаметр провода, мм;

m – масса отложения, кг; ρ - плотность гололедно-изморозевого отложения, г/см3; А – большой диаметр отложения на проводах ВЛ, мм; С – малый диаметр отложения на проводах ВЛ, мм; Vг – скорость ветра, м/с.

При наличии сведений только о большом диаметре отложения А, малый диаметр отложения С, принимается равным:

при гололеде С = 0,6А; при других видах отложения С = 0,75А. Плотность гололедно-изморозевого отложения принимается по данным наблюдений

ближайших метеорологических станций или как среднее значение для данного вида отложения по региону. Скорость ветра при гололедно-изморозевых отложениях принимается по данным ближайших метеостанций.

Сведения о линии электропередачи и результаты расчета эквивалентных толщин стенок гололеда и ветровых нагрузок при гололеде сводятся в ведомости, составленные по форме таблицы Е.2, которая помещена для примера в конце данного приложения.

Определение климатических нагрузок на ВЛ для локальных зон на основе

использования данных опыта эксплуатации линий электропередачи и линий связи может производиться двумя способами.

Первый способ применяется при отсутствии данных о величине метеорологических элементов, приведших к технологическим нарушениям в работе ВЛ. Опыт эксплуатации ВЛ может быть учтен только косвенно – путем повышения нагрузок (климатических характеристик) для участков, где по результатам анализа возможно превышение принятых расчетных величин реальными нагрузками.

Второй способ учета опыта эксплуатации линий электропередачи основан на построении интегральных кривых распределения, определении величин климатических характеристик (толщина стенки гололеда, ветровая нагрузка при гололеде) заданной вероятности. Определение величин климатических характеристик производится как графическим методом, на основе эмпирических данных, так и, аналитическим методом, используя параметры кривых распределения вероятностей, определенных косвенным методом.

При этом величины климатических характеристик (bэ, Pwг) принимаются как максимально наблюденные за период эксплуатации ВЛ. Для построения распределения данные климатических характеристик (bэ, Pwг) ранжируются в возрастающем порядке за период эксплуатации ВЛ (участка ВЛ). Для каждого члена ряда вычисляется его обеспеченность по формуле (1):

1)(

+=

n

mxF

где n – период эксплуатации ВЛ; m – порядковый номер члена ранжированного ряда от начала эксплуатации

ВЛ. Полученные значения максимальных за год климатических характеристик наносятся

на вероятностную клетчатку первого предельного распределения и по спрямленной

79

кривой распределения определяются величины климатических характеристик различной вероятности не превышения (обеспеченности) для данной ВЛ или участка ВЛ.

Кривые распределения вероятностей можно строить на основе использования

эмпирических данных величин климатических характеристик (bэ, Pwг) на ВЛ (группе ВЛ) с одинаковыми условиями (типом рельефа, высотой местности) за период эксплуатации составленных на этой основе рядов наблюдений. Пример составления таблицы и построения графика интегральной функции распределения вероятностей представлен в конце данного приложения, таблица Е.3, рисунок Е.4.

Способ учета опыта эксплуатации линий электропередачи и связи на основании данных о величинах климатических характеристик и выявленных зависимостях коэффициентов вариации от величин максимальных модульных коэффициентов, Kmax (отношение максимальной величины климатической характеристики, Xmax, за период наблюдений к ее средней величине, X ), используя максимальную величину климатической характеристики за период эксплуатации ВЛ и среднее значение максимальной климатической характеристики, принятой по карте распределения X или по зависимости X=F(h).

На рисунке Е.1 приведена зависимость величины коэффициента вариации (CV) от

максимального модульного коэффициента (Kмакс=э

макс.э

b

b) толщины стенки гололеда,

полученная по ряду метеостанций различных регионов РФ. Соответствующие уравнения регрессии этой зависимости имеют следующий вид:

Уравнение регрессии Cv/K CV = 0,178 Kмакс + 0,0828 (Е.1)

Уравнение регрессии K/ Cv

Kмакс = 4,45 CV + 0,292 (Е.2)

На рисунке Е.2 приведена зависимость величины коэффициента вариации (CV) от

максимального модульного коэффициента (wг

максwгмакс P

РK .= ) ветровой нагрузки при

гололеде, полученная по ряду метеостанций различных регионов РФ. Соответствующие уравнения регрессии этой зависимости имеют следующий вид:

Уравнение регрессии Cv/K

CV = 0,145 Kмакс + 0,3 (Е.3) Уравнение регрессии K/ Cv

Kмакс = 5,981 CV – 1,19 (Е.4)

По максимальной величине климатических характеристик на ВЛ (по данным опыта

эксплуатации ВЛ) и их средней величине (по зависимости X =f(h) для данной местности) определяется величина максимального модульного коэффициента (Kмакс). По уравнениям регрессии или по зависимостям (рисунки Е.1, Е.2) определяются коэффициенты вариации (CV) максимальных климатических характеристик (толщина стенки гололеда, ветровая нагрузка при гололеде).

