220kV 香格里拉输变电工程
高海拔环境条件下线路工程
设计专题报告
云南银塔送变电设计有限公司
2008年12月
批 准：彭超贤
审 核：文聪
校 核：文聪、高红良
编 写：李叔昆、王守礼
目 录
一、输电线路绝缘选择 ............................................................................................... 5
1、概述 ......................................................................................................................... 5
2、沿线污秽等级的划分 ............................................................................................. 5
3、绝缘子型式选择 ..................................................................................................... 7
3.1、瓷绝缘子 ............................................................................................................. 7
3.2、钢化玻璃绝缘子 ................................................................................................. 7
3.3、硅橡胶合成绝缘子 ............................................................................................. 8
4、绝缘子串片数 ......................................................................................................... 9
4.1、按正常工作电压选择绝缘子片数 . .................................................................... 9
4.2、按高海拔和污区要求修正正常工作电压选择绝缘子片数 . .......................... 10
4.3、按操作过电压下的绝缘子串片数 . .................................................................. 11
4.4、按雷电过电压要求校验耐雷水平 . .................................................................. 13
4.5、重冰区绝缘子串片数选择 ............................................................................... 15
4.6、绝缘子串片数选择结果 ................................................................................... 15
5、空气间隙值 ........................................................................................................... 16
5.1、工频50％放电电压的修正 .............................................................................. 17
5.2、操作过电压间隙的修正 ................................................................................... 18
5.3、雷电过电压的间隙修正 ................................................................................... 19
5.4、空气间隙选择的初步结论 ............................................................................... 20
6、220kV 线路在特高海拔地区安装均压环问题 . ................................................... 21
6.1、前言 ................................................................................................................... 21
6.2、均压环的作用 ................................................................................................... 22
6.3、220kV 线路在特高海拔地区是否需要安装均压环 . ....................................... 22
6.4、均压环设计安装的要点 ................................................................................... 24
二、水文气象报告 ..................................................................................................... 24
1 概述 ..................................................................................................................... 24
1.1 工程概况 ........................................................................................................... 25
1.2 线路经过地区的地理概况及气候特征 . ........................................................ 25
1.3 任务 ................................................................................................................. 25
1.4 依据的标准 ..................................................................................................... 26
2 设计气象条件选择 ............................................................................................. 26
2.1 沿线气象台站基本情况及观测数据 . ............................................................ 26
2.2 线路附近现有送电线路设计采用的气象条件及运行情况 . ........................ 27
2.3 气象灾害史料 ................................................................................................... 28
2.4 沿线电力、通信、气象部门及村镇调查情况 . .............................................. 30
2.5 设计最大风速的确定 ....................................................................................... 33
2.6 线路覆冰的成因及分析 ................................................................................... 34
2.7 设计冰厚的确定 ............................................................................................... 35
2.8 其它气象条件的确定 ....................................................................................... 38
2.9 工程采用的气象条件 ..................................................................................... 39
2.10 沿线气象区段的划分 ..................................................................................... 40
3 水文情况 ............................................................................................................... 41
一、输电线路绝缘选择
1、概述
云南是我国仅次于青藏高原的第二大高原，即云贵高原的主体。地形西北高而东南低，山脉均发源于青藏高原，由西北汇入我省。西部为闻名的横断山脉，由北向南重峦叠嶂，连绵横贯我省。海拔变化从几十米至6740m 。
220kV 迪庆～香格里拉（建塘）线路地处我省西北角香格里拉高原上。线路全长74.5km ，沿线海拔从2200～3800m,90％路径走在海拔3000m 以上，高山大岭地形占60％，一般山地占40％，山高谷深，空气稀薄。
高海拔地区的特点是空气气压低、空气相对密度小、湿度小。这些因素引起了送电线路外绝缘电气强度的降低。为了使线路能在工频电压、操作过电压、雷电过电压等各种条件下安全可靠地运行，应保证高海拔绝缘强度与低海拔有相同的绝缘水平，绝缘配合的设计要考虑对绝缘强度给予补偿。并应考虑设备造价、维修费用以及故障损失三个方面，力求取得较高的经济效益。
绝缘配合的方法是按照规程的规定，参考科学试验的成果和我省高海拔地区已建成的几千千米220～500kV 送电线路设计、运行经验来确定。
2、沿线污秽等级的划分
