核电厂输电线路防风能力提升方法、存储介质以及计算机与流程

1.本发明涉及线路维修技术领域，更具体地说，涉及一种核电厂输电线路防风能力提升方法、存储介质以及计算机。


背景技术：

2.台风是一种全球发生频率较髙、影响严重的自然灾害。尤其是东南沿海地区，是受台风影响严重的地区。因此，地处该地区的核电厂，极易受到台风的正面侵袭，台风导致核电厂的输电线路故障的问题日益突出。
3.根据近年广东台风登陆和风速情况，输电线路原设计风速已远低于台风实际风速，台风导致输电线路跳闸的风险增加。现有相关国家行业相关标准原有设计基准风速的方法已无法适应近年出现的超强台风的特点，也没有对于已建输电线路抗风能力的评估体系和标准，无法保证核电厂输电线路的可靠性。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于，提供一种核电厂输电线路防风能力提升方法、存储介质以及计算机。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核电厂输电线路防风能力提升方法、存储介质以及计算机。
6.在本发明所述的核电厂输电线路防风能力提升方法中，包括以下步骤：
7.获取计算参数；所述计算参数包括风场信息；
8.根据所述风场信息计算输电线路的最大耐受风荷载水平并确定对应的最大耐受风速；
9.获取设定的所述输电线路不同风荷载重现期下的耐受风速与可靠度级别的对应关系；
10.基于所述对应关系，确定并判断所述最大耐受风速对应的可靠度级别是否满足设定可靠度级别；若否，则确定并输送所述输电线路的防风改造方案。
11.优选地，所述风场信息包括总风速以及所述总风速的风速时程曲线；
12.所述根据所述计算参数的风场信息计算输电线路的最大耐受风荷载水平包括：
13.根据所述风速时程曲线得到平均风速和脉动风速；
14.根据所述平均风速和所述脉动风速，分别计算平均风荷载水平和脉动风荷载水平并求和得到所述输电线路的最大耐受风荷载水平。
15.优选地，所述根据所述风场信息计算输电线路的最大耐受风荷载水平并确定对应的最大耐受风速还包括：
16.判断所计算的耐受风荷载水平是否达到设定的所述输电线路的结构强度值；
17.若判断为是，则确定所述耐受风荷载水平为所述输电线路的最大耐受风荷载水平，且确定所述总风速为最大耐受风速。
18.优选地，所述获取设定的所述输电线路不同风荷载重现期下的耐受风速与可靠度级别的对应关系包括：
19.以50年一遇的重现期作为基准重现期，根据不同风荷载重现期的基本风压值计算所述不同风荷载重现期下的荷载因子；
20.根据所述荷载因子确定对应的可靠度级别，得到设定的所述输电线路不同风荷载重现期下的耐受风速与可靠度级别的对应关系；
21.其中，所述荷载因子为不同风荷载重现期下的耐受风荷载水平与所述基准重现期下的耐受风荷载水平的比值。
22.优选地，所述输送所述输电线路的防风改造方案包括：
23.根据所述设定可靠度级别的荷载因子与所述最大耐受风荷载水平的乘积，确定满足所述设定可靠度级别所需达到的验算最大耐受风荷载水平以及对应的验算最大耐受风速；
24.根据所述验算最大耐受风速，确定对应的防风改造方案。
25.优选地，所述输电线路包括若干杆塔；所述根据所述验算最大耐受风速，确定对应的防风改造方案还包括：
26.根据所述输电线路的若干杆塔中可靠度级别最低的杆塔的最大耐受风速确定对应的防风改造方案；
27.根据所述改造方案对其他不满足所述设定可靠度级别的杆塔执行所述防风改造方案。
28.优选地，所述根据所述验算最大耐受风速，确定对应的防风改造方案还包括：
29.根据所述验算最大耐受风速，计算所述输电线路的验算耐受风荷载水平；
30.对比判断所述验算耐受风荷载水平与所述结构强度值，确定所述输电线路的超限位置和数量；
31.根据所述超限位置和数量确定对应的所述防风改造方案；所述改造方案包括更换所述输电线路的杆塔的构件，和/或对所述杆塔的土建基础以及电气进行加固。
32.优选地，该方法还包括：
33.对进行防风改造后的所述输电线路的最大耐受风荷载水平进行重新计算，判断进行防风改造后的所述输电线路是否满足所述设定可靠度级别；若否，对所述输电线路重新确定防风改造方案。
34.本发明还提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序适于处理器进行加载，以执行所述的核电厂输电线路防风能力提升方法的任一步骤。