80

Используя функцию первого предельного распределения, аналитическим методом, для стандартной ВЛ для данной местности определяется значение максимальной климатической характеристики с любой вероятностью ее не превышения (обеспеченностью).

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Кмакс

Cv

Рисунок Е.1- График зависимости коэффициента вариации от величины максимального

модульного коэффициента максимальной толщины стенки гололеда.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Кмакс

Cv

Рисунок Е.2 -График зависимости коэффициента вариации от величины максимального

модульного коэффициента максимальной ветровой нагрузки при гололеде

81

Таблица Е.1 Пример. Сведения о повреждениях на ВЛ от сильного ветра

Предприятие электросетей

ВЛ Напряжение

кВ Дата

Повреждения на ВЛ

Поврежденный участок ВЛ (ближайший пункт, форма рельефа, абс.

отметка)

Скорость ветра по

ближайшей ГМС м/с

Наименование ГМС

Расчетная скорость ветра по проекту

ВЛ

Техническое состояние ВЛ

Северное Ивановка-Петровка

110 20.03.79

Поломка 2-х металлических опор, наклон I опоры

С.Красное, вершина холма 250 м

30 Дубровка 30 Дефектов ВЛ не отмечено

Фид. №2 от

п/ст. Кирилловка

10 -"-

Поломка 20 ж/б опор, обрывы проводов в 30 пролетах

С. Кирилловка. Долина реки, 150 м

- - 25 Некачественное закрепление опор в грунте

82

Таблица Е.2

Пример. Сведения о гололедообразовании на линиях электропередачи

№№ п/п

Наименование линии

электропередачи

Год

вво

да в

экс

плуа

таци

ю

Нап

ряжен

ие, к

В

Марка провода

Рас

четн

ые ус

лови

я ВЛ

(п

о пр

оект

у) Дата

гололедног

о отложения

Рай

он или

уча

сток

ВЛ

наи

боль

шег

о го

лоле

дооб

разо

вани

я

Тип

рел

ьефа.

Абс

. отм

етки

, м

Характеристика отложения на ВЛ

Нап

равл

ение

и ско

рост

ь ве

тра

при го

лоле

де, м

/с

Ветровая

нагрузка при

гололеде, Pwг, Н/м

Све

дени

я о го

лоле

дооб

разо

вани

и и

ск

орос

ти вет

ра по бл

ижай

шей

мет

еост

анци

и

Характер повреждения на линиях

Вид отло-жения

Плотность

ρ, г/см3

Размеры

отложения а·с, мм

Масса m, кг

Эквивалентная толщина стенки отложения, bэ,

мм

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

1. Ивановка - Петровка

1973 110 АСК-120 Г.IV 17-24.

12.2001

По всей длине ВЛ

пере

сече

нная

мес

тнос

ть 1

00-1

50

м ОМС,

ГЛ 0,30

200·- 150·-

-

42,4 – 30,1

16 33,2 – 24,9

МС Дубровк

а 49х33 мм,

9 м/с

Падение опор 42, 44, 48, 50, 61 – 65, обрыв проводов

83

Рисунок Е.3 - Пример оформления карты-схемы мест поврежденных участков линий

электропередачи и линий связи

84

Таблица Е.3 Пример. Максимальная толщина стенки гололеда по сведениям о

гололедообразовании по группе 4 (ВЛ 110 кВ между Ивановкой и Петровкой) за период эксплуатации с 1954 г. по 2002 г (48 лет).

№/п.п. Год Максимальная толщина стенки гололеда, мм

Максимальная толщина стенки

гололеда в убывающем порядке, мм

Обеспеченность, %

40 1954 34,7 8,5 81,6 41 1963 31,6 13,3 83,7 42 1964 30,3 14,4 85,7 43 1965 22,3 15,5 87,8 44 1978 15,5 22,3 89,8 45 1994 14,4 30,3 91,8 46 1997 8,5 31,6 93,9 47 1998 13,3 34,7 95,9 48 2001 42,4 42,4 97,96

85

Рисунок Е.4 - Пример. График интегральной функции распределения максимальной толщины стенки гололеда по материалам аварий на ВЛ

110 кВ между Ивановкой и Петровкой) на клетчатке первого предельного распределения

86

Приложение Ж

Построение региональных карт климатического районирования

Построение региональных карт районирования по максимальной скорости ветра

(ветровому давлению), максимальной толщине стенки гололеда, максимальной ветровой нагрузке при гололеде с вероятностью не превышения 0,96 (повторяемостью 1 раз в 25 лет) выполняется на гипсометрическом бланке в масштабе 1:500000.