根据国标GB/T6434-1996《高压架空线路和发电厂，变电所环境污区分级及外绝缘选择标准》，外绝缘的污秽等级应根据各地的污湿特征，运行经验并结合其表面污秽物质的等值附盐密度三个因素综合考虑划分，当三者不一致时，应根据运行经验决定。
根据云南在上世纪1966～1987年对220kV 线路的运行调查，未发现污闪跳闸事故。分析其原因，一方面是云南的工业不够发达，另一方面因云南高海拔
地区，绝缘子已增加了片数，爬电比距已有所加大，也是污闪事故不多的原因。改革开放以来，我省工业发展加快，空气污染也在发展。综合考虑环境污染变化的因素，在污区选择上应适当留有裕度。
云南电网公司按原能源部的要求，曾绘制了《云南省电瓷外绝缘污秽等级划分图》（简称污区图），并下发执行。由于《云南省电瓷外绝缘污秽等级划分图》系上个世纪1994年代做的，离今已近10余年，各地区工业的发展，新污区的出现，已超出污区图的范围。后对污区图的划分，又作了补充修改。
本工程从迪庆变电所出发，沿迪庆至中甸的老公路山梁，海拔从2260逐步爬上3000m 以上，经中甸林场、小中甸，到达中甸县香格里拉（建塘）变电所。所经地区均为山区，人口低度密集，无集中的工业区，间或有几次跨越土公路的情况，空气清洁。
根据500kV 漫昆I 回投产后，云南省电力局500kV 输变电建设处组织云南省电力试验研究所和各有关部门，运行单位参加，选择了漫昆I 回线路附近已运行的10条35~220kV送电线路，19个点的113片绝缘子，进行等值附尘密度、附盐密度的试验分析的结果，在穿过原始森林的220kV 天漫线和110kV 漫景线34个样品测试后发现其附着盐密并不是预想的小于0.03mg/cm²，而是达到和超过0.05mg/cm²，此值已达I 级污区标准。分析原因发现都有一个共同之处就是取样品的杆塔附近都跨越土面公路，甚至多条，这些土面公路的灰尘由于受到森林雾气、毛毛雨等高湿度气体的影响，而沉积在绝缘子串上，从而极易发生污闪，这对线路的外绝缘会很不利。因此，0级污区已不存在，本线路在清洁地区也应按I 级污区考虑。
根据以上分析调查并结合《云南省电瓷外绝缘污秽等级划分图》（简称污区
图）及《110kV －500kV 架空输送电线路设计技术规定》(Q/CSG 11502－2008) 的规定，本工程全线划为I 级污区。要求的爬电比距为1.60～2.00 cm/kV。
3、绝缘子型式选择
目前构成绝缘子的介质主要有瓷、玻璃和合成硅橡胶三大类。
3.1、瓷绝缘子
瓷绝缘子在我国已有很长的生产历史，已经形成较完整的系列，在我国的线路中得到普遍使用。瓷绝缘子成本低，原料充足，加工生产工艺成熟，雷电冲击耐压高（同比玻璃绝缘子高10％），无疑是一种较好的绝缘介质。
但是，在大量的使用中其固有的缺点也日益暴露，首先是零值检测困难，在我省山区交通不便，运行维护困难，对线路安全运行不利。由于零值绝缘子的存在，雷击时极易引起绝缘子爆炸断串事故。其次瓷绝缘子表面不具备憎水性，污物极易附着，自洁能力差，遇潮湿天气，易发生污闪事故。
原云南省电力试验研究所的研究认为：防污XWP-16瓷绝缘子具有双层伞裙结构，由于在低气压和高盐密时容易发生伞裙间的闪络现象，造成裙间泄漏间距短接，使闪络电压降低，故不宜在高海拔地区普遍使用双裙结构防污绝缘子。
目前，我国瓷绝缘子生产厂家较多，但不同厂家的产品质量差异很大，一些合资厂随着技术的引进，生产工艺得到提高，生产的高质量瓷绝缘子，其缺点已得到较大改善，产品年老化率不高于十万分之一。高质量瓷绝缘子，运行上可以大大地延长测零值绝缘子的周期，明显减少了“测零”工作。我省高海拔500kV 线路瓷绝缘子已运行了1000 km 10年，情况良好。
3.2、钢化玻璃绝缘子
钢化玻璃绝缘子具有零值自爆的优点，可以节省大量的运行维护费，结构
及电气性能与瓷绝缘子相差无几，在某些方面电气性能还超过瓷绝缘子。防污型玻璃绝缘子，外观结构与标准绝缘子相似，无双裙结构，且玻璃绝缘子表面具有憎水性，自洁能力强，污物不易附着，抗污能力强。但自爆率和破损率过高又是玻璃绝缘子的缺点。厂家提供的自爆率一般为0.02～0.04％，实际工程中往往超过。
零值自爆后残存强度仅保证60%，如不及时更换也易造成事故。
3.3、硅橡胶合成绝缘子
硅橡胶合成绝缘子有突出的防污优点，其表面具有很强的憎水性，自洁能力特强，污物很难附着，可长时间运行不需清扫，其污闪电压是普通绝缘子的2～3倍，而且体积小，重量轻(约为瓷绝缘子的1/7)，尤其适用于山区线路。但硅橡胶合成绝缘子也有较明显的缺点，从目前了解的资料看，合成绝缘子属橡胶制品，在高海拔地区，因强紫外线会加速橡胶的老化；现国内高海拔地区合成绝缘子的运行经验或较有权威的实验数据不多。在我省近几年的线路设计中，也只在220kV 及以下的线路中使用过，运行时间尚短。
目前，国内厂家生产的合成绝缘子，其参数是按海拔高程1000m 以下设计的。我省高海拔地区选用合成绝缘子时，必须按高海拔的要求对其结构高度和最小电弧距离给予修正。
据一份国外调查报告的介绍，合成绝缘子一般在十年以后开始出现问题。其次，合成绝缘子的雷电冲击耐受电压低于瓷和玻璃绝缘子约8～10％，且一旦雷击损坏需成串更换，因此，合成绝缘子不宜用于多雷地区。第三，合成绝缘子由多种材料组成，两端金具与绝缘子芯棒连接，各厂家无统一成熟的技术工艺，据国外资料，曾经发生过金具与绝缘子芯棒脱离导致导线堕地的事故。当
发生雷击危害时，一旦电弧建立，硅橡胶制品在高温下可能发生永久性损坏而无法恢复绝缘强度。因此在我省220kV 以上 高海拔、重雷、重冰线路中，应用的不多。
综上所述，本设计绝缘子推荐采用具有良好性能的高质量的瓷或钢化玻璃绝缘子。
钢化玻璃绝缘子的机电性能如下表：
4、绝缘子串片数
依据《110kV －500kV 架空输电线路设计技术规定》(Q/CSG 11502－2008) 的规定，绝缘子串片数的选择应能使线路在工频电压、操作过电压、雷电过电压等各种条件下安全可靠的运行。
4.1、按正常工作电压选择绝缘子片数
在海拔不超过1000m 地区，按《110kV －500kV 架空输电线路设计技术规定》(Q/CSG 11502－2008) 9.4条的规定，可采用爬电比距法或污耐压法选择绝缘子的片数。
当采用爬电比距法时绝缘子片数按下式计算：
n ≧λU N /KeLo
式中
n －每串绝缘子所需的片数；
λ－爬电比距， cm/kV；
U N －系统标称电压， kV；
Lo －单片绝缘子的几何爬电距离， cm；
Ke －绝缘子爬电距离的有效系数。
Ke 主要由各种绝缘子的几何爬电距离在试验和运行中提高污耐压的有效性来确定，并以XP －70、XP －160型绝缘子为基础，其Ke 值为1。
当悬垂绝缘子串选用LXP-70、LXP-100时，Lo ＝32cm, λ＝2.0cm/kV(I级污区) 代人上式中得 n≧13.75片≈14片。
4.2、按高海拔和污区要求修正正常工作电压选择绝缘子片数
高海拔地区，按《110kV －500kV 架空输电线路设计技术规定》(Q/CSG 11502－2008) 9.5条的规定，按下式修正绝缘子的片数。
n H ＝ne 0.1215m1(H-1)
式中
n H －高海拔地区每串绝缘子所需片数；
H －海拔高度，km;
m1－特征指数, 参照《规定》附录D 玻璃绝缘子I 级污区时取0.54
按不同海拔高程计算钢化玻璃绝缘子I 级污区修正系数e 0.1215m1(H-1)和绝缘子的片数如下表：
4.3、按操作过电压下的绝缘子串片数
4.3.1绝缘子串正极性操作冲击电压波50％放电电压
依据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997）的要求，绝缘子串正极性操作冲击电压波50％放电电压Us.l.i 应满足下式要求：
U s.l.i ≥K1×Uo
式中：
K1----操作过电压统计配合系数，取 1.17 （规程p27对220kV 及以下）； Uo----统计操作运行相电压有效值，（kV ）；
Uo=3×√2×U m / √3
Um----系统最高运行电压，（kV ） 对220kV 系统
Us.l.i ≥K1×Uo ＝1.17×3×√2×242/√3＝693.5kV
4.3.2 高海拔地区放电电压的气象修正
依据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997）附录D 的要求，计算修正系数如下：
外绝缘放电电压试验数据，通常以标准气象条件给出。即 气压 101.325kPa; 温度 20℃ 绝对湿度 11g/m3。
在高海拔地区，其实际放电电压应按下式修正到标准气象条件下，再选择绝缘子片数。
Uo＝（H/δ）n Us.l.i (kV) 式中
H －空气湿度修正系数；在雷电、操作冲击波时 H＝1+0.009（11-h ） h －空气绝对湿度，(g/m3); δ－相对空气密度； U s.l.i －实际放电电压，kV ；
n －指数。对工频交流电压、正极性操作冲击电压波 n＝1.12-0.12Li
Li －绝缘子串净长度，m 。适用于Li ≤6m ，当Li 大于6m 时，
n ＝1.0
不同海拔地区的气象参数如下表：
4.3.3 不同海拔地区按操作过电压选择绝缘的结果
从上表可看出：操作过电压下的绝缘子串片数少于工频电压下要求的片数，即绝缘子串片数选择不受操作过电压控制。 4.4、按雷电过电压要求校验耐雷水平
依据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997）的要求，220kV 送电线路的耐雷水平一般线路不宜低于75～110kA ；大跨越及进出线不宜低于110kA 。
迪庆州多年记录雷电日的统计值如下表：
按以基本塔型、绝缘子高度及不同片数进行的耐雷水平和预期雷击跳闸率的计算结果见下表：
耐雷水平和跳闸率计算表
计算表明，本工程绝缘子串片数为15、16、17片混合使用，16片者约占线路全长的57％，17片者约占线路全长的43％。本线路综合雷击跳闸率如上表所示。
根据本线路选择的绝缘水平，耐雷水平和雷击跳闸率均能满足规程的要求。
从上表可以看出：
1）增加绝缘子片数，对耐雷水平的提高不显著。增加一片绝缘子提高耐雷水平7.2％，2片16.4％。但增加了塔头尺寸，铁塔耗钢量增大，使线路投资增多。
2）降低铁塔接地电阻，对耐雷水平的提高较为显著。冲击接地电阻从15
欧降到10欧时，耐雷水平增加26～28％。而降阻措施的费用增加不大。
因此在线路工程中，采用降低铁塔接地电阻的方法是提高线路耐雷水平的有效措施。
4.5、重冰区绝缘子串片数选择
根据冰闪试验，绝缘子串在覆冰时，其串闪是沿覆冰表面发展的，与绝缘子的盘径、爬电距离等无关，其耐压由绝缘子串长决定。
据《云南高海拔地区电线覆冰问题研究》一书介绍，空气清洁地区绝缘子冰柱导电率约在32～70μs/cm之间，受污染时绝缘子冰柱导电率约在135～300μs/cm之间。根据实验，当冰柱导电率为500μs/cm时，工频耐压相当于污秽地区(I级) 附盐密度等于0.06mg/cm²时的绝缘子串耐受电压的水平。
本线路重冰区在远离污染源、空气清新、人烟稀少、树木茂密的地方，其冰水导电率远小于500μs/cm， 也即按轻冰区I 级区选择的绝缘子串片数可满足重冰区线路的绝缘要求。
本工程在重冰区（也是特高海拔地区）绝缘水平的设计已作了加强，悬垂绝缘子串采用了17片。
综上所述，按工频污秽条件下选择的绝缘子片数完全满足重冰区线路的绝缘子串片数的要求。 4.6、绝缘子串片数选择结果
经过对上面几种情况的选择计算，结合我省已建成数千千米220kV 线路的设计、运行经验，本程绝缘子串片数的选择结果推荐如下表：
绝缘子串片数选择结果表
注：本表以U100B 绝缘子为代表，其它型式绝缘子按有效泄漏距离和串长等同替换。