35.本发明还提供一种计算机，所述计算机包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，执行所述的核电厂输电线路防风能力提升方法的任一步骤。
36.实施本发明的核电厂输电线路防风能力提升方法，具有以下有益效果：通过获取计算参数；所述计算参数包括风场信息；根据所述风场信息计算输电线路的最大耐受风荷载水平并确定对应的最大耐受风速；以得到已建的输电线路当前的最大耐受风荷载水平。获取设定的所述输电线路不同风荷载重现期下的耐受风速与可靠度级别的对应关系；基于所述对应关系，确定并判断所述最大耐受风速对应的可靠度级别是否满足设定可靠度级
别；若否，则确定并输送所述输电线路的防风改造方案。将最大耐受风速与重现期结合起来，达到对输电线路的各个杆塔的防风能力进行评估的技术效果；并对输电线路进行加固改造，以达到改造后的输电线路能够抵御超强台风的目的。
附图说明
37.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
38.图1是本发明实施例提供的核电厂输电线路防风能力提升方法的流程图；
39.图2是本发明实施例提供风速时程曲线示例图。
具体实施方式
40.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
41.对阳江核电某核电厂辅助电源输电线路设计防风等级为35m/s(13级台风)的220kv平首线、防风等级为37m/s(13级台风)的漠音线以及音首线等已建沿海输电线路，其输电线路的多数杆塔所能够抵御的台风风速已远低于近年频繁登录的超强台风风速，将会出现输电线路倒塔，长时间大面积失电问题。因此，本发明提供了一种核电厂输电线路防风能力提升方法。
42.如图1所示，在本发明的核电厂输电线路防风能力提升方法的实施例中，该方法包括以下步骤：s1:获取计算参数；其中，计算参数包括风场信息；s2:根据风场信息计算输电线路的最大耐受风荷载水平并确定对应的最大耐受风速；s3:获取设定的输电线路不同风荷载重现期下的耐受风速与可靠度级别的对应关系；s4:基于对应关系，确定最大耐受风速对应的可靠度级别；s5:判断可靠度级别是否满足设定可靠度级别；s6:若否，则确定并输送输电线路的防风改造方案。
43.具体地，通过对已建输电线路的杆塔的最大耐受风荷载水平计算，并确定了最大耐受风速，再结合耐受风速重现期，实现对该输电线路的防风能力可靠度级别的评估，并对不满足设定可靠度级别的输电线路确定防风改造方案，以达到改造后的输电线路能够满足设定可靠度级别，也就是说能够抵御超强台风的目的。其中，对于设定可靠度级别的设定可以根据已建输电线路的线路类型进行决定。
44.优选地，在本发明提供的实施例中，风场信息包括总风速以及总风速的风速时程曲线；根据计算参数的风场信息计算输电线路的最大耐受风荷载水平包括以下具体步骤：根据风速时程曲线得到平均风速和脉动风速；根据平均风速和脉动风速，分别计算平均风荷载水平和脉动风荷载水平并求和得到输电线路的最大耐受风荷载水平。
45.需要说明的是，较为精准的耐受风荷载水平计算必须按风的数学模型构建并按风工程理论计算。并且，风荷载水平计算公式推导理论基础方法应与欧美标准一致，而风场信息的风场参数宜按中国地域的气象统计结果取值，比如风压高度变化系数、湍流度等。
46.具体地，参考图2，图2为本发明实施例提供风速时程曲线示例图；作用在输电线路的杆塔结构上的风是一个速度大小时刻变化的过程，也就是风时程，如图2所示。为了简单的拟静力计算结构的风荷载水平，可以将风分为平均风和脉动风，将风速分为平均风速与脉动风速。
47.图2给出了时长为600s的风速时程曲线，由风速时程曲线可以得到平均风速和标准差σv，在确定一定保证率下的总风速为：
[0048][0049]
其中，为平均风速，v为脉动风速，g为峰值因子，σv为脉动风速的标准差。
[0050]
结构总风荷载可以表示为：
[0051][0052]
其中ca为单位面积风荷载与的比例，而总风速v可以表示为：
[0053][0054]
忽略脉动部分v2小量，则上式可近似表示为：
[0055][0056]
则总风荷载f
t
可以表示为平均风荷载fq加上脉动风荷载fv：
[0057]ft
＝fq+fv(4)
[0058][0059][0060]