В основе построения региональных карт климатических характеристик лежат зависимости изменения величины климатических характеристик (максимальной скорости ветра, максимальной толщины стенки гололеда, максимальной ветровой нагрузки при гололеде и скорости ветра при гололеде) от высоты местности.

На основании построенных для изучаемой территории высотных зависимостей Х=f(h) производится определение величин климатических характеристик для ВЛ и распределение рассматриваемых параметров климатических характеристик по территории (картирование).

Изолинии (линии одинаковых значений) климатических характеристик проводятся по изогипсам, определенным на основании графиков высотной зависимости для отдельных типов и подтипов рельефа. Изолинии границ районов климатических характеристик с вероятностью не превышения 0,96 проводятся по изогипсам в соответствии с величинами графы 3 таблиц Ж.1 – Ж.3.

Таблица Ж.1

Ветровое давление (скорость ветра) на высоте 10 м над поверхностью земли с

вероятностью не превышения 0,96 Район

по ветру

Интервалы ветрового давления, Па, (скорости ветра, м/с)

Нормативное ветровое давление W0, Па (скорость ветра V0, м/с)

I до 400 (25) 400 (25) II 401-500 (св. 25 до 29) 500 (29) III 501-650 (св. 29 до 32) 650 (32) IV 651-800 (св. 32 до 36) 800 (36) V 801-1000 (св. 36 до 40) 1000(40) VI 1001-1250 (св. 40 до 45) 1250 (45) VII 1251-1500 (св. 45 до 49) 1500 (49)

особый 1501 и более (св. 49) Примечание - Ветровое давление более 1500 Па округляется до большего значения, кратного 250 Па

87

Таблица Ж.2 Толщина стенки гололеда для высоты 10 м над поверхностью земли на проводе диаметром

10 мм с вероятностью не превышения 0,96 Район

по гололеду

Интервалы толщины стенки гололеда, мм

Нормативная толщина стенки гололеда, мм

I до 10 вкл. 10,0 II от 10,1 до 15,0 15,0 III от 15,1 до 20,0 20,0 IV от 20,1 до 25,0 25,0 V от 25,1 до 30,0 30,0 VI от 30,1 до 35,0 35,0 VII от 35,1 до 40,0 40,0

особый от 40,1 и более

Таблица Ж.3 Ветровая нагрузка при гололеде с вероятностью не превышения 0,96 для провода

диаметром 10 мм, подвешенного на высоте 10 м над поверхностью земли

Район по

ветровой нагрузке

при гололеде

Интервалы ветровой нагрузки при гололеде, Н/м

Нормативная ветровая нагрузка при гололеде Pwг, Н/м

I До 3,0 3,0 II от 3,1 до 4,0 4,0 III от 4,1 до 6,0 6,0 IV от 6,1 до 9,0 9,0 V от 9,1 до 13,0 13,0 VI от 13,1 до 18,0 18,0 VII от 18,1 до 23,0 23,0 VIII От 23,1 до 28,0 28,0

особый более 28,0 Примечание - Ветровая нагрузка при гололеде более 28,0 Н/м округляется до ближайшего большего значения кратного 5 Н/м.

В местах перехода от одного типа (подтипа) рельефа к другому при различных

зависимостях климатических характеристик от высоты местности изолинии (границы районов) проводятся между изогипсами.

В сильно пересеченной местности проводятся не все изолинии и границы районов. Величины климатических характеристик в таких случаях определяются по картам путем интерполяции между изолиниями (границами районов) или по графикам зависимости.

В случаях, когда для данной местности зависимость величины климатической характеристики от высоты местности, X=f(h), отсутствует, то для указанной местности изолинии (границы районов) проводятся на основании величин климатических характеристик метеостанции, данных опыта эксплуатации ВЛ путем интерполяции.

На региональной карте районирования климатических характеристик помещается таблица с границами районов по типам (подтипам) рельефа.

В Примере 1 на рисунке приведен фрагмент оформления карты-схемы максимальных скоростей ветра с вероятностью не превышения 0,96.

В Примере 2, на рисунке приведен фрагмент оформления карты-схемы районирования максимальной толщины стенки гололеда с вероятностью не превышения

88

0,96. В Примере 3 на рисунке приведен фрагмент оформления карты-схемы максимальных ветровых нагрузок при гололеде с вероятностью не превышения 0,96.

На региональной карте-схеме районирования ветровых нагрузок при гололеде (Пример 3) приводится таблица границ районов ветровых нагрузок при гололеде с значениями нормативной нагрузки по типам (подтипам) макрорельефа, скоростью ветра с вероятностью не превышения 0,96 и условной толщиной стенки гололеда.