耐张绝缘子串的片数，根据规程规定，对110kV ～220kV 送电线路比悬垂绝缘子串增加一片。
全高超过40m 有地线的杆塔，高度每增加10m ，应增加一片绝缘子。
5、空气间隙值
依据《110kV －500kV 架空输送电线路设计技术规定》(Q/CSG 11502－2008) 的规定，在海拔不超过1000m 的地区，带电部分与相应杆塔构件的间隙，在相应风偏条件下，不小于下列数值：
雷电过电压 1.90m 操作过电压 1.45m 工频电压 0.55m 带电作业 1.8+0.5m
当海拔高度超过1000m 以上时，应按《110kV －500kV 架空输送电线路设计技术规定》(Q/CSG 11502-2008) 9.11条的公式(5),仅提供了空气放电电压的海拔修正系数修正。即
Ka＝e mH/8150
式中：
H －海拔高度，m ；
M －海拔修正因子，工频、雷电修正因子m ＝1.0，操作过电压修正因子，按参考曲线确定，也基本上是1.0。
根据不同的海拔高程，可以算出工频、操作、雷电三种情况下放电电压的海拔修正系数如下：
工频电压、操作过电压在1000m 以下空气放电电压，可按《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》10.2.2条计算如下： 5.1、工频50％放电电压的修正
工频50％放电电压应符合下式要求：
Ui.s ≧K 2Um/√3
≧1.35хUm)/√3
式中：
K 2－线路空气间隙工频电压统计配合系数，对110～220kV 取1.35； Um)/√3－为系统最高相电压，242/√3 kV。 修正到不同海拔高度后为：
注：间隙数据系查原苏联вэи数据曲线。
可以看出，按新规程修正高海拔地区工频放电电压的间隙与原99规程接近，但随海拔升高比原99规程也有所增大（6～17％）。 5.2、操作过电压间隙的修正
正极性操作冲击电压波50％放电电压应符合下式要求：
Us.l.s ≧K 3Uo
≧1.03х(3х√2хUm)/√3
式中：
K 2－线路空气间隙工频电压统计配合系数，对110～220kV 取1.35； (√2хUm)/√3－为系统最高相电压的有效值，Um=242 kV； 3－最大操作过电压的倍数。
修正到不同海拔高度后为：
注：间隙数据系查日本送电线路绝缘设计手册中试验数据。
可以看出，按新规程修正高海拔地区操作冲击放电电压的间隙与原99规程接近，但随海拔升高比原99规程也有所增大（5～22％）。 5.3、雷电过电压的间隙修正
雷电过电压的间隙取决于绝缘子串的正极性雷电冲击电压波50％放电电
压，与绝缘子串的片数、高度有关。《110kV －500kV 架空输送电线路设计技术规定》(Q/CSG 11502－2008)9.11条规定，“如因高海拔而需增加绝缘子数量，则雷电过电压的最小间隙也应相应最大”。
《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》10.2.2条规定，“导线对杆塔的空气间隙用绝缘子串正极性雷电冲击电压波50％放电电压х0.85的配合系数确定”。
对于220kV 线路在云南特高海拔地区，绝缘子串的片数选择高度H ＝146mm 的瓷绝缘子，15、16、17、18等片数，提出雷电过电压要求的间隙如下表：
注：绝缘子串和空气间隙的50％雷电冲击放电电压值，系根据西安电瓷研究所的试验数据查得。 5.4、空气间隙选择的初步结论
以上初步探讨了云南特高海拔地区220kV 送电线路空气间隙的选择，现将初步意见列表如下：
带电检间隙2.5m 。计算条件：气温15°C, 风速＝10m/s。
6、220kV 线路在特高海拔地区安装均压环问题
6.1、前言
220kV 迪庆～香格里拉线路地处我省西北部。地形复杂，地势北高南低，山脉发源于西藏高原，山高谷深。云岭、高黎贡山、小梁山等由北向南伸展，中间有金沙江、怒江、澜沧江等深切河谷，重峦叠嶂，绵延千里，山脉海拔高程多在3000m 以上。
线路沿线海拔高程多在3000m 以上，最高达3800m ，为我省送电线路建设海拔较高的地区。由于海拔升高，空气稀薄，对线路的绝缘、电晕等问题显得更为突出。
高海拔地区高电压线路的绝缘、临界电晕电压的修正与相对空气密度有关。据高原电器研究所对云南高原地区相对空气密度研究的资料，我省海拔2000m 时，δ＝0.782；3000m 时，δ＝0.702；4000m 时，δ＝0.640。可见，相对空气密度随海拔的升高而近似成线性下降。临界电晕电压也随海拔的升高而下降。随海拔的升高电晕放电现象也更为严重。
工程设计中导线、绝缘水平已考虑了高海拔影响的问题。但绝缘子串由于电压分布不均匀引起的首片绝缘子严重电晕和老化的问题也应引起足够重视。 绝缘子串的电晕即在导线和金具上的电压很高时，当其表面的场强超过临界值时，就发生可见电晕，出现兰光和吱吱响声。电晕的危害首先在于能量的损耗，其次，对环境的干扰影响和绝缘子的加聚老化也是严重的。
6.2、均压环的作用
绝缘子串上电压的分布由于受电容的影响是不均匀的，可以近似计算出电压分布的数值，但一般是通过测试更为准确。在500kV 线路绝缘子串上，28片XP-160测得首片（靠导线的第一片）上电压占11.5％，即36.6kV 。220kV 线路绝缘子串上，16片XP-100测得首片上电压占14％，即19.6kV 。又根据测试，XP-160瓷绝缘子的临界电晕电压为23kV;LXP-160玻璃绝缘子为25kV ，XP-100绝缘子更低一些。可见，500kV 线路绝缘子串的首片将发生严重电晕。220kV 线路绝缘子串的首片绝缘子在特高海拔的情况下，也将发生严重电晕。
均压环的作用是控制绝缘子上的电晕。即在绝缘子串与导线的连接端安装一个金属环，以增加绝缘子与导线之间的电容，从而使电压分布较均匀。减小绝缘子上电晕的发生，降低对环境影响，延长绝缘子的寿命。
6.3、220kV 线路在特高海拔地区是否需要安装均压环
220kV 迪庆～香格里拉线路，沿线海拔高程多在3000m 以上，最高达3800m ，为我省近期送电线路建设海拔较高的线路之一。
我省地处云贵高原高海拔地区，除河谷地带外海拔均在1000m 以上。原老设计规程中有规定：“220kV 线路除特殊情况外，一般不宜装保护金具”。我省在上世纪80年代前所建几条220kV 线路安装均压环的情况如下表：
从省内五条220kV 线路，海拔高程在2500m 以下安装均压环的情况来看，效果是不明显的。在铁塔设计上，头部尺寸有所加大，运行检修有所不便。
当年，也调查了国内高海拔地区220kV 线路的情况。甘肃220kV 刘连西线，海拔最高3000m ，仅在2900m 处安装了均压环一基作对比试验。投运后在天气不好的情况下作了观察，无均压环的串上有电晕亮点，有均压环的串上无电晕亮点。可见，均压环是有一定的效果。但运行人员在几年后的反映是运行情况良好，没有出现电晕引起的绝缘子老化和金具电腐蚀等现象。零值绝缘子的出现没有一定的规律，首片出现的概率并不高。
根据以上的调查研究，我省在80年代以后建设的3000m 以下高海拔地区
220kV 线路均不安装均压环。没有听到有不良运行的反映。
目前，正在建设的220kV 迪庆～香格里拉线路，沿线海拔高程多在3000m 以上，最高达3800m ，是否需要安装均压环，还需值得进一步研究。
2007年国内湖南电力勘测设计院在四川西部2600～4500m 高海拔地区设计220kV 线路时，2000m 以上的单联绝缘子串和2500m 以上的双联绝缘子串，均考虑安装均压环。
我们认为，根据我省的情况，220kV 线路海拔3000m 以下可以不装均压环，海拔3000m 以上是否安装均压环，需要通过电晕试验来确定。建议以《海拔3000～4500m 地区220kV 线路绝缘子串安装均压环必要性的研究》试验课题，作进一步的分析论证。
6.4、均压环设计安装的要点
均压环一般用园管弯成近似圆形或椭圆形。材料可用钢管或铝管，管径50～60mm 。管子表面的电位梯度必须小于产生电晕的临界电位梯度。环径不小于600mm 。椭圆的长轴视需要而定。
均压环一般用扁钢支撑，用螺栓固定在绝缘子串与导线靠近的金具上，要求牢固不易摇动。均压环的高度应与首片绝缘子的钢帽齐平，不宜过高，否则降低了绝缘子的放电电压；过低则起不到均压的作用。
均压环的强度，最少应能支撑一个安装人员的体重要求。
二、水文气象报告
1 概述
1.1 工程概况
本工程为220kV 迪（庆变）至建（塘变）输电线路，全长74.3km ，其中进出线两端双回共塔段计长6.9km 。海拔高程为2200~3800m。全线划分为两个气象区：Ⅱ级气象区（设计冰厚10mm ）共三段，计长58.8km ，占79.1%，海拔高程在2200~3400m之间，导线采用2xLGJ-400/50，地线一根采用GJX-70，另一根为OPGW ；Ⅲ级气象区（设计冰厚20mm ）共二段，计长15.5km ，占20.9%，海拔高程在3140~3800之间，导线采用2xLHAGJ-400/50，地线一根采用GJX-100，另一根为OPGW 。
1.2 线路经过地区的地理概况及气候特征
本线路处于青藏高原的南延部分，也是青藏高原至云南高原的过渡地带，隶属于迪庆藏族自治州香格里拉县。在板块划分上，线路位于扬子板块的西部边缘，印度板块的东部边缘。区域地貌形态以高原山地、古高原盆地和岭峰为主。沿线海拔为2200~3800m。
本地区独特的地理位置和地形地貌，形成了明显的天气气候特征。境内属亚热带山地季风气候。根据云南省农业气象划分，海拔2001~3000m属中温带气候，年平均气温7.6~11.6。C ；海拔在3001~3800m为北温带气候，年平均气温2.0~7.6。C 。
1.3 任务
本阶段水文气象工作的主要任务为：
⑴ 设计冰厚的取值和冰区划分；
⑵ 设计最大风速的确定；
⑶ 常规气象特征值统计；
⑷ 沿线水文分析。
1.4 依据的标准
⑴《110~500kV架空送电线路设计技术规程》（DL/T5092-1999）；
⑵《电力工程气象勘测技术规程》（DL/T5158-2002）；
⑶《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001）；
⑷《重冰区架空送电线路设计技术规定》（试行）。
2 设计气象条件选择
2.1 沿线气象台站基本情况及观测数据
中甸气象站位于香格里拉县城东北面，东经99。42’，北纬27。50’，观测场海拔高程为3276.1m ，风速仪距地高度为10.5 m，观测年限为1957~2007年。历年观测的气候数据统计值见表1。
表1 中甸气象站多年气象特征值统计表
注：该站实测电线粘附湿雪密度为0.06~0.23g/cm3。
2.2 线路附近现有送电线路设计采用的气象条件及运行情况
⑴ 35kV汤中线 该线路起于迪庆藏族自治州汤满河水电站，止于中甸香格里拉县城，全长31.71km ，海拔2450~3700m。全线划分为两个气象区：海拔2450~3500m为中冰区（设计冰厚10mm ，云南Ⅱ级气象区）；海拔3501~3700m的高山垭口地段为重冰区（设计冰厚20mm ，云南Ⅲ级气象区）。设计最大风速采用30m/s。于1976年12月完成设计，运行至今未发生过风、冰事故。
⑵ 110kV冲江河电站~香格里拉县城（居日合变电站）输电线路
该线路于80年代中期建成，设计气象条件为云南Ⅱ、Ⅲ级气象区，已运行了二十多年。1996年在一家村附近有一基直线铁塔悬垂绝缘子串的碗头挂板被拉脱，当时为冬天，天气为雪天，导线粘附湿雪厚约40mm （此线段系按20mm 覆冰设计），换算为等值冰厚未超过设计冰厚，估计是碗头挂板质量问题造成；另外，曾发生过山坡上侧树木因覆雪压断树枝，砸在导线上造成断股断线；2008年的冰雪灾害中，该线路运行正常。