需要说明的是，g的取值对于欧美标准一般为3.5～3.6，而按《建筑结构荷载规范gb50009-2012》来说峰值因子g考虑2.5，则风荷载计算值为平均值叠加2.5倍偏差，这数值超越概率不足1％，即当在十分钟平均风荷载数值上乘以此风振系数后，获得的荷载数值对于实际10风钟风作用过程有99％的保证率，此十分钟风作用过程中较此数值大的风作用不仅只有大约6秒，且超过的额度也较小，对一般结构而言已足够安全。对于杆塔结构，其破坏一般为压杆稳定破坏，构件破坏耐受时间数秒是合适的，因此为与中国现行建筑荷载标准吻合，在本发明提供的实施例中，脉动峰值因子g取值也为2.5。
[0061]
优选地，在本发明提供的实施例中，根据风场信息计算输电线路的最大耐受风荷载水平并确定对应的最大耐受风速还包括以下具体步骤：判断所计算的耐受风荷载水平是否达到设定的输电线路的结构强度值；若判断为是，则确定耐受风荷载水平为输电线路的最大耐受风荷载水平，且确定总风速为最大耐受风速。
[0062]
具体地，计算输电线路风荷载水平时，基于作用在结构上的风的风速时程曲线，并根据不同大小的风速计算输电线路的耐受风荷载水平，并判断耐受风荷载水平是否达到结构强度代表值，若判断为是，则该耐受风荷载水平为最大风荷载水平，且该时刻的风速为输电线路的最大耐受风速。
[0063]
其中，输电线路的杆塔结构按概率设计方法设计，当结构外负荷导致的结构应力(风荷载水平)超过强度代表值时，结构就有了较高的破坏可能性，当结构应力低于此代表值时结构破坏的可能性就较低，因此结构破坏的临界值为强度代表值。对于杆塔钢结构，结构强度代表值为95％。也就是说，当风速超过杆塔最大耐受风速时，杆塔的结构就有了较大破坏可能性。
[0064]
优选地，在本发明的实施例中，获取设定的输电线路不同风荷载重现期下的耐受
风速与可靠度级别的对应关系还包括以下具体步骤：以50年一遇的重现期作为基准重现期，根据不同风荷载重现期的基本风压值计算不同风荷载重现期下的荷载因子；根据荷载因子确定对应的可靠度级别，得到设定的输电线路不同风荷载重现期下的耐受风速与可靠度级别的对应关系；其中，荷载因子为不同风荷载重现期下的耐受风荷载水平与基准重现期下的耐受风荷载水平的比值。
[0065]
具体地，由于耐受风速与耐受风荷载水平存在紧密的对应关系，因此输电线路不同风荷载重现期下的耐受风速与可靠度级别的对应关系，也就是输电线路不同风荷载重现期下的耐受风荷载水平与可靠度级别的对应关系。以50年一遇的重现期作为基准重现期，并根据计算参数中的气象信息，确定基准重现期下的基准风速以及基准风荷载水平。根据不同风荷载重现期的基本风压值计算不同风荷载重现期的荷载因子，荷载因子为不同风荷载重现期下的耐受风荷载水平与基准重现期下的耐受风荷载水平的比值。
[0066]
参考表1、表2，国际通行规范不仅给出了由设计气象荷载重现期决定的抗风设计可靠度水平量化关系，还给出了50年基准重现期风荷载与其它重现期风荷载的对应关系，它们是在气象观测数据统计分析下给出的概化数值关系，置信度水平与统计数及地域气象相似性相关。给出大重现期气象荷载与50年基准重现期荷载的对应关系，可使高可靠度水平的设计更加方便操作。
[0067]
表1欧标bs en-50341、iec-60826规范抗风可靠度对应表
[0068][0069]
表2美标asce-74规范抗风可靠度标准对应表
[0070][0071]
我国《建筑荷载规范gb50009-2012》也推荐了风、冰荷载重现期与荷载的关系式如下：
[0072][0073]
r为风荷载重现期，r＝50、100、150
……
；x
100
为100年重现期基本风压、雪压；x
10
为10年重现期基本风压、雪压。
[0074]
依据以上公式，可以推导出以下荷载因子计算公式：
[0075][0076][0077]
依据建筑荷载规范中各沿海城市100年与10基本风压值x
100
与x
10
，对全国沿海所有台风大风区进行统计计算，可知全国地区β的平均值为0.223，广东、广西、海南三地沿海β平均值为0.253。现取β值为0.25，基于国际通行规范并结合我国建筑荷载规范可以得到与美标相似的风荷载重现期与风荷载因子关系表如下表3：
[0078]
表3风荷载重现期与风荷载因子关系表
[0079][0080]
表3所示的可靠度级别对应风荷载重现期为30年至800年，已涵盖欧美最低可靠度水平对应的25年与最高可靠度水平对应的500年，对应欧美临时线路可靠度与最高线路可靠度水平选择推荐数值，足以作为南网线路抗风可靠度水平评价。
[0081]