Скорость ветра при гололеде с вероятностью не превышения 0,96 для района по ветровой нагрузке при гололеде выбирается максимальной из числа репрезентативных метеостанций или принимается на основании построения высотных зависимостей Vг = F(h).

Согласно ПУЭ – 7, нормативные ветровые давления (скорости ветра) при гололеде принимаются с округлением до ближайших следующих значений, Па (м/с): 80 (11), 120 (14), 160 (16), 200 (18), 240 (20), 280 (21), 320 (23), 360 (24). Значения более 360 Па должны округляться до ближайшего значения, кратного 40 Па.

Условная толщина стенки гололеда by, мм, по каждому району ветровой нагрузки при гололеде рассчитывается по формуле

г

wгy V,

Pb

⋅=

51, мм (Ж.1)

где Pwг – нормативная величина района ветровой нагрузки при гололеде с

вероятностью не превышения 0,96, Н/м; Vг – нормативная скорость ветра при гололеде с вероятностью не превышения

0,96 для данного района ветровой нагрузки при гололеде, м/с. По репрезентативным метеостанциям выбираются скорости ветра при гололеде с

вероятностью не превышения 0,96 и подразделяются по районам ветровых нагрузок при гололеде, по типам и подтипам рельефа. Скорость ветра при гололеде для каждого района ветровой нагрузки при гололеде, типа или подтипа рельефа принимается максимальной из числа вошедших метеостанций или на основании построения высотных зависимостей Vг=f(h).

89

Пример 1

Рисунок -Фрагмент оформления карты-схемы

90

Пример 2

Рисунок - Фрагмент оформления карты схемы.

91

Пример 3

Рисунок - Фрагмент оформления карты схемы.

92

Приложение И

Примеры расчета климатических параметров в точке с разной вероятностью не превышения

Пример И.1 Расчет параметров максимальной скорости ветра в точке.

а) По данным наблюдений метеостанций. По данным наблюдений метеостанции А необходимо определить максимальную

скорость ветра с вероятностью не превышения 0,96; 0,98; 0,993. Данные наблюдений метеостанции А (таблица А.1) обрабатываются согласно

положению разделов 6 и 7. В соответствии с разделом 7 выбирается максимальная скорость ветра за год.

Рассчитывается эмпирическая функция распределения максимальной скорости ветра по этой метеостанции, вычисляются статистические параметры по 32-летнему ряду наблюдений по формулам (2)-(4), которые равны:

• средняя величина максимальной скорости ветра, V = 21,66 м/c; • среднеквадратическое отклонение, σ = 4,24 м/с ; • коэффициент вариации, Сv = 0,2.

По уравнению (7), используя значения статистических параметров ряда максимальных скоростей ветра (V, σ ) и вспомогательные величины y определенные по таблице В.1 Приложения В, вычисляются величины максимальной скорости ветра с вероятностью не превышения 0,96; 0,98; и 0,993.

V0,96 =21,66 – [ ])96,0lnln(5380,01193,1

24,4 −+ =31,7 м/с;

V0,98 =21,66 – [ ])98,0lnln(5380,01193,1

24,4 −+ =34,4 м/с;

V0,993 =21,66 – [ ])993,0lnln(5380,01193,1

24,4 −+ =38,6 м/с;

б) По картам регионального районирования максимальной скорости ветра с вероятностью не превышения 0,96.

Для территории с типом местности IV (подветренные склоны) с высотой местности 280 м необходимо определить максимальную скорость ветра с вероятностью не превышения 0,96; 0,98 и 0,993.

Карта регионального районирования максимальной скорости ветра с вероятностью не превышения 0,96 разработана по данным метеостанций с длиной ряда наблюдений 30 лет (карта-схема примера 1, приложение Ж).

Скорость ветра с вероятностью не превышения 0,96 на подветренных склонах местности для высоты 280 м по высотной зависимости V0,96 = ƒ(h) (таблица на карте) равна 26 м/с, коэффициент вариации, Сv равен 0,17.

Используя таблицу отношений значений климатических характеристик с вероятностями не превышений 0,98 и 0,993 к величине климатической характеристики с вероятностью не превышения 0,96, K = Х/Х0,96 (приложение В, таблица В.6) определяется скорость ветра с вероятностью не превышения 0,98 и 0,993 используя коэффициент вариации Сv = 0,17 при длине ряда 30 лет.

93

V0,98 =21,66 ⋅1,08 =28,1 м/с; V0,993 =21,66 –1,19 =30,9 м/с.