⑶ 35kV阿飞线
该线路起于迪庆藏族自治州阿东河水电站，止于德钦县城南的飞来寺变电
所，全长17.5km ，海拔2100~3520m。全线划分为三个气象区：海拔2100~2700m的河谷地段为轻冰区（设计冰厚5mm ，云南Ⅰ级气象区）；海拔2701~3200m的山腰地段为中冰区（设计冰厚10mm ，云南Ⅱ级气象区）；海拔3201~3520m的高山垭口地段为重冰区（设计冰厚20mm ，云南Ⅲ级气象区）。设计最大的风速采用30m/s。于1979年12月完成设计，运行至今未发生过风、冰事故。
⑷ 35kV德钦至奔子栏线路
该线路起于德钦县35kV 中心变电所，止于35kV 奔子栏变电所。全长46.42km ，导线为LGJ-150/25，沿线海拔高程为2400~4500m。全线划分为两个气象区：海拔2400~3500m为中冰区（设计冰厚10mm ，云南Ⅱ级气象区），计长26.87km ；海拔3501~4500m为重冰区（设计冰厚20mm ，云南Ⅲ级气象区），计长19.55km 。于2004年6月完成设计，翻越白马雪山地段，按20mm 重冰区设计，计长6.87km ，有待于运行考验。
2.3 气象灾害史料
根据云南省气象局编制的《云南省气象灾害大典》及《省志》、《地方志》等有关气象灾害资料，现将线路经过地区的低温冻结、大雪等气象灾害摘录于表2中。
表2 线路经过地区主要气象灾害史料摘录
2.4 沿线电力、通信、气象部门及村镇调查情况
⑴ 香格里拉电力公司经理助理聂耳昆介绍：与本线路路径平行走线的线路有八十年代中期修建的，110kV 冲江河电站~香格里拉县城的输电线路，此线路已经运行了二十多年，96年在一家村附近有一基直线铁塔的瓷瓶碗头被拉脱，当时为冬天，天气为雪天，导线覆着雪淞约40mm 左右（此段线路是按20mm 覆冰设计），本工程设计人员后来又到事故现场查看并走访了附近村民，通过对雪凇进行等值覆冰换算，当时覆着的雪淞未超过设计冰厚，估计瓷瓶脱落可能是质量问题造成；另外年份发生过下雪时，线路上山坡侧树木因覆雪太多而被压断，砸在导线上造成导线断股断线；在2008年的冰雪灾害中，香格里拉连续下雪近一个月，地面积雪厚度七、八十公分左右，但此线路无倒杆断线事故发生。
迪庆藏族自治州电力公司原副经理徐森林介绍：我州建设最早的35kV 汤中线，全线划分为两个气象区：海拔2450~3500m为中冰区（设计冰厚10mm ）；海拔3501~3700m的高山地区为重冰区（设计冰厚20mm ）。于1977年投产，已运行30余年，未发生过风、冰事故。中甸城区，海拔约3300m ，电线覆粘附雪直径为Φ60mm 。以后建设的35~110kV线路，气象条件大多参照该工程选择。
⑵ 迪庆州电信局王曙辉、姚仲文两位老师傅介绍：
下桥头至土木纳一段通信线，海拔1900~2800m，冰雪较轻，河谷地段没有冰雪。
土木纳至小中甸一段通信线，海拔3400~3500m，通信线上最大覆雪直径约为150mm ，运行中曾发生过冰雪断线事故，2.6铜色钢线断线机率多一些，4.0铁线的断线机率少一些。
小中甸至中甸一段，海拔约3000~3400m，通信线上覆湿雪直径约为100mm ，运行中也有冰雪断线的情况发生。
中甸至德钦的通信线，在香格里拉县城北面的垭口附近，海拔3500~3700m地段，冬春季节风、雪很大，通信线上冻结粘附雪直径最大约为200mm ，垭口至尼西方向的粘附雪最重。冰雪脱落时，电线向上跳跃，发出呜呜的响声，跳跃幅值达40cm 以上。垭口地段的档距为35~40m，最短25m 。
⑶ 迪庆藏族自治州气象局局长李国珍、观测员农建中、台长王子刚、武军等同志介绍：站址海拔为3276.1m 。本区海拔高，气候寒冷，冻结时间为11月中旬至次年3月。鼻涕、汗毛都会冻结起来，水面结冰厚50~60mm，小孩可以到冰上滑冰、玩耍，山崖的溪流会形成冰柱。城区电线覆粘附雪粗约100mm ，会压断树枝，较细的电力线和通信线也会被雪凌压断。海拔3700m 以上的高山地区，电线冻结粘附雪直径达Φ200mm 以上，电力线及通信线均有压断现象。
海拔3500mm 以上地区，春季冻结现象比较严重，3、4月份会出现湿雪与冰凌混合冻结的情况，因而在2、3、4月份电力线断线事故较多。2005年2月13日~17日的持续大雪就是典型的事例。
⑷ 仪斯村村民邓卓（64岁）介绍：此地海拔3350m 左右，线路经过此段地势开阔，地形高差起伏不大；附近木林不多，此地每年冬天都下雪，但很少有冰凌覆在树枝上的现象，因为冬天下雪后，风比较大，空气相对湿度较小，树木上的雪很容易被风吹到地面，在地面上因太阳照射雪被融化成水后，到了夜晚由于气温骤降，雪水被动结成冰偶尔有树木被雪压断的情况发生。2008年下雪80cm 左右，附近有去年建成的110kV 城东~普朗输电线路（此段按10mm 冰区设计，与本线路在仪斯村附近交叉），覆雪淞30~40mm（主要以雪为主），线路未
发生倒杆断线事故。
⑸ 茨朗村村长六斤介绍（52岁）：此地海拔3420m 左右，线路走在茨朗村对面的山上，线路经过地段为山地，山上林木较多，而且比较茂密，有部分路径走在背阴地方，据村长介绍，附近10kV 线路建成3年左右，导线覆雪淞30~45mm，白天出太阳晒化的雪水到了晚上在屋檐下结成冰凌，白天化了一部分，晚上又结，结冰最长有50~70cm左右，需要5~6天化完。但山上的树木覆盖的主要是雪，基本没有见过树上结冰情况，雪大时容易把树木压断，山上覆冰主要是太阳照射的雪水在晚上因气温骤降而结成冰。
⑹ 居都谷（叁康村附近）孙那批楚（72岁）介绍：此地线路海拔3580m 左右，线路经过地段为山地，山上林木较多，此地下雪后，屋檐下冰凌有20~35cm，雪厚大概在50~80cm，山上的冰凌主要在水沟和部分背阴的地面上，树上覆盖的多为雪，冰凌较少，下雪天风比较大，在附近的山顶有一个林场瞭望塔，有一条照明线路架到瞭望塔，瞭望塔建成差不多有20年，但此线路从来没有发生过被冰雪压断的事，此线路与本线路在半山腰交叉，冰凌或雪阳面一般2~3天即化，背阴面时间稍长些。偶尔有树木被雪压断的现象发生。今年连续下雪一个多月，雪厚100cm 左右，但附近的110kV 冲江河线路雪灾没有造成倒杆断线事故。
⑺ 小中甸林业局春平（75岁）介绍：此地线路海拔3270m 左右，线路经过地段为山地，山上林木一般；此地下雪后，屋檐下冰凌有30~50cm，雪厚大概在50~80cm，山上的冰凌主要在水沟和部分背阴的地面上，树上覆盖的多为雪，冰凌较少，附近的10kV 及220V 线路覆盖的雪淞主要为雪，天晴后融化的雪水晚上又结为冰凌，但没有线路被冰凌压断的现象发生，冰凌或雪阳面一般2~3天
即化，背阴面时间稍长些。偶尔有树木被雪压断的现象发生。今年的下雪80~100cm，但雪灾没有造成附近线路倒杆断线现象。
⑻ 冷都村葛桑（45岁）介绍：此地线路海拔3440m 左右，线路经过地段为高山大岭，山上林木稍疏，线路路径所经地段大多处于背阴面，冷都村处于低洼处，东面地势开阔，附近有冷都曲河流过；此地冬天雪厚40~80cm，风比较大，屋檐上很少见冰凌（估计因此地地势低洼且向阳原因），今年下雪50cm 左右，雪停后，1~2天即化；附近公路地势背阴，为连续弯道和连续下坡，冬天结冰较厚，给车辆通行带来很大麻烦，本工程设计人员四月份初勘时，仍可看到公路边山坡上有部分冰雪未化。山上林木时有树尖部枝条被雪压断的痕迹。
⑼ 关房村附近林业站孙青（47岁）介绍：此地线路海拔3100m 左右，线路经过地段为高山大岭，山上林木较密，山沟内个别树木较高；附近下雪20~50cm，下雪时风比较大，冰凌不容易结在树上，附近山上树木很少有被冰凌压断现象发生，只有在背风面或水塘中有冰凌，偶尔有树木被压断现象发生。
2.5 设计最大风速的确定
根据“110kV~500kV架空送电线路设计技术规范”（DL/T5092-1999）的规定：“220kV 送电线路的最大设计风速，应采用重现期为15年一遇，离地15m 高10min 平均最大风速，110~330kV送电线路最大设计风速，不应低于25m/s”。中甸气象站实测最大风速为22m/s，通过对该站历年最大风速进行机遇计算，得到15年一遇、15m 高、时距10min 的最大风速为19.37m/s。根据气象站的风速统计值、大风调查结果和“建筑结构荷载规范”的有关规定，结合所经地区已建输电线路采用的设计风速，并考虑到本工程线路大多数走在开阔的山岭上，而气象站在平坝城区内等因素进行综合分析，确定线路的设计最大风速采用30m/s。
2.6 线路覆冰的成因及分析
本地区电力线覆冰的成因，系当西伯利亚寒流南下时，经新疆向东南方向移动；翻越青藏高原的东南部，侵入我省香格里拉、怒江地区，然后沿河谷南下，影响我省西北部。其强度较从四川南下侵入我省昭通地区的冷空气弱。由于“昆明静止锋”到达该地区已经减弱，基本上没有静止锋产生的天气。加之本地区冬季晴天多、日照强、空气湿度低，故在相同的地形、地理环境及海拔等条件下，覆冰现象较滇东北地区相对较轻。
虽然与滇东北地区相比较，本地区的电线覆冰不是很严重。但境内立体气候明显，海拔高差悬殊，在海拔高程及冻结条件满足的情况下，仍会出现粘附湿雪及粒状雾凇的现象。例如，2005年2月13~17日，滇西北地区的110kV 六库至兰坪线，在翻越碧罗雪山尾部海拔3462~3490m地段，导线覆湿雪直径约150mm ，造成3基铁塔倒塌。
送电线路覆冰的基本条件是：具有足以可能冻结之气温（一般为-2。C~-10。
C ）；同时又需具备相当的湿度，即空气相对湿度要大（一般在90%以上）；覆冰时的风力一般为2~4级。本地区虽然冬季气温经常在0。C 以下，但冬季雨天较少，有86%以上的时间是晴天，相对湿度很少达到90%，因而当冷空气为干冷型时形成电线覆冰或粘附雪的机率较小，一般情况对线路威胁不大；但当出现持续大雪天气时，电线上会出现粘附湿雪或冰凌混合冻结的情况，仍会造成输电线路事故。
影响本地区的冷空气分为干冷型和湿冷型两大类。干冷型主要与强低温、霜冻等灾害相联系，对农业、畜牧业影响较大；湿冷型系冷空气南下后遇到西南暖湿气流，造成强降温和持续雨雪天气，对交通、电力、通信等的影响较大。
2005年2月13~17日滇西北地区的严重冰雪灾害，就是由于西风带系统受强大的青藏高原影响而在孟加拉湾地区形成南支槽，在西南暖湿流的作用下，将北印度洋地区丰富的水汽源源不断的输送到云南，使滇西北地区冬春季节保持较高的湿度条件，从而使电线粘附湿雪而造成倒杆、断线事故。
2.7 设计冰厚的确定
2.7.1 覆冰厚度与密度
本地区的冰凌性质主要是湿雪。根据沿线覆冰调查，导线粘附湿雪的最大直径：中甸盆坝及两侧中山地区，海拔3200~3400m为Φ60~100m；海拔3401~3800m的高山、分水岭、迎风坡、垭口及邻近有较大的水体地带最大可达Φ150~200mm。粘附雪一般密度较小（约0.1g/cm3），需按《电力工程气象勘测技术规程》的要求，折算为密度0.9g/cm3的标准冰厚。其折算示意见图1，计算公式为：
g 2=9.80665⨯ρ⨯π⨯b ⨯(b +d ) ⨯10-3 A
式中 g 2N m mm --冰重比载，； 2
ρ——冰（雪）的密度，粘附雪取0.1g cm 3，冰凌取
0.9g cm 3；
b ——电线覆冰雪厚度，mm ；
d ——电线直径，mm ；
A ——电线截面积，mm 2。
折算的方法是根据电线冰重比载（g 2）公式（1），分别计算出粘附雪的比载
g 2(0，1) 及标准冰厚的比载g 2(0，9) 。令g 2(0，1)= g2(0，9) ，求解二次方程得出与粘附雪相
应的标准冰厚b 0.9。其成果见表3及图2。
粘附雪冰
1
. 9
0.
b b
d D d 19.