进一步地，在一些实施例中，不同可靠度级别对应不同风荷载重现期下的不同耐受风荷载水平范围，同时对应不同耐受风速。以荷载因子代表不同风荷载重现期下的荷载转换关系，而并非直接采用n年重现期下的统计风速。如表3所示，荷载因子推导结果为100年一遇的重现期下耐受风荷载水平为50年一遇的重现期下的耐受风荷载水平的1.17倍，对应的计算得出的100年一遇重现期的耐受风速为50年一遇重现期的耐受风速的1.085倍。根据广东沿海几个气象台站的气象信息，此数个气象台站历年最大10分钟风速统计分析显示，100年一遇与50年一遇风速比大约为1.06～1.12左右，1.085在此范围且接近中位数，因此符合可靠度级别4。
[0082]
另外需要说明的是，在表3的基础上，不同的可靠度级别还对应着不同的可靠度评价，参考表4。由于50年一遇为欧美、iec确定的除临时线路外的最低线路可靠度水平，因此耐受风荷载(风速)为50年一遇以下的可定义为不可靠，低于30年一遇的甚至已经低于欧美对临时线路可靠度水平要求，因此定义为极不可靠。在欧州、iec标准中，可靠度中位水平为150年一遇，标准中建议230kv以上线路及重要骨干线路可靠度水平选择应至少达到此可靠度。抵御100年一遇灾害为基本可靠已基本满足我国社会对基础设施安全可靠要求的心里期望，因此将100年一遇确定为基本可靠，200年一遇确定为可靠。耐受风荷载达到50年但达
不到100年的，仅是欧美线路的起步可靠度水平，考虑到南网为大电网及沿海地区一般为经济发达地区，因此其主网线路宜高于起步可靠度水平，因此定义为不太可靠。对于400年一遇的相当于欧美最高可靠度水平的耐受风荷载可评价为非常可靠。由于我国电网规模大于欧美，风灾中线路破坏引起的线路停电社会经济影响甚至大于欧美，另外特高压线路也是欧美国家没有的，因此设定800年一遇为南网乃至中国行业最高电网可靠度水平并定义为极可靠。依据上述分析设定如下表3所示的沿海地区风荷载因子与重现期关系表以及表4所示的可靠度水平对应评价。
[0083]
表4风荷载重现期与可靠度关系表
[0084][0085][0086]
在本发明提供的实施例中，设定可靠度级别的设定可以根据已建输电线路的线路类型进行选择。如表5，表5为已建输电线路对应的设定可靠度级别选择表。依据我国线路可靠度级别应与欧美发达国家基本相当的构想及我国电网建设现状水平，依据南网沿海地区经济发展水平，对于已建输电线路，由于线路原设计抗风标准较低，而线路改造重建涉及征地、停电等复杂问题即较大的建设工期成本，因此已建线路抗风可靠度要求宜较新建线路可靠度要求低1～2个级别。依据广东省沿海地区经济发展水平，220kv及以下保底线路、重要线路可以依据其重要程度、改造难度等选择可靠度级别4或者5。
[0087]
表5已建输电线路对应的设定可靠度级别选择表
[0088]
[0089]
优选地，在本发明提供的实施例中输送输电线路的防风改造方案步骤还包括：根据设定可靠度级别的荷载因子与最大耐受风荷载水平的乘积，确定满足设定可靠度级别所需达到的验算最大耐受风荷载水平以及对应的验算最大耐受风速；以及根据验算最大耐受风速，确定对应的改造方案。
[0090]
可选地，为了在输电线路的防风改造时节省人力以及防风评估时间成本，还包括以下步骤：输电线路包括若干杆塔；根据验算最大耐受风速，确定对应的改造方案还包括：根据输电线路的若干杆塔中可靠度级别最低的杆塔的最大耐受风速确定对应的改造方案；根据改造方案对其他不满足设定可靠度级别的杆塔执行改造方案。以达到提高输电线路的防风改造效率，优化工期的技术效果。
[0091]
具体地，在计算出已建输电线路的最大耐受风荷载水平后，根据荷载因子，即根据最大耐受风荷载水平与基准风荷载水平确定已建输电线路的可靠度级别。若可靠度级别不满足设定可靠度级别，则进一步确定防风改造方案。根据不同线路类型的输电线路确定设定可靠度级别，由与该设定可靠度级别对应的荷载因子与已建输电线路的杆塔的最大耐受风荷载水平进行乘积，以精确地计算进行防风改造后的输电线路所需达到的验算最大耐受风速，并非直接采用不同风荷载重现期下的统计风速来确定防风改造方案。
[0092]
其中，参考表6，表6为不同等级台风的统计风速表。由气象信息分析统计得出不同等级台风对应的统计风速表，实际上，表6所示的不同等级台风的风速范围对应为不同风荷载重现期下的耐受风速范围。如表6所示，100年一遇重现期与50年一遇重现期风速比大约为1.06～1.12左右。
[0093]
表6不同等级台风的统计风速表
[0094][0095]