Пример И.2 Расчет параметров максимальной толщины стенки гололеда в

точке. а) По данным наблюдений метеостанций . По данным наблюдений метеостанции В требуется определить толщины стенок

гололеда с вероятностью не превышения 0,96; 0,98 и 0,993. Данные наблюдений метеостанции В (Приложение Б, таблица Б.6) обрабатываются

согласно разделам 6 и 7. Выбирается максимальная толщина стенки гололеда за гололедный сезон.

Составляется статистический ряд максимальных толщин стенок гололеда (Приложение Б, таблица Б.7) и вычисляются статистические параметры 52-летнего ряда по формулам (2)-(4), которые равны:

• средняя величина максимальной толщины стенки гололеда,bэ=5,81 мм; • среднеквадратическое отклонение, σ = 3,86 мм ; • коэффициент вариации, Сv = 0,66.

По уравнению (7), используя значения статистических параметров ряда максимальных толщин стенок гололеда (bэ , σ ) и вспомогательной величины y, определенной по таблице В.1 Приложения В, расчитываются величины максимальной толщины стенки гололеда с вероятностью не превышения 0,96; 0,98; и 0,993.

b0,96 =5,81 – [ ])96,0lnln(5493,01638,1

86,3 −+ =14,6 мм;

b0,98 =5,81 – [ ])98,0lnln(5493,01638,1

86,3 −+ =16,9 мм;

b0,993 =5,81 – [ ])9933,0lnln(5493,01638,1

86,3 −+ =20,6 мм;

б) По картам регионального районирования толщины стенки гололеда с вероятностью не превышения 0,96.

Для территории с типом местности IV (подветренные склоны) с высотой местности 280 м необходимо определить максимальную толщину стенки гололеда с вероятностью не превышения 0,96; 0,98 и 0,993.

Карта регионального районирования максимальной толщины стенки гололеда с вероятностью не превышения 0,96 разработана по данным метеостанций с длиной ряда наблюдений 40 лет (карта-схема из примера 2, приложение Ж).

Толщина стенки гололеда с вероятностью не превышения 0,96 на подветренных склонах местности для высоты 280 м по высотной зависимости b0,96 = ƒ(h) (таблица на карте) равна b0,96 = 16,25 мм, коэффициент вариации, Сv равен 0,56.

Используя таблицу отношений значений климатических характеристик с вероятностями не превышений 0,98 и 0,993 к величине климатической характеристике с вероятностью не превышения 0,96, K=Х/Х0,96 (приложение В, таблица В.6) определяется толщина стенки гололеда с вероятностью не превышения 0,98 и 0,993 с использованием коэффициента вариации Сv = 0,56 при длине ряда наблюдений 40 лет.

b0,98 = 16,25⋅1,146=18,6 мм; b0,993 = 16,25⋅1,139=22,4 мм. Пример И.3 Расчет параметров ветровой нагрузки при гололеде в точке для

условий стандартной ВЛ. а) По данным наблюдений метеостанций.

94

Требуется определить ветровую нагрузку при гололеде с вероятностями не превышения 0,96; 0,98 и 0,993 по 52-летнему ряду данным наблюдений по метеостанции В.

Данные наблюдений метеостанции В обрабатываются согласно разделам 6 и 7 (приложение Б, таблицы Б.6 и Б.8), определяется ветровая нагрузка при гололеде и выбираются случаи гололедно-изморозевых отложений с максимальной ветровой нагрузкой при гололеде за сезон и соответствующие скорости ветра.

Составляются статистические ряды максимальных ветровых нагрузок при гололеде, Pwг и статистические ряды скоростей ветра при гололеде.

Вычисляются статистические параметры Pwг и VГ по формулам (2), (3) и (4), которые равны:

а) для ветровой нагрузки при гололеде

средняя величина, wгP = 1,78 Н/м; среднеквадратическое отклонение, σ = 1,47; коэффициент вариации, cv = 0,83;

б) для скорости ветра при гололеде

средняя величина, ГV = 8,79 м/с; среднеквадратическое отклонение, σ = 3,26; коэффициент вариации, cv = 0,37.

Используя значения статистических параметров рядов климатических характеристик

Pwг, VГ, значения вспомогательных параметров ny и σn (таблица В.1 приложения В) для

ряда наблюдений 52 года рассчитываем величины (уравнение (7)): а) ветровой нагрузки при гололеде с вероятностями не превышения