. 0
0b
b 导线
导线
图1 导线覆粘附雪折算为标准冰厚示意
表3 导线覆粘附雪折算为标准冰厚计算成果表（mm ）粘附雪直径D [**************]00
厚度13.0338.0363.0288.03113.03138.03
2.068.1515.4523.2031.1839.27
导线
粘250
附200
雪=f (b 0. 9)
直150D
径100
D
（50
mm [**************]0）标准冰厚b 0.9（mm ）
图2 导线覆粘附雪直径与标准冰厚的关系曲线
2.7.2 设计冰厚的确定
本地区河谷地带不会覆冰；海拔1900~2800m地区冰雪较轻；海拔2801~3500地带电线上有中度覆冰雪现象，个别微地形微气象点需考虑适当提高设计冰厚；海拔3501~3800m地段，在地形开阔，并有持续雨雪天气及西南暖湿气流将孟加拉湾丰富的水汽输送到本地区时，便会形成严重的冰雪情况。
从沿线调查访问及气象资料分析，本工程分布有轻冰区（冰厚5mm ）、中冰区（冰厚10mm ）、重冰区（冰厚20mm ）三种气象类型。考虑靠近迪庆变电所河谷的轻冰区长度较短，为适当简化设计，将轻冰区偏安全地合并为中冰区设计。本工程确定按两类气象区设计：
⑴ 中冰区（Ⅱ级气象区，覆冰厚度10mm ）：本工程迪庆变~冷都、塘木纳~宗思、茨朗~建塘变等三段，电线最大覆粘附雪直径为Φ100mm ，折算为密度0.9g/cm3的标准冰厚为8.15mm 。根据中甸气象站实测粘附湿雪的密度为0.06~0.23g/cm3之间变化，其平均值为0.145g/cm3，故设计冰厚采用10mm 。
⑵ 重冰区（Ⅲ级气象区，覆冰厚度20mm ）：
冷都~塘木纳计长4.6km 一段，海拔在3140~3440m之间，地形陡峭，受冲江河水汽蒸发的影响，属于风道型微气候地段，线路设计冰厚为20mm ；宗思~茨朗计长10.9km 一段，海拔在3400~3800m之间，海拔较高，地形开阔，北面为桑那水库及中甸盆坝，山顶与盆坝的相对高差达500m ，冬季水汽沿山坡抬升，在山岭地带容易形成较重的粘附湿雪或混合冻结。根据调查，上述两段电线粘附湿雪的最大直径为Φ150~200mm，折算至密度0.9g/cm3的标准冰厚为15.45~23.2mm，故设计冰厚采用20mm 。
必须指出，滇西北地区虽然多次发生电线粘附湿雪而造成倒杆、断线
的严重事故，但至今仍未获得电线粘附湿雪的厚度、密度等实测数据。
上述分析，主要依据运行人员的目测数值及事后回忆，缺乏科学的、实测数据的支撑。建议运行单位在维西攀无阁附近、中甸的垭口林场及白马雪山公路道班房附近建立电线湿雪观测站，精确实测厚度、密度等数据，探索电线粘附湿雪的客观规律，为今后高压、超高压、特高压输电线路的设计及运行提供可靠的技术参数。
2.8 其它气象条件的确定
2.8.1 温度
线路所经地区的气象差异，除受海拔影响外，纬度、湿度均差异不大。根据沿线气象台站的观测记录，本线路通过地区，最高气温在25.6~31.6。C 之间；最低气温在-21.4~-27.4。C 之间；年平均气温在13.3~19.3。C 之间。
由于气温变化几度时，对导线弧垂及杆塔强度影响甚微，故偏安全地按《云南送电线路典型气象分区》选用。即最高气温均采用40。C ；最低气温采用-10。C ；年平均气温，Ⅱ级气象区采用15。C ，Ⅲ级气象区采用10。C 。
2.8.2 雷电日数
根据沿线气象台站的观测记录，本线路通过地区，历年平均雷电日数为35.7天；历年最大雷电日数为63天。雷电发生时间，以7、8两月出现天数最多，10月至次年4月出现天数较少。根据中甸气象站的观测资料，本工程的年平均雷电日数取40天。
2.8.3 安装情况
一般风速在10m/s以上是不允许进行安装的，因此安装情况的风速按规程中的数据采用10m/s。气温按《云南送电线路典型气象分区》偏安全地取0。C 。
2.8.4 雷电过电压及操作过电压
按《110~500kV架空送电线路设计技术规程》及《云南送电线路典型气象分区》采用。
2.9 工程采用的气象条件
表4 工程采用的气象条件表
注：⑴ 对Ⅱ级气象区中的部分海拔3400~3700m的微地形、微气象点采取减小档距、缩短耐张段长度及加强杆塔的措施；
⑵ Ⅲ级气象区断线情况按有冰计算，其垂直冰荷载取100%设计冰荷载。
2.10 沿线气象区段的划分
表5 沿线气象区段划分表
本工程的地形起伏情况及气象分区示意见附图。 3 水文情况
本线路工程跨越了桑那水库，桑那水库位于迪庆藏族自治州中甸县县城西南面的桑那河上，水库距离县城仅4.5km ，桑那水库控制流域面积74.5km 2，属完全年调节水库。水库防洪标准为：50年一遇设计，100年一遇校核。水库特征水位为：设计洪水位海拔：3322.62m ，相应库容1350.6x104m 3；校核洪水位海拔：3323.61m ，相应库容1500.4x104m 3。本工程线路塔位拟建在远高于桑那水库的山包上，故不受洪水位的影响。
本工程线路在中甸坝区走线时，线路终勘及施工图设计中考虑加固、加高塔基基础，确保铁塔不受洪水的冲刷和淹没。
本工程线路路径未跨越通航河流。
41
海拔（m）
10mm冰区22.8km 4.6km 10mm冰区29.1km 20mm冰区10.9km
10mm冰区7.1km
[***********][***********][***********][***********]
3120
3300
[***********]80
3610
3800
3290
3270
排
2300庆坝2227变220021003.4km 4.4km 3.4km 6.3km
冷都桥
冷都
塘木纳
下宗
小中甸乡
1.8km 4.6km 7.5km 4.7km 5.1km
日加下羌叁康
茨浪4.4km 7.4km 2.8km 4.7km
2.3km 2.6km
香
格里拉变
4.5km
里程（km）
[***********][***********][***********]626466
200024
6870727476
附图：220kV迪（庆变）～建（塘变）输电线路地形起伏情况及气象分区示意图
42
220kV 香格里拉输变电工程
高海拔环境条件下线路工程
设计专题报告
云南银塔送变电设计有限公司
2008年12月
批 准：彭超贤
审 核：文聪
校 核：文聪、高红良
编 写：李叔昆、王守礼
目 录
一、输电线路绝缘选择 ............................................................................................... 5
1、概述 ......................................................................................................................... 5
2、沿线污秽等级的划分 ............................................................................................. 5
3、绝缘子型式选择 ..................................................................................................... 7
3.1、瓷绝缘子 ............................................................................................................. 7
3.2、钢化玻璃绝缘子 ................................................................................................. 7
3.3、硅橡胶合成绝缘子 ............................................................................................. 8
4、绝缘子串片数 ......................................................................................................... 9
4.1、按正常工作电压选择绝缘子片数 . .................................................................... 9
4.2、按高海拔和污区要求修正正常工作电压选择绝缘子片数 . .......................... 10
4.3、按操作过电压下的绝缘子串片数 . .................................................................. 11
4.4、按雷电过电压要求校验耐雷水平 . .................................................................. 13
4.5、重冰区绝缘子串片数选择 ............................................................................... 15
4.6、绝缘子串片数选择结果 ................................................................................... 15
5、空气间隙值 ........................................................................................................... 16
5.1、工频50％放电电压的修正 .............................................................................. 17
5.2、操作过电压间隙的修正 ................................................................................... 18
5.3、雷电过电压的间隙修正 ................................................................................... 19
5.4、空气间隙选择的初步结论 ............................................................................... 20
6、220kV 线路在特高海拔地区安装均压环问题 . ................................................... 21
6.1、前言 ................................................................................................................... 21
6.2、均压环的作用 ................................................................................................... 22
6.3、220kV 线路在特高海拔地区是否需要安装均压环 . ....................................... 22
6.4、均压环设计安装的要点 ................................................................................... 24