优选地，在本发明提供的实施例中，根据验算最大耐受风速，确定对应的改造方案还包括：根据验算最大耐受风速，计算输电线路的验算耐受风荷载水平；对比判断验算耐受风荷载水平与结构强度值，确定输电线路的超限位置和数量；根据超限位置和数量确定对应的改造方案；改造方案包括更换输电线路的杆塔的构件，和/或对杆塔的土建基础以及电气进行加固。
[0096]
具体地，根据验算最大耐受风速，计算已建输电线路为达到可靠度级别5所需承受的验算耐受风荷载水平。结合已建输电线路的原设计防风方案以及工程师的改造经验，对验算最大耐受风速下的输电线路的超限杆塔进行防风改造方案的确定，以充分利用杆塔原有设计裕度，在不改变线路走廊前提下提升已建输电线路的防风能力，避免了以往线路迁改工程永久征地、线路通道难点，达到有效节省工期和投资的技术效果。根据超限杆塔的超限位置和数量的不同，改造方案可以为更换输电线路的杆塔的主材或斜材，和/或对杆塔的土建基础以及电气进行加固。
[0097]
其中，在杆塔结构中，主材、斜材是主要受力构件，承担杆塔自重、导地线荷载、风荷载和其他荷载。其他斜材主要起到了加强结构稳定性、减小结构整体变形和折减被支撑构件计算长度的作用。为了使已建的输电线路进行防风改造后能够抵御超强台风，可以对杆塔进行加固。充分利用杆塔原有设计裕度，在不改变输电线路走廊的前提下，通过更换超限杆塔的主材、斜材以及辅助材增加杆塔的抗弯模量，和/或对杆塔的土建基础以及电气进行加固达到提高输电线路杆塔的防风能力的目的，从而避免因超强台风造成的输电线路倒塔大面积失电的问题。
[0098]
杆塔土建基础的作用是将杆塔上部结构的负荷有效传递到地基，已建输电线路的杆塔基础是按照原基础作用力设计的，如果旧杆塔按现行规范验算的基础作用力不超出原基础作用力，且旧基础没有出现强度及质量方面的问题，则旧土建基础可继续使用，无需加固。
[0099]
当按现行验算的基础作用力超出原基础作用力或旧基础出现了强度及质量方面的问题，则为了进一步提升输电线路的防风能力，还需要对杆塔的土建基础实施加固改造。根据已建输电线路的土建基础主要有阶梯式刚性基础、斜柱板式基础、挖孔桩基础及掏挖基础几种，其中阶梯式刚性基础和斜柱板式基础占比较大。因此，工程实际应用中，在对不满足设定可靠度级别的输电线路进行土建基础加固时，主要通过连梁加固法和扩展式加固法进行加固。
[0100]
其中，连梁加固法是指在原基础主柱边上浇筑钢筋混凝土连梁，通过连梁的自重和连梁底地基土承压来实现提高原基础抗拔、压的能力，连梁将杆塔的基础联系在一起后能达到共同受力。而扩展式加固法是指在原基础周边扩宽以实现提高原基础抗拔、压的能力，新旧混凝土接触面并凿毛清洗干净，表面并涂刷结构界面胶，使原基础和新増加的扩展基础连接起来达到共同受力。
[0101]
除此之外，基于上述的不同的改造方案，相关的电气导线、附件、金具等也可以进行适应性改造，以增强杆塔的防风能力。重建或更换塔头的直线塔，更换导线及普通地线悬垂串；重建或更换塔头的耐张塔，更换导线及普通地线耐张串，更换导线跳线串；对于重建或更换塔头的耐张塔，更换前、后耐张段的导线及普通地线；对于重建或更换塔头的直线塔所在的耐张段，利用原导线及普通地线，采用过轮临锚、转移至临时抱杆等措施，待杆塔重建后重新架设，并调整弧垂；对于重建或更换塔头的杆塔所在的耐张段，利用原0pgw光缆调整弧垂；对于原线路的防振锤及杆塔上的避雷器等设备，若需临时拆除的，应妥善保管,待杆塔重建和导、地线重新架设后恢复；对于基础加固的杆塔，对应开列接地装置用镀锌圆钢以延伸原接地框，以免基础加固与原接地装置碰撞。
[0102]
可选地，在本发明提供的实施例中，核电厂输电线路防风能力提升方法还包括以下步骤：对进行防风改造后的输电线路的最大耐受风荷载水平进行重新计算，判断进行防风改造后的输电线路是否满足设定可靠度级别；若否，对输电线路重新确定防风改造方案。从而达到对防风改造后的输电线路进行重新评估的目的，以确定新的输电线路是否能够抵御200年一遇的15级超强台风。
[0103]
具体地，由于输电线路为已建成的且杆塔数量多且体积大，在确定防风改造方案时，为了不改变原设计输电线路走廊，尽可能地确定局部加固方案或局部更换方案，以避免在以往输电线路的线路迁改工程永久征地、线路通道难点，有效节省工期和投资。需对进行
防风改造后的输电线路的最大耐受风荷载水平进行重新计算，判断进行防风改造后的输电线路是否能够抵御200年一遇的15级超强台风。
[0104]
本发明还提供三个实施核电厂输电线路防风能力提升方法的具体实施例，具体如下：
[0105]