( )[ ] 13.596.0lnln5493.01638.147.1

78.196.0, =−+−=wгP Н/м

( )[ ] 01.698.0lnln5493.01638.147.1

78.198.0, =−+−=wгP Н/м

( )[ ] 01.69933.0lnln5493.01638.147.1

78.1993.0, =−+−=wгP Н/м

б) скорости ветра при гололеде

( )[ ] 2.1696.0lnln5493.01638.1

26.379.896.0 =−+−=V м/с

( )[ ] 2.1898.0lnln5493.01638.1

26.379.898.0 =−+−=V м/с

( )[ ] 3.219933.0lnln5493.01638.1

26.379.8993.0 =−+−=V м/с

По величине ветровой нагрузки при гололеде и скорости ветра при гололеде с

заданной вероятностью не превышения по уравнению (Ж.1) приложения Ж, определяем условную толщину стенки гололеда:

для вероятности не превышения 0,96: 03.852.165.1

1013.52

3

=−⋅

⋅=yb мм

для вероятности не превышения 0,98: 10.752.185.1

1001.62

3

=−⋅

⋅=yb мм

для вероятности не превышения 0,993: 90.553.215.1

1040.72

3

=−⋅

⋅=yb мм

95

По величине климатических параметров VГ и by можно определить ветровую нагрузку при гололеде для ВЛ различных конструкций.

б) По картам регионального районирования максимальной ветровой нагрузки при

гололеде с вероятностью не превышения 0,96. Региональная карта ветровых нагрузок при гололеде с вероятностью не превышения

0,96 разработана по данным наблюдений метеостанций продолжительностью 40 лет. Требуется определить ветровую нагрузку при гололеде с вероятностями не

превышения 0,96; 0,98 и 0,993 для высоты местности 250 м. Ветровая нагрузка при гололеде с вероятностью не превышения 0,96 для условий

стандартной ВЛ по высотной зависимости Pwг=f(h) для высоты 250 м определена равной 9,8 Н/м.

Коэффициент вариации по графику зависимости cv=f(h) равен 0,9. По значениям таблицы В.6 приложения В, для cv=0,9, при продолжительности ряда

наблюдений 40 лет определяем величину отношения для 46.196.0,

993.0, =wг

wг

PP

,

18.196.0,

98.0, =wг

wг

PP

.

Ветровая нагрузка при гололеде с вероятностью не превышения 0,98 равна Pwг, 0.98=1.18⋅9.8(Н/м) = 11.6 Н/м

Ветровая нагрузка при гололеде с вероятностью не превышения 0,993 равна Pwг, 0.993=1.46⋅9.8(Н/м) = 14.3 Н/м

Скорость ветра при гололеде с вероятностью не превышения 0,96 определяется по значениям, приведенным в таблице на карте регионального районирования ветровых нагрузок при гололеде с вероятностью не превышения 0,96 (карта-схема из примера 3, приложение Ж). Для высоты местности 250 м, соответствующая скорость ветра равна 20 м/с. Коэффициент вариации скоростей ветра при гололеде равен 0,35.

Используя значения отношения K = 96.0X

X (приложение В, таблица В.6) для длины

ряда 40 лет и коэффициента вариации 0,35 рассчитываем скорость ветра при гололеде: с вероятностью не превышения 0,98 V0.98=1.12⋅20 м/с = 22.2 м/с с вероятностью не превышения 0,993 V0.993=1.305⋅20 м/с = 26.1 м/с

Значение условной толщины стенки гололеда для определения ветровой нагрузки при гололеде с заданной вероятностью не превышения определяется по уравнению (Ж.1) приложения Ж:

для вероятности не превышения 0,96: 3.115205.1

108.92

3

=−⋅⋅=yb мм

для вероятности не превышения 0,98: 7.1052.225.1

106.112

3

=−⋅

⋅=yb мм

для вероятности не превышения 0,993: 0.951.265.1

103.142

3

=−⋅

⋅=yb мм

96

Приложение К

Примеры определения вероятности превышения климатических нагрузок на ВЛ с учетом ее длины

Таблица К.1

Пример. Временные ряды максимальные за год толщин стенок гололеда по метеостанциям А, Б, В вдоль трассы ВЛ

№ пп.

Год А Б В

1 1955 - 56 2,8 6,6 11,3 2 1956 - 57 4,8 10,5 25,6 3 1957 - 58 4,9 4,6 2,6 4 1958 - 59 6,3 7,8 5,0 5 1959 - 60 3,6 9,9 5,9 6 1960 - 61 4,9 11,9 10,4 7 1961 - 62 5,5 5,1 7,4 8 1962 - 63 4,4 3,7 2,5 9 1963 - 64 5,5 7,5 5,6 10 1964 - 65 4,0 5,7 2,5 11 1965 - 66 7,7 9,6 8,7 12 1966 - 67 13,6 5,3 3,8 13 1967 - 68 5,4 5,9 3,0 14 1968 - 69 5,4 6,8 3,1 15 1969 - 70 21,2 14,3 3,8 16 1970 - 71 3,5 7,8 4,0 17 1971 - 72 4,8 18,9 10,0 18 1972 - 73 4,0 7,3 4,6 19 1973 - 74 7,0 5,7 5,3 20 1974 - 75 2,5 6,6 3,7 21 1975 - 76 10,4 7,8 3,8 22 1976 - 77 4,0 12,2 2,7 23 1977 - 78 11,2 4,0 3,2 24 1978 - 79 6,7 11,3 4,4 25 1979 - 80 7,1 13,2 6,4 26 1980 - 81 2,1 4,2 2,1 27 1981 - 82 10,4 4,9 3,1 28 1982 - 83 14,7 2,4 9,3 29 1983 - 84 5,2 6,7 3,6 30 1984 - 85 3,6 13,6 3,5