二、水文气象报告 ..................................................................................................... 24
1 概述 ..................................................................................................................... 24
1.1 工程概况 ........................................................................................................... 25
1.2 线路经过地区的地理概况及气候特征 . ........................................................ 25
1.3 任务 ................................................................................................................. 25
1.4 依据的标准 ..................................................................................................... 26
2 设计气象条件选择 ............................................................................................. 26
2.1 沿线气象台站基本情况及观测数据 . ............................................................ 26
2.2 线路附近现有送电线路设计采用的气象条件及运行情况 . ........................ 27
2.3 气象灾害史料 ................................................................................................... 28
2.4 沿线电力、通信、气象部门及村镇调查情况 . .............................................. 30
2.5 设计最大风速的确定 ....................................................................................... 33
2.6 线路覆冰的成因及分析 ................................................................................... 34
2.7 设计冰厚的确定 ............................................................................................... 35
2.8 其它气象条件的确定 ....................................................................................... 38
2.9 工程采用的气象条件 ..................................................................................... 39
2.10 沿线气象区段的划分 ..................................................................................... 40
3 水文情况 ............................................................................................................... 41
一、输电线路绝缘选择
1、概述
云南是我国仅次于青藏高原的第二大高原，即云贵高原的主体。地形西北高而东南低，山脉均发源于青藏高原，由西北汇入我省。西部为闻名的横断山脉，由北向南重峦叠嶂，连绵横贯我省。海拔变化从几十米至6740m 。
220kV 迪庆～香格里拉（建塘）线路地处我省西北角香格里拉高原上。线路全长74.5km ，沿线海拔从2200～3800m,90％路径走在海拔3000m 以上，高山大岭地形占60％，一般山地占40％，山高谷深，空气稀薄。
高海拔地区的特点是空气气压低、空气相对密度小、湿度小。这些因素引起了送电线路外绝缘电气强度的降低。为了使线路能在工频电压、操作过电压、雷电过电压等各种条件下安全可靠地运行，应保证高海拔绝缘强度与低海拔有相同的绝缘水平，绝缘配合的设计要考虑对绝缘强度给予补偿。并应考虑设备造价、维修费用以及故障损失三个方面，力求取得较高的经济效益。
绝缘配合的方法是按照规程的规定，参考科学试验的成果和我省高海拔地区已建成的几千千米220～500kV 送电线路设计、运行经验来确定。
2、沿线污秽等级的划分
根据国标GB/T6434-1996《高压架空线路和发电厂，变电所环境污区分级及外绝缘选择标准》，外绝缘的污秽等级应根据各地的污湿特征，运行经验并结合其表面污秽物质的等值附盐密度三个因素综合考虑划分，当三者不一致时，应根据运行经验决定。
根据云南在上世纪1966～1987年对220kV 线路的运行调查，未发现污闪跳闸事故。分析其原因，一方面是云南的工业不够发达，另一方面因云南高海拔
地区，绝缘子已增加了片数，爬电比距已有所加大，也是污闪事故不多的原因。改革开放以来，我省工业发展加快，空气污染也在发展。综合考虑环境污染变化的因素，在污区选择上应适当留有裕度。
云南电网公司按原能源部的要求，曾绘制了《云南省电瓷外绝缘污秽等级划分图》（简称污区图），并下发执行。由于《云南省电瓷外绝缘污秽等级划分图》系上个世纪1994年代做的，离今已近10余年，各地区工业的发展，新污区的出现，已超出污区图的范围。后对污区图的划分，又作了补充修改。
本工程从迪庆变电所出发，沿迪庆至中甸的老公路山梁，海拔从2260逐步爬上3000m 以上，经中甸林场、小中甸，到达中甸县香格里拉（建塘）变电所。所经地区均为山区，人口低度密集，无集中的工业区，间或有几次跨越土公路的情况，空气清洁。
根据500kV 漫昆I 回投产后，云南省电力局500kV 输变电建设处组织云南省电力试验研究所和各有关部门，运行单位参加，选择了漫昆I 回线路附近已运行的10条35~220kV送电线路，19个点的113片绝缘子，进行等值附尘密度、附盐密度的试验分析的结果，在穿过原始森林的220kV 天漫线和110kV 漫景线34个样品测试后发现其附着盐密并不是预想的小于0.03mg/cm²，而是达到和超过0.05mg/cm²，此值已达I 级污区标准。分析原因发现都有一个共同之处就是取样品的杆塔附近都跨越土面公路，甚至多条，这些土面公路的灰尘由于受到森林雾气、毛毛雨等高湿度气体的影响，而沉积在绝缘子串上，从而极易发生污闪，这对线路的外绝缘会很不利。因此，0级污区已不存在，本线路在清洁地区也应按I 级污区考虑。
根据以上分析调查并结合《云南省电瓷外绝缘污秽等级划分图》（简称污区
图）及《110kV －500kV 架空输送电线路设计技术规定》(Q/CSG 11502－2008) 的规定，本工程全线划为I 级污区。要求的爬电比距为1.60～2.00 cm/kV。
3、绝缘子型式选择
目前构成绝缘子的介质主要有瓷、玻璃和合成硅橡胶三大类。
3.1、瓷绝缘子
瓷绝缘子在我国已有很长的生产历史，已经形成较完整的系列，在我国的线路中得到普遍使用。瓷绝缘子成本低，原料充足，加工生产工艺成熟，雷电冲击耐压高（同比玻璃绝缘子高10％），无疑是一种较好的绝缘介质。
但是，在大量的使用中其固有的缺点也日益暴露，首先是零值检测困难，在我省山区交通不便，运行维护困难，对线路安全运行不利。由于零值绝缘子的存在，雷击时极易引起绝缘子爆炸断串事故。其次瓷绝缘子表面不具备憎水性，污物极易附着，自洁能力差，遇潮湿天气，易发生污闪事故。
原云南省电力试验研究所的研究认为：防污XWP-16瓷绝缘子具有双层伞裙结构，由于在低气压和高盐密时容易发生伞裙间的闪络现象，造成裙间泄漏间距短接，使闪络电压降低，故不宜在高海拔地区普遍使用双裙结构防污绝缘子。
目前，我国瓷绝缘子生产厂家较多，但不同厂家的产品质量差异很大，一些合资厂随着技术的引进，生产工艺得到提高，生产的高质量瓷绝缘子，其缺点已得到较大改善，产品年老化率不高于十万分之一。高质量瓷绝缘子，运行上可以大大地延长测零值绝缘子的周期，明显减少了“测零”工作。我省高海拔500kV 线路瓷绝缘子已运行了1000 km 10年，情况良好。
3.2、钢化玻璃绝缘子
钢化玻璃绝缘子具有零值自爆的优点，可以节省大量的运行维护费，结构
及电气性能与瓷绝缘子相差无几，在某些方面电气性能还超过瓷绝缘子。防污型玻璃绝缘子，外观结构与标准绝缘子相似，无双裙结构，且玻璃绝缘子表面具有憎水性，自洁能力强，污物不易附着，抗污能力强。但自爆率和破损率过高又是玻璃绝缘子的缺点。厂家提供的自爆率一般为0.02～0.04％，实际工程中往往超过。
零值自爆后残存强度仅保证60%，如不及时更换也易造成事故。
3.3、硅橡胶合成绝缘子
硅橡胶合成绝缘子有突出的防污优点，其表面具有很强的憎水性，自洁能力特强，污物很难附着，可长时间运行不需清扫，其污闪电压是普通绝缘子的2～3倍，而且体积小，重量轻(约为瓷绝缘子的1/7)，尤其适用于山区线路。但硅橡胶合成绝缘子也有较明显的缺点，从目前了解的资料看，合成绝缘子属橡胶制品，在高海拔地区，因强紫外线会加速橡胶的老化；现国内高海拔地区合成绝缘子的运行经验或较有权威的实验数据不多。在我省近几年的线路设计中，也只在220kV 及以下的线路中使用过，运行时间尚短。
目前，国内厂家生产的合成绝缘子，其参数是按海拔高程1000m 以下设计的。我省高海拔地区选用合成绝缘子时，必须按高海拔的要求对其结构高度和最小电弧距离给予修正。
据一份国外调查报告的介绍，合成绝缘子一般在十年以后开始出现问题。其次，合成绝缘子的雷电冲击耐受电压低于瓷和玻璃绝缘子约8～10％，且一旦雷击损坏需成串更换，因此，合成绝缘子不宜用于多雷地区。第三，合成绝缘子由多种材料组成，两端金具与绝缘子芯棒连接，各厂家无统一成熟的技术工艺，据国外资料，曾经发生过金具与绝缘子芯棒脱离导致导线堕地的事故。当
发生雷击危害时，一旦电弧建立，硅橡胶制品在高温下可能发生永久性损坏而无法恢复绝缘强度。因此在我省220kV 以上 高海拔、重雷、重冰线路中，应用的不多。
综上所述，本设计绝缘子推荐采用具有良好性能的高质量的瓷或钢化玻璃绝缘子。
钢化玻璃绝缘子的机电性能如下表：
4、绝缘子串片数
依据《110kV －500kV 架空输电线路设计技术规定》(Q/CSG 11502－2008) 的规定，绝缘子串片数的选择应能使线路在工频电压、操作过电压、雷电过电压等各种条件下安全可靠的运行。
4.1、按正常工作电压选择绝缘子片数
在海拔不超过1000m 地区，按《110kV －500kV 架空输电线路设计技术规定》(Q/CSG 11502－2008) 9.4条的规定，可采用爬电比距法或污耐压法选择绝缘子的片数。
当采用爬电比距法时绝缘子片数按下式计算：
n ≧λU N /KeLo
式中
n －每串绝缘子所需的片数；
λ－爬电比距， cm/kV；
U N －系统标称电压， kV；
Lo －单片绝缘子的几何爬电距离， cm；
Ke －绝缘子爬电距离的有效系数。
Ke 主要由各种绝缘子的几何爬电距离在试验和运行中提高污耐压的有效性来确定，并以XP －70、XP －160型绝缘子为基础，其Ke 值为1。