针对台风灾害的影响，对阳江核电厂220kv平首线、漠音线、音首线输电线路进行防风能力评估、设计验证，对杆塔进行最大耐受风荷载水平计算，计算结果表明有55％的杆塔无法达到可靠度级别5以抵御200年一遇15级上限强台风的要求，需要对杆塔进行防风改造加固。参考表7，表7为平首线、漠音线、音首线杆塔抗台风数据表。
[0106]
表7平首线、漠音线、音首线杆塔抗台风数据表
[0107][0108]
具体实施例一：
[0109]
以已建输电线路平首线82号杆塔为评估改造对象，82号杆塔的塔形以及呼髙为z441-31/32/35/36且使用条件的水平档距为302m，垂直档距为512m。82号杆塔的原设计耐受风速为37.5m/s，且随着使用年限的增加，早已不足以抵御超强15级台风。
[0110]
对平首线输电线路的82号杆塔进行防风能力的评估以及防风改造：对82号杆塔目前的最大耐受风荷载水平进行计算同时确定此时的实际的最大耐受风速；且此时可靠度级别为3的50年一遇的基准风速为39m/s，根据表3，确定该最大耐受风荷载水平以及该最大耐受风速对应的可靠度级别。
[0111]
基于表3，根据基准风速以及实际最大耐受风速确定82号杆塔达到可靠度级别为5且能抵御200年一遇的15级超强台风时所需达到的验算耐受风速45.4m/s。通过对杆塔进行建模，并给定验算耐受风速，确定在45.4m/s风速下杆塔的超限位置和数量，也就是说，通过判断在45.4m/s风速下杆塔各处的风荷载水平是否大于结构强度值，若是，则认为该处杆件属于超限杆件。其中超限杆件应力比1.01～1.39，共有15处超限(共60根杆件)，其中塔头13处，塔身2处；塔头横梁上平面主材120-360应力超限39％，横梁下平面主材400-410应力超限4％，上曲臂内主材超限6％，下曲臂外主材超限5％；塔身主材4730-4750超限11％,，4750-4900超限4％。
[0112]
根据82号杆塔的超限杆件数量和位置，确定防风改造方案。由于82号杆塔主材杆
件超限较多，因此对主材超限的杆塔采用整基更换，更换为加强杆塔；主材不满足防风要求的杆塔，按新的标准重新设计杆塔，从而提高杆塔的抗风能力。更换82号杆塔的#101、#102号主材，将主材规格由q345l63x50调整为q345l63x6,使得更换后的杆塔主材的抗弯模量增加18％；并且将杆塔的#105、#106号主材由q2355l56x5调整为q345l63x5,使得更换后的杆塔主材抗弯模量增加27％；主材#205由q2355l56x5调整为q345l63x6，使得抗弯模量增加51％；#401主材由q345l80x6调整为q345l90x8,使得杆塔主材的抗弯模量增加66％。
[0113]
另外，旧杆塔采用塔脚板和地脚螺栓相连的塔位，拆除旧杆塔时，凿掉保护帽过程中需保护好地脚螺栓和螺帽，在不改变基础的前提下，利用原有基础及地脚螺栓进行新杆塔的杆件组装。
[0114]
重建后的82号杆塔不仅主材规格有增加和更换，斜材和辅助材都相应增加5％～40％。同时根据主材规格调整了主要杆件的长细比，以增加稳定性。换塔后该塔的所有杆件应力比均控制在99％以内，能达到200年一遇风灾水平，能抵御15级强台风上限水平(风速45.4m/s)。
[0115]
具体实施例二：
[0116]
对于薄弱环节在猫头型塔头的，拆换杆塔的杆件安全风险较大、更换更重的塔材会影响连接下部塔身强度以及基础的抗拔、压能力。因此，需按新的标准重新设计塔头。
[0117]
以已建输电线路平首线54号杆塔为评估改造对象，54号杆塔的塔形以及呼髙为z343-28/29且使用条件的水平档距为526m，垂直档距为979m。54号杆塔的原设计耐受风速为32.8m/s，且随着使用年限的增加，早已不足以抵御超强15级台风。
[0118]
对平首线输电线路的54号杆塔进行防风能力的评估以及防风改造：对54号杆塔目前的最大耐受风荷载水平进行计算同时确定此时的实际的最大耐受风速；且此时可靠度级别为3的50年一遇的基准风速为37m/s，根据表3，确定该最大耐受风荷载水平以及该最大耐受风速对应的可靠度级别。
[0119]
基于表3的不同风荷载重现期下可靠度级别与风荷载水平的对应关系，根据基准风速以及实际最大耐受风速确定54号杆塔达到可靠度级别为5且能抵御200年一遇的15级超强台风时所需达到的验算耐受风速43m/s。通过对杆塔进行建模，并给定验算耐受风速，确定在43m/s风速下杆塔的超限位置和数量，也就是说，通过判断在43m/s风速下杆塔各处的风荷载水平是否大于结构强度值，若是，则认为该处杆件属于超限杆件。
[0120]