Среднее 6,57 8,06 5,7 Ср. кв. отклонение 4,1 3,71 4,48

Коэффициент вариации 0,62 0,46 0,79 Величина с вероятностью

не превышения 0,96 16,4 16,9 16,32

97

Пример К.1 Определение вероятности превышения климатических нагрузок на ВЛ с учетом ее длины

а) Климатические условия трассы ВЛ длиной 100 км характеризуют данные наблюдений трёх метеостанций А, Б, В с периодом наблюдений 30 лет. По построенным, по данным наблюдений метеостанций, временным рядам (таблица К.1) зафиксировано 3 случая превышения климатических нагрузок, имеющих вероятность не превышения 0,96.

В соответствии с п.11.5.7 по формуле (20) определяется вероятность превышения климатических нагрузок по каждой метеостанции и в целом по ВЛ за период N лет. Вероятность превышения климатических нагрузок в точке и по ВЛ в целом:

• по каждой метеостанции 0323031

1

1,

N

m ==+

=′ϕ

• по ВЛ в целом 0968031

3

1,

N

m ==+

=ϕ

Вероятность не превышения климатических нагрузок в точке и по ВЛ в целом, по

данным наблюдений метеостанций будет равна: • по каждой метеостанции Р'= 1- φ' = 0,9677 • по ВЛ в целом Р= 1- φ = 0,9032

Повторяемость нормативных климатических нагрузок по ВЛ в целом составляет

около 1 раза в 10 лет. б) Учет опыта эксплуатации ВЛ. Предположим, что по Актам технологических нарушений было установлено, что за

период 30 лет, наблюдался один случай (1982 г) с превышением нормативных нагрузок на действующих ВЛ, в районе исследуемой трассы ВЛ, который не был отмечен данными наблюдений метеостанций.

По данным наблюдений метеостанций и с учетом опыта эксплуатации за срок 30 лет имеется 4 случая с превышением климатических нагрузок (1956, 1970, 1971 и 1982).

При этом фактическая вероятность превышения нагрузок на ВЛ будет

129031

4,==ϕ

Вероятность не превышения нормативной нагрузки на ВЛ в целом составляет

Р= 1- φ = 0,871 Таким образом в данном расчетном случае, при нормативной повторяемости

климатических нагрузок в точке 1 раз в 25 лет, повторяемость нормативных климатических нагрузок для ВЛ в целом будет равна 1 раз в 7,8 лет.

Пример К.2 Определение вероятности не превышения климатических нагрузок

в точке для заданной вероятности не превышения для ВЛ в целом 0,96. Климатические нагрузки с вероятностью не превышения 0,96 для ВЛ в целом

определяются исходя из размера зоны одновременного превышения нагрузок, длины линии и числа случаев превышения нагрузок по ВЛ.

Логарифмируя формулу (22), п. 11.7, определяем число случаев попадания зоны с одновременной вероятностью превышения на ВЛ:

• по данным наблюдений метеостанций:

( ) 1,39677,0ln

9032,0ln

'1ln

'ln ==−

=ϕ

Pn

98

• по данным наблюдений метеостанций с учетом опыта эксплуатации

( ) 2,49677,0ln

871,0ln

'1ln

'ln ==−

=ϕ

Pn

По формуле (24), п. 11.9, определяем средний размер зоны одновременного

превышения нагрузок: • по данным наблюдений метеостанций:

647113

100.

,=

−=θ км

• по данным наблюдений метеостанций с учетом опыта эксплуатации

231124

100.

.=

−=θ км

По формуле (32), п. 12.2, задаваясь вероятностью не превышения нагрузки по ВЛ в

целом 0,96, при длине ВЛ 100 км, определяем требуемую вероятность нагрузки в точке, ϕ’ : • при ширине зоны, определённой по данным наблюдений метеостанций:

0131098690196019601 3206147

647

,,,, ,,

,

=−=−=−=′ϕ ; При этом период повторяемости составляет 1 раз в 76,5 лет

• при ширине зоны, определённой по данным наблюдений метеостанций с

учетом опыта эксплуатации

010990196019601 23802131

231

,,,, ,,

,

=−=−=−=′ϕ ; При этом период повторяемости составляет 1 раз в 100 лет Таким образом, для ВЛ длиной 100 км, для получения климатических нагрузок по ВЛ

в целом с вероятностью не превышения 0,96 необходимо при проектировании принимать нормативную нагрузку в точке (метеостанции) с вероятностью не превышения 0,99 (повторяемость 1 раз в 100 лет).