当悬垂绝缘子串选用LXP-70、LXP-100时，Lo ＝32cm, λ＝2.0cm/kV(I级污区) 代人上式中得 n≧13.75片≈14片。
4.2、按高海拔和污区要求修正正常工作电压选择绝缘子片数
高海拔地区，按《110kV －500kV 架空输电线路设计技术规定》(Q/CSG 11502－2008) 9.5条的规定，按下式修正绝缘子的片数。
n H ＝ne 0.1215m1(H-1)
式中
n H －高海拔地区每串绝缘子所需片数；
H －海拔高度，km;
m1－特征指数, 参照《规定》附录D 玻璃绝缘子I 级污区时取0.54
按不同海拔高程计算钢化玻璃绝缘子I 级污区修正系数e 0.1215m1(H-1)和绝缘子的片数如下表：
4.3、按操作过电压下的绝缘子串片数
4.3.1绝缘子串正极性操作冲击电压波50％放电电压
依据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997）的要求，绝缘子串正极性操作冲击电压波50％放电电压Us.l.i 应满足下式要求：
U s.l.i ≥K1×Uo
式中：
K1----操作过电压统计配合系数，取 1.17 （规程p27对220kV 及以下）； Uo----统计操作运行相电压有效值，（kV ）；
Uo=3×√2×U m / √3
Um----系统最高运行电压，（kV ） 对220kV 系统
Us.l.i ≥K1×Uo ＝1.17×3×√2×242/√3＝693.5kV
4.3.2 高海拔地区放电电压的气象修正
依据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997）附录D 的要求，计算修正系数如下：
外绝缘放电电压试验数据，通常以标准气象条件给出。即 气压 101.325kPa; 温度 20℃ 绝对湿度 11g/m3。
在高海拔地区，其实际放电电压应按下式修正到标准气象条件下，再选择绝缘子片数。
Uo＝（H/δ）n Us.l.i (kV) 式中
H －空气湿度修正系数；在雷电、操作冲击波时 H＝1+0.009（11-h ） h －空气绝对湿度，(g/m3); δ－相对空气密度； U s.l.i －实际放电电压，kV ；
n －指数。对工频交流电压、正极性操作冲击电压波 n＝1.12-0.12Li
Li －绝缘子串净长度，m 。适用于Li ≤6m ，当Li 大于6m 时，
n ＝1.0
不同海拔地区的气象参数如下表：
4.3.3 不同海拔地区按操作过电压选择绝缘的结果
从上表可看出：操作过电压下的绝缘子串片数少于工频电压下要求的片数，即绝缘子串片数选择不受操作过电压控制。 4.4、按雷电过电压要求校验耐雷水平
依据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997）的要求，220kV 送电线路的耐雷水平一般线路不宜低于75～110kA ；大跨越及进出线不宜低于110kA 。
迪庆州多年记录雷电日的统计值如下表：
按以基本塔型、绝缘子高度及不同片数进行的耐雷水平和预期雷击跳闸率的计算结果见下表：
耐雷水平和跳闸率计算表
计算表明，本工程绝缘子串片数为15、16、17片混合使用，16片者约占线路全长的57％，17片者约占线路全长的43％。本线路综合雷击跳闸率如上表所示。
根据本线路选择的绝缘水平，耐雷水平和雷击跳闸率均能满足规程的要求。
从上表可以看出：
1）增加绝缘子片数，对耐雷水平的提高不显著。增加一片绝缘子提高耐雷水平7.2％，2片16.4％。但增加了塔头尺寸，铁塔耗钢量增大，使线路投资增多。
2）降低铁塔接地电阻，对耐雷水平的提高较为显著。冲击接地电阻从15
欧降到10欧时，耐雷水平增加26～28％。而降阻措施的费用增加不大。
因此在线路工程中，采用降低铁塔接地电阻的方法是提高线路耐雷水平的有效措施。
4.5、重冰区绝缘子串片数选择
根据冰闪试验，绝缘子串在覆冰时，其串闪是沿覆冰表面发展的，与绝缘子的盘径、爬电距离等无关，其耐压由绝缘子串长决定。
据《云南高海拔地区电线覆冰问题研究》一书介绍，空气清洁地区绝缘子冰柱导电率约在32～70μs/cm之间，受污染时绝缘子冰柱导电率约在135～300μs/cm之间。根据实验，当冰柱导电率为500μs/cm时，工频耐压相当于污秽地区(I级) 附盐密度等于0.06mg/cm²时的绝缘子串耐受电压的水平。
本线路重冰区在远离污染源、空气清新、人烟稀少、树木茂密的地方，其冰水导电率远小于500μs/cm， 也即按轻冰区I 级区选择的绝缘子串片数可满足重冰区线路的绝缘要求。
本工程在重冰区（也是特高海拔地区）绝缘水平的设计已作了加强，悬垂绝缘子串采用了17片。
综上所述，按工频污秽条件下选择的绝缘子片数完全满足重冰区线路的绝缘子串片数的要求。 4.6、绝缘子串片数选择结果
经过对上面几种情况的选择计算，结合我省已建成数千千米220kV 线路的设计、运行经验，本程绝缘子串片数的选择结果推荐如下表：
绝缘子串片数选择结果表
注：本表以U100B 绝缘子为代表，其它型式绝缘子按有效泄漏距离和串长等同替换。
耐张绝缘子串的片数，根据规程规定，对110kV ～220kV 送电线路比悬垂绝缘子串增加一片。
全高超过40m 有地线的杆塔，高度每增加10m ，应增加一片绝缘子。
5、空气间隙值
依据《110kV －500kV 架空输送电线路设计技术规定》(Q/CSG 11502－2008) 的规定，在海拔不超过1000m 的地区，带电部分与相应杆塔构件的间隙，在相应风偏条件下，不小于下列数值：
雷电过电压 1.90m 操作过电压 1.45m 工频电压 0.55m 带电作业 1.8+0.5m
当海拔高度超过1000m 以上时，应按《110kV －500kV 架空输送电线路设计技术规定》(Q/CSG 11502-2008) 9.11条的公式(5),仅提供了空气放电电压的海拔修正系数修正。即
Ka＝e mH/8150
式中：
H －海拔高度，m ；
M －海拔修正因子，工频、雷电修正因子m ＝1.0，操作过电压修正因子，按参考曲线确定，也基本上是1.0。
根据不同的海拔高程，可以算出工频、操作、雷电三种情况下放电电压的海拔修正系数如下：
工频电压、操作过电压在1000m 以下空气放电电压，可按《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》10.2.2条计算如下： 5.1、工频50％放电电压的修正
工频50％放电电压应符合下式要求：
Ui.s ≧K 2Um/√3
≧1.35хUm)/√3
式中：
K 2－线路空气间隙工频电压统计配合系数，对110～220kV 取1.35； Um)/√3－为系统最高相电压，242/√3 kV。 修正到不同海拔高度后为：
注：间隙数据系查原苏联вэи数据曲线。
可以看出，按新规程修正高海拔地区工频放电电压的间隙与原99规程接近，但随海拔升高比原99规程也有所增大（6～17％）。 5.2、操作过电压间隙的修正
正极性操作冲击电压波50％放电电压应符合下式要求：
Us.l.s ≧K 3Uo
≧1.03х(3х√2хUm)/√3
式中：
K 2－线路空气间隙工频电压统计配合系数，对110～220kV 取1.35； (√2хUm)/√3－为系统最高相电压的有效值，Um=242 kV； 3－最大操作过电压的倍数。
修正到不同海拔高度后为：
注：间隙数据系查日本送电线路绝缘设计手册中试验数据。
可以看出，按新规程修正高海拔地区操作冲击放电电压的间隙与原99规程接近，但随海拔升高比原99规程也有所增大（5～22％）。 5.3、雷电过电压的间隙修正
雷电过电压的间隙取决于绝缘子串的正极性雷电冲击电压波50％放电电
压，与绝缘子串的片数、高度有关。《110kV －500kV 架空输送电线路设计技术规定》(Q/CSG 11502－2008)9.11条规定，“如因高海拔而需增加绝缘子数量，则雷电过电压的最小间隙也应相应最大”。
《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》10.2.2条规定，“导线对杆塔的空气间隙用绝缘子串正极性雷电冲击电压波50％放电电压х0.85的配合系数确定”。
对于220kV 线路在云南特高海拔地区，绝缘子串的片数选择高度H ＝146mm 的瓷绝缘子，15、16、17、18等片数，提出雷电过电压要求的间隙如下表：
注：绝缘子串和空气间隙的50％雷电冲击放电电压值，系根据西安电瓷研究所的试验数据查得。 5.4、空气间隙选择的初步结论
以上初步探讨了云南特高海拔地区220kV 送电线路空气间隙的选择，现将初步意见列表如下：
带电检间隙2.5m 。计算条件：气温15°C, 风速＝10m/s。
6、220kV 线路在特高海拔地区安装均压环问题
6.1、前言
220kV 迪庆～香格里拉线路地处我省西北部。地形复杂，地势北高南低，山脉发源于西藏高原，山高谷深。云岭、高黎贡山、小梁山等由北向南伸展，中间有金沙江、怒江、澜沧江等深切河谷，重峦叠嶂，绵延千里，山脉海拔高程多在3000m 以上。
线路沿线海拔高程多在3000m 以上，最高达3800m ，为我省送电线路建设海拔较高的地区。由于海拔升高，空气稀薄，对线路的绝缘、电晕等问题显得更为突出。
高海拔地区高电压线路的绝缘、临界电晕电压的修正与相对空气密度有关。据高原电器研究所对云南高原地区相对空气密度研究的资料，我省海拔2000m 时，δ＝0.782；3000m 时，δ＝0.702；4000m 时，δ＝0.640。可见，相对空气密度随海拔的升高而近似成线性下降。临界电晕电压也随海拔的升高而下降。随海拔的升高电晕放电现象也更为严重。
工程设计中导线、绝缘水平已考虑了高海拔影响的问题。但绝缘子串由于电压分布不均匀引起的首片绝缘子严重电晕和老化的问题也应引起足够重视。 绝缘子串的电晕即在导线和金具上的电压很高时，当其表面的场强超过临界值时，就发生可见电晕，出现兰光和吱吱响声。电晕的危害首先在于能量的损耗，其次，对环境的干扰影响和绝缘子的加聚老化也是严重的。
6.2、均压环的作用
绝缘子串上电压的分布由于受电容的影响是不均匀的，可以近似计算出电压分布的数值，但一般是通过测试更为准确。在500kV 线路绝缘子串上，28片XP-160测得首片（靠导线的第一片）上电压占11.5％，即36.6kV 。220kV 线路绝缘子串上，16片XP-100测得首片上电压占14％，即19.6kV 。又根据测试，XP-160瓷绝缘子的临界电晕电压为23kV;LXP-160玻璃绝缘子为25kV ，XP-100绝缘子更低一些。可见，500kV 线路绝缘子串的首片将发生严重电晕。220kV 线路绝缘子串的首片绝缘子在特高海拔的情况下，也将发生严重电晕。
均压环的作用是控制绝缘子上的电晕。即在绝缘子串与导线的连接端安装一个金属环，以增加绝缘子与导线之间的电容，从而使电压分布较均匀。减小绝缘子上电晕的发生，降低对环境影响，延长绝缘子的寿命。
6.3、220kV 线路在特高海拔地区是否需要安装均压环
220kV 迪庆～香格里拉线路，沿线海拔高程多在3000m 以上，最高达3800m ，为我省近期送电线路建设海拔较高的线路之一。
我省地处云贵高原高海拔地区，除河谷地带外海拔均在1000m 以上。原老设计规程中有规定：“220kV 线路除特殊情况外，一般不宜装保护金具”。我省在上世纪80年代前所建几条220kV 线路安装均压环的情况如下表：
从省内五条220kV 线路，海拔高程在2500m 以下安装均压环的情况来看，效果是不明显的。在铁塔设计上，头部尺寸有所加大，运行检修有所不便。
当年，也调查了国内高海拔地区220kV 线路的情况。甘肃220kV 刘连西线，海拔最高3000m ，仅在2900m 处安装了均压环一基作对比试验。投运后在天气不好的情况下作了观察，无均压环的串上有电晕亮点，有均压环的串上无电晕亮点。可见，均压环是有一定的效果。但运行人员在几年后的反映是运行情况良好，没有出现电晕引起的绝缘子老化和金具电腐蚀等现象。零值绝缘子的出现没有一定的规律，首片出现的概率并不高。
根据以上的调查研究，我省在80年代以后建设的3000m 以下高海拔地区