其中，54号杆塔的超限杆件应力比1.01～1.20，共有14处超限(56根杆件)，且塔头有13处，塔身1处；塔头下平面主材400-410应力超限3％,上曲臂内主材超限1％，下曲臂外主材超限7％，塔身主材800-830超限5％。
[0121]
根据54号杆塔的超限杆件数量和位置，确定防风改造方案。54号杆塔的超限杆件集中在塔头，因此需要重新设计塔头，将塔头的#101主材规格由q345l63x5调整为q345l70x6,使得抗弯模量増加47％；#105主材规格由q345l63x5调整为q345l63x6,使得抗弯模量增加18％；#201主材规格由q345l75x6调整为q345l80x7,使得抗弯模量增加32％；#205主材规格由q345l63x5调整为q345l75x6,使得抗弯模量增加70％；#301主材规格由q345l63x5调整为q345l70x6,使得抗弯模量增加47％。
[0122]
经过对54号杆塔的塔头主材、斜材超限杆件规格的更换，使得在验算耐受风速43m/s下的新的塔头的应力比均保证在99％以内。换塔头后该杆塔位能达到200年一遇风灾
水平，能抵御15级强台风上限水平。
[0123]
具体实施例三：
[0124]
对杆塔仅少量斜材出现超限杆件的，只需更换局部斜材。
[0125]
以平首线42号杆塔为防风改造对象，42号杆塔的塔形以及呼髙为zk441-63且使用条件的水平档距为620m，垂直档距为771m。42号杆塔的原设计耐受风速为37.5m/s。
[0126]
对平首线输电线路的42号杆塔进行防风能力的评估以及防风改造：对42号杆塔目前的最大耐受风荷载水平进行计算同时确定此时的实际的最大耐受风速；且此时可靠度级别为3的50年一遇的基准风速为37m/s，根据表3，确定该最大耐受风荷载水平以及该最大耐受风速对应的可靠度级别。
[0127]
基于表3的不同风荷载重现期下可靠度级别与风荷载水平的对应关系，根据基准风速以及实际最大耐受风速确定42号杆塔达到可靠度级别为5且能抵御200年一遇的15级超强台风时所需达到的验算耐受风速43m/s。通过对杆塔进行建模，并给定验算耐受风速，确定在43m/s风速下杆塔的超限位置和数量，也就是说，通过判断在43m/s风速下杆塔各处的风荷载水平是否大于结构强度值，若是，则认为该处杆件属于超限杆件。
[0128]
其中，42号杆塔的超限杆件应力比1.13,共有1处超限(4根杆件)，为塔头横梁上平面交叉斜材120-172，超限13％。由此可知，对42号杆塔只需进行局部斜材更换。塔位存在斜材和其他单斜材超限的情况，逐节间、逐塔面拆除和更换原杆塔的超限斜材，采用更大规格或更高强度的角钢进行替换。由于该杆件规格为45cmx4cm,杆件较小，更换为更大规格的杆件，改为50cmx5cm，更换杆件验算后不超限。进行局部加固后该杆塔能达到200年一遇风灾水平，能抵御15级强台风上限水平。
[0129]
在实际应用场景中，阳江核电厂220kv平首线、漠音线、音首线针对台风灾害的影响，对线路进行防风能力评估、设计验证，对杆塔进行计算，计算结果表明有55％的杆塔无法达到可靠度级别5以抵御200年一遇15级上限强台风的要求，需要对杆塔进行防风改造加固。核电厂lgr作为应急厂用负荷的第二路外部电源，能通过6台机组的lgb/lgc配电盘给永久、应急和公用辅助设施供电，而lgr系统经220kv输电线路进行供电，仅在故障和维修状态下才可退出运行,运行状态应保证安全、可靠。通过评估并加强220kv输电线路防风能力，提升输电线路抗风等级，使得已建输电线路具备抵御15级台风上限的防风能力，降低台风致灾的风险，提升了电厂防风抗灾能力。
[0130]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0131]
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0132]
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执
行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0133]
以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

技术特征：