Пример К.3 Определение вероятности не превышения нагрузки с учетом длины

ВЛ по размерам зоны не превышения нагрузок на территории Предположим, что при разработке региональных карт климатического районирования

были определены размеры зоны одновременного превышения нагрузки: площадь F=8332 км2 и диаметр зоны D =103 км (п. 11.10). Необходимо, для ВЛ длиной 200 км:

1) по нормативным климатическим нагрузкам с повторяемостью 1 раз в 25 лет в точке определить вероятность превышения климатических нагрузок для ВЛ в целом;

2) по необходимой вероятности не превышения климатических нагрузок для ВЛ в целом, определяемой заказчиком, рассчитать требуемую вероятность не превышения климатических нагрузок в точке.

1) Вероятность превышения нормативной нагрузки для ВЛ в целом, ϕ, при

вероятности не превышения в точке 0,96, будет равна

( ) ( ) 113,0887,0104.01111 103

20011 =−=−−=′−−= ++

θϕϕl

Вероятность не превышения нагрузки для ВЛ в целом будет 0,887 (повторяемость 1

раз в 8,8 лет).

99

2) Задаваясь вероятностью не превышения нагрузки 0,96 для ВЛ в целом, используя формулу (32), п. 12.2, определяем требуемую вероятность превышения в точке, ϕ':

014.0986.0196,011 303

103

=−≈−=−=′ +θθ

ϕ lP Требуемая вероятность не превышения нагрузок в точке составляет 0,986,

повторяемость нагрузки – 1 раз в 72,6 лет. Решим ту же задачу при условии, что ширина зоны одновременного превышения

равна D=54 км. 1) Вероятность превышения нормативной нагрузки для ВЛ в целом, ϕ, при

вероятности не превышения в точке 0,96, будет равна:

( ) 1750960111 54

20011 ,,

l

=−=′−−=++

θϕϕ Вероятность не превышения нагрузки для ВЛ в целом будет 0,825 (повторяемость 1

раз в 5,7 лет). 2) Задаваясь вероятностью не превышения нагрузки 0,96 для ВЛ в целом, используя

формулу (32), п. 12.2, определяем требуемую вероятность превышения в точке, ϕ':

008609910196011 254

54

..,P l =−=−=−=′ +θθ

ϕ Требуемая вероятность не превышения нагрузок в точке составляет 0,991,

повторяемость нагрузки – 1 раз в 116 лет. И данного примера видно, что при прочих равных условиях, при уменьшении

размеров зоны одновременного превышения вероятность превышения климатических нагрузок для ВЛ в целом увеличивается.

100

Содержание

Введение 3

1 Область применения 4

2 Нормативные ссылки 5

3 Термины, определения и обозначения 5

4 Общие положения 7

5 Исходные данные для определения климатических нагрузок 8

6 Составление статистических рядов 9

6.1 Скорость ветра 10

6.2 Гололедно-изморозевые отложения 10

7 Определение климатических характеристик в точке с различной вероятностью их не

превышения. 11

8 Учет физико-географических условий и построение карт регионального

районирования 13

9 Определение климатических нагрузок в точке 14

9.1 Расчет климатических параметров с разной вероятностью не превышения 14

9.2 Ветровая нагрузка 14

9.3 Гололедная нагрузка 16

9.4 Максимальная ветровая нагрузка при гололеде 17

10 Обоснования для определения климатических нагрузок с учетом длины ВЛ 18

11 Определение вероятности превышения нагрузок по длине ВЛ в целом 19

12 Определение климатических нагрузок на ВЛ с учетом ее длины 22

Приложение А Приведение значений скоростей ветра к однородному виду 25

Приложение Б Приведение гололедно-изморозевых отложений к однородному виду и условиям стандартной ВЛ 29

Приложение В Справочные таблицы 47

Приложение Г Примеры статистической обработки рядов 53

Приложение Д Учет физико-географических условий 61

Приложение Е Учет опыта эксплуатации 77

Приложение Ж Построение региональных карт климатического районирования 86

Приложение И Примеры расчета климатических параметров в точке с разной вероятностью не превышения 92

Приложение К Примеры определения вероятности превышения климатических нагрузок на ВЛ с учетом ее длины 96