1.一种核电厂输电线路防风能力提升方法，其特征在于，包括以下步骤：获取计算参数；所述计算参数包括风场信息；根据所述风场信息计算输电线路的最大耐受风荷载水平并确定对应的最大耐受风速；获取设定的所述输电线路不同风荷载重现期下的耐受风速与可靠度级别的对应关系；基于所述对应关系，确定并判断所述最大耐受风速对应的可靠度级别是否满足设定可靠度级别；若否，则确定并输送所述输电线路的防风改造方案。2.根据权利要求1所述的核电厂输电线路防风能力提升方法，其特征在于，所述风场信息包括总风速以及所述总风速的风速时程曲线；所述根据所述计算参数的风场信息计算输电线路的最大耐受风荷载水平包括：根据所述风速时程曲线得到平均风速和脉动风速；根据所述平均风速和所述脉动风速，分别计算平均风荷载水平和脉动风荷载水平并求和得到所述输电线路的最大耐受风荷载水平。3.根据权利要求2所述的核电厂输电线路防风能力提升方法，其特征在于，所述根据所述风场信息计算输电线路的最大耐受风荷载水平并确定对应的最大耐受风速还包括：判断所计算的耐受风荷载水平是否达到设定的所述输电线路的结构强度值；若判断为是，则确定所述耐受风荷载水平为所述输电线路的最大耐受风荷载水平，且确定所述总风速为最大耐受风速。4.根据权利要求3所述的核电厂输电线路防风能力提升方法，其特征在于，所述获取设定的所述输电线路不同风荷载重现期下的耐受风速与可靠度级别的对应关系包括：以50年一遇的重现期作为基准重现期，根据不同风荷载重现期的基本风压值计算所述不同风荷载重现期下的荷载因子；根据所述荷载因子确定对应的可靠度级别，得到设定的所述输电线路不同风荷载重现期下的耐受风速与可靠度级别的对应关系；其中，所述荷载因子为不同风荷载重现期下的耐受风荷载水平与所述基准重现期下的耐受风荷载水平的比值。5.根据权利要求4所述的核电厂输电线路防风能力提升方法，其特征在于，所述输送所述输电线路的防风改造方案包括：根据所述设定可靠度级别的荷载因子与所述最大耐受风荷载水平的乘积，确定满足所述设定可靠度级别所需达到的验算最大耐受风荷载水平以及对应的验算最大耐受风速；根据所述验算最大耐受风速，确定对应的防风改造方案。6.根据权利要求5所述的核电厂输电线路防风能力提升方法，其特征在于，所述输电线路包括若干杆塔；所述根据所述验算最大耐受风速，确定对应的防风改造方案还包括：根据所述输电线路的若干杆塔中可靠度级别最低的杆塔的最大耐受风速确定对应的防风改造方案；根据所述防风改造方案对其他不满足所述设定可靠度级别的杆塔执行所述防风改造方案。7.根据权利要求5所述的核电厂输电线路防风能力提升方法，其特征在于，所述根据所述验算最大耐受风速，确定对应的防风改造方案还包括：根据所述验算最大耐受风速，计算所述输电线路的验算耐受风荷载水平；
对比判断所述验算耐受风荷载水平与所述结构强度值，确定所述输电线路的超限位置和数量；根据所述超限位置和数量确定对应的所述防风改造方案；所述防风改造方案包括更换所述输电线路的杆塔的构件，和/或对所述杆塔的土建基础以及电气进行加固。8.根据权利要求7所述的核电厂输电线路防风能力提升方法，其特征在于，还包括：对进行防风改造后的所述输电线路的最大耐受风荷载水平进行重新计算，判断进行防风改造后的所述输电线路是否满足所述设定可靠度级别；若否，对所述输电线路重新确定防风改造方案。9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序适于处理器进行加载，以执行如权利要求1至8任一项所述的核电厂输电线路防风能力提升方法的步骤。10.一种计算机，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，执行如权利要求1至8任一项所述的核电厂输电线路防风能力提升方法的步骤。

技术总结
本发明涉及一种核电厂输电线路防风能力提升方法、存储介质以及计算机，该方法包括以下步骤：获取计算参数；所述计算参数包括风场信息；根据所述风场信息计算输电线路的最大耐受风荷载水平并确定对应的最大耐受风速；获取设定的所述输电线路不同风荷载重现期下的耐受风速与可靠度级别的对应关系；基于所述对应关系，确定并判断所述最大耐受风速对应的可靠度级别是否满足设定可靠度级别；若否，则确定并输送所述输电线路的防风改造方案。能够实现对已建输电线路的各个杆塔防风能力的评估以及加固改造方案的确定，达到改造后的输电线路足以抵御15级台风的目的。足以抵御15级台风的目的。足以抵御15级台风的目的。


技术研发人员：易雄 蔡颖 张允炜 何力 陈赫阳 詹淑文 任占义
受保护的技术使用者：阳江核电有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/9/20