220kV 线路均不安装均压环。没有听到有不良运行的反映。
目前，正在建设的220kV 迪庆～香格里拉线路，沿线海拔高程多在3000m 以上，最高达3800m ，是否需要安装均压环，还需值得进一步研究。
2007年国内湖南电力勘测设计院在四川西部2600～4500m 高海拔地区设计220kV 线路时，2000m 以上的单联绝缘子串和2500m 以上的双联绝缘子串，均考虑安装均压环。
我们认为，根据我省的情况，220kV 线路海拔3000m 以下可以不装均压环，海拔3000m 以上是否安装均压环，需要通过电晕试验来确定。建议以《海拔3000～4500m 地区220kV 线路绝缘子串安装均压环必要性的研究》试验课题，作进一步的分析论证。
6.4、均压环设计安装的要点
均压环一般用园管弯成近似圆形或椭圆形。材料可用钢管或铝管，管径50～60mm 。管子表面的电位梯度必须小于产生电晕的临界电位梯度。环径不小于600mm 。椭圆的长轴视需要而定。
均压环一般用扁钢支撑，用螺栓固定在绝缘子串与导线靠近的金具上，要求牢固不易摇动。均压环的高度应与首片绝缘子的钢帽齐平，不宜过高，否则降低了绝缘子的放电电压；过低则起不到均压的作用。
均压环的强度，最少应能支撑一个安装人员的体重要求。
二、水文气象报告
1 概述
1.1 工程概况
本工程为220kV 迪（庆变）至建（塘变）输电线路，全长74.3km ，其中进出线两端双回共塔段计长6.9km 。海拔高程为2200~3800m。全线划分为两个气象区：Ⅱ级气象区（设计冰厚10mm ）共三段，计长58.8km ，占79.1%，海拔高程在2200~3400m之间，导线采用2xLGJ-400/50，地线一根采用GJX-70，另一根为OPGW ；Ⅲ级气象区（设计冰厚20mm ）共二段，计长15.5km ，占20.9%，海拔高程在3140~3800之间，导线采用2xLHAGJ-400/50，地线一根采用GJX-100，另一根为OPGW 。
1.2 线路经过地区的地理概况及气候特征
本线路处于青藏高原的南延部分，也是青藏高原至云南高原的过渡地带，隶属于迪庆藏族自治州香格里拉县。在板块划分上，线路位于扬子板块的西部边缘，印度板块的东部边缘。区域地貌形态以高原山地、古高原盆地和岭峰为主。沿线海拔为2200~3800m。
本地区独特的地理位置和地形地貌，形成了明显的天气气候特征。境内属亚热带山地季风气候。根据云南省农业气象划分，海拔2001~3000m属中温带气候，年平均气温7.6~11.6。C ；海拔在3001~3800m为北温带气候，年平均气温2.0~7.6。C 。
1.3 任务
本阶段水文气象工作的主要任务为：
⑴ 设计冰厚的取值和冰区划分；
⑵ 设计最大风速的确定；
⑶ 常规气象特征值统计；
⑷ 沿线水文分析。
1.4 依据的标准
⑴《110~500kV架空送电线路设计技术规程》（DL/T5092-1999）；
⑵《电力工程气象勘测技术规程》（DL/T5158-2002）；
⑶《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001）；
⑷《重冰区架空送电线路设计技术规定》（试行）。
2 设计气象条件选择
2.1 沿线气象台站基本情况及观测数据
中甸气象站位于香格里拉县城东北面，东经99。42’，北纬27。50’，观测场海拔高程为3276.1m ，风速仪距地高度为10.5 m，观测年限为1957~2007年。历年观测的气候数据统计值见表1。
表1 中甸气象站多年气象特征值统计表
注：该站实测电线粘附湿雪密度为0.06~0.23g/cm3。
2.2 线路附近现有送电线路设计采用的气象条件及运行情况
⑴ 35kV汤中线 该线路起于迪庆藏族自治州汤满河水电站，止于中甸香格里拉县城，全长31.71km ，海拔2450~3700m。全线划分为两个气象区：海拔2450~3500m为中冰区（设计冰厚10mm ，云南Ⅱ级气象区）；海拔3501~3700m的高山垭口地段为重冰区（设计冰厚20mm ，云南Ⅲ级气象区）。设计最大风速采用30m/s。于1976年12月完成设计，运行至今未发生过风、冰事故。
⑵ 110kV冲江河电站~香格里拉县城（居日合变电站）输电线路
该线路于80年代中期建成，设计气象条件为云南Ⅱ、Ⅲ级气象区，已运行了二十多年。1996年在一家村附近有一基直线铁塔悬垂绝缘子串的碗头挂板被拉脱，当时为冬天，天气为雪天，导线粘附湿雪厚约40mm （此线段系按20mm 覆冰设计），换算为等值冰厚未超过设计冰厚，估计是碗头挂板质量问题造成；另外，曾发生过山坡上侧树木因覆雪压断树枝，砸在导线上造成断股断线；2008年的冰雪灾害中，该线路运行正常。
⑶ 35kV阿飞线
该线路起于迪庆藏族自治州阿东河水电站，止于德钦县城南的飞来寺变电
所，全长17.5km ，海拔2100~3520m。全线划分为三个气象区：海拔2100~2700m的河谷地段为轻冰区（设计冰厚5mm ，云南Ⅰ级气象区）；海拔2701~3200m的山腰地段为中冰区（设计冰厚10mm ，云南Ⅱ级气象区）；海拔3201~3520m的高山垭口地段为重冰区（设计冰厚20mm ，云南Ⅲ级气象区）。设计最大的风速采用30m/s。于1979年12月完成设计，运行至今未发生过风、冰事故。
⑷ 35kV德钦至奔子栏线路
该线路起于德钦县35kV 中心变电所，止于35kV 奔子栏变电所。全长46.42km ，导线为LGJ-150/25，沿线海拔高程为2400~4500m。全线划分为两个气象区：海拔2400~3500m为中冰区（设计冰厚10mm ，云南Ⅱ级气象区），计长26.87km ；海拔3501~4500m为重冰区（设计冰厚20mm ，云南Ⅲ级气象区），计长19.55km 。于2004年6月完成设计，翻越白马雪山地段，按20mm 重冰区设计，计长6.87km ，有待于运行考验。
2.3 气象灾害史料
根据云南省气象局编制的《云南省气象灾害大典》及《省志》、《地方志》等有关气象灾害资料，现将线路经过地区的低温冻结、大雪等气象灾害摘录于表2中。
表2 线路经过地区主要气象灾害史料摘录
2.4 沿线电力、通信、气象部门及村镇调查情况
⑴ 香格里拉电力公司经理助理聂耳昆介绍：与本线路路径平行走线的线路有八十年代中期修建的，110kV 冲江河电站~香格里拉县城的输电线路，此线路已经运行了二十多年，96年在一家村附近有一基直线铁塔的瓷瓶碗头被拉脱，当时为冬天，天气为雪天，导线覆着雪淞约40mm 左右（此段线路是按20mm 覆冰设计），本工程设计人员后来又到事故现场查看并走访了附近村民，通过对雪凇进行等值覆冰换算，当时覆着的雪淞未超过设计冰厚，估计瓷瓶脱落可能是质量问题造成；另外年份发生过下雪时，线路上山坡侧树木因覆雪太多而被压断，砸在导线上造成导线断股断线；在2008年的冰雪灾害中，香格里拉连续下雪近一个月，地面积雪厚度七、八十公分左右，但此线路无倒杆断线事故发生。
迪庆藏族自治州电力公司原副经理徐森林介绍：我州建设最早的35kV 汤中线，全线划分为两个气象区：海拔2450~3500m为中冰区（设计冰厚10mm ）；海拔3501~3700m的高山地区为重冰区（设计冰厚20mm ）。于1977年投产，已运行30余年，未发生过风、冰事故。中甸城区，海拔约3300m ，电线覆粘附雪直径为Φ60mm 。以后建设的35~110kV线路，气象条件大多参照该工程选择。
⑵ 迪庆州电信局王曙辉、姚仲文两位老师傅介绍：
下桥头至土木纳一段通信线，海拔1900~2800m，冰雪较轻，河谷地段没有冰雪。
土木纳至小中甸一段通信线，海拔3400~3500m，通信线上最大覆雪直径约为150mm ，运行中曾发生过冰雪断线事故，2.6铜色钢线断线机率多一些，4.0铁线的断线机率少一些。
小中甸至中甸一段，海拔约3000~3400m，通信线上覆湿雪直径约为100mm ，运行中也有冰雪断线的情况发生。
中甸至德钦的通信线，在香格里拉县城北面的垭口附近，海拔3500~3700m地段，冬春季节风、雪很大，通信线上冻结粘附雪直径最大约为200mm ，垭口至尼西方向的粘附雪最重。冰雪脱落时，电线向上跳跃，发出呜呜的响声，跳跃幅值达40cm 以上。垭口地段的档距为35~40m，最短25m 。
⑶ 迪庆藏族自治州气象局局长李国珍、观测员农建中、台长王子刚、武军等同志介绍：站址海拔为3276.1m 。本区海拔高，气候寒冷，冻结时间为11月中旬至次年3月。鼻涕、汗毛都会冻结起来，水面结冰厚50~60mm，小孩可以到冰上滑冰、玩耍，山崖的溪流会形成冰柱。城区电线覆粘附雪粗约100mm ，会压断树枝，较细的电力线和通信线也会被雪凌压断。海拔3700m 以上的高山地区，电线冻结粘附雪直径达Φ200mm 以上，电力线及通信线均有压断现象。
海拔3500mm 以上地区，春季冻结现象比较严重，3、4月份会出现湿雪与冰凌混合冻结的情况，因而在2、3、4月份电力线断线事故较多。2005年2月13日~17日的持续大雪就是典型的事例。
⑷ 仪斯村村民邓卓（64岁）介绍：此地海拔3350m 左右，线路经过此段地势开阔，地形高差起伏不大；附近木林不多，此地每年冬天都下雪，但很少有冰凌覆在树枝上的现象，因为冬天下雪后，风比较大，空气相对湿度较小，树木上的雪很容易被风吹到地面，在地面上因太阳照射雪被融化成水后，到了夜晚由于气温骤降，雪水被动结成冰偶尔有树木被雪压断的情况发生。2008年下雪80cm 左右，附近有去年建成的110kV 城东~普朗输电线路（此段按10mm 冰区设计，与本线路在仪斯村附近交叉），覆雪淞30~40mm（主要以雪为主），线路未
发生倒杆断线事故。
⑸ 茨朗村村长六斤介绍（52岁）：此地海拔3420m 左右，线路走在茨朗村对面的山上，线路经过地段为山地，山上林木较多，而且比较茂密，有部分路径走在背阴地方，据村长介绍，附近10kV 线路建成3年左右，导线覆雪淞30~45mm，白天出太阳晒化的雪水到了晚上在屋檐下结成冰凌，白天化了一部分，晚上又结，结冰最长有50~70cm左右，需要5~6天化完。但山上的树木覆盖的主要是雪，基本没有见过树上结冰情况，雪大时容易把树木压断，山上覆冰主要是太阳照射的雪水在晚上因气温骤降而结成冰。
⑹ 居都谷（叁康村附近）孙那批楚（72岁）介绍：此地线路海拔3580m 左右，线路经过地段为山地，山上林木较多，此地下雪后，屋檐下冰凌有20~35cm，雪厚大概在50~80cm，山上的冰凌主要在水沟和部分背阴的地面上，树上覆盖的多为雪，冰凌较少，下雪天风比较大，在附近的山顶有一个林场瞭望塔，有一条照明线路架到瞭望塔，瞭望塔建成差不多有20年，但此线路从来没有发生过被冰雪压断的事，此线路与本线路在半山腰交叉，冰凌或雪阳面一般2~3天即化，背阴面时间稍长些。偶尔有树木被雪压断的现象发生。今年连续下雪一个多月，雪厚100cm 左右，但附近的110kV 冲江河线路雪灾没有造成倒杆断线事故。
⑺ 小中甸林业局春平（75岁）介绍：此地线路海拔3270m 左右，线路经过地段为山地，山上林木一般；此地下雪后，屋檐下冰凌有30~50cm，雪厚大概在50~80cm，山上的冰凌主要在水沟和部分背阴的地面上，树上覆盖的多为雪，冰凌较少，附近的10kV 及220V 线路覆盖的雪淞主要为雪，天晴后融化的雪水晚上又结为冰凌，但没有线路被冰凌压断的现象发生，冰凌或雪阳面一般2~3天
即化，背阴面时间稍长些。偶尔有树木被雪压断的现象发生。今年的下雪80~100cm，但雪灾没有造成附近线路倒杆断线现象。
⑻ 冷都村葛桑（45岁）介绍：此地线路海拔3440m 左右，线路经过地段为高山大岭，山上林木稍疏，线路路径所经地段大多处于背阴面，冷都村处于低洼处，东面地势开阔，附近有冷都曲河流过；此地冬天雪厚40~80cm，风比较大，屋檐上很少见冰凌（估计因此地地势低洼且向阳原因），今年下雪50cm 左右，雪停后，1~2天即化；附近公路地势背阴，为连续弯道和连续下坡，冬天结冰较厚，给车辆通行带来很大麻烦，本工程设计人员四月份初勘时，仍可看到公路边山坡上有部分冰雪未化。山上林木时有树尖部枝条被雪压断的痕迹。
⑼ 关房村附近林业站孙青（47岁）介绍：此地线路海拔3100m 左右，线路经过地段为高山大岭，山上林木较密，山沟内个别树木较高；附近下雪20~50cm，下雪时风比较大，冰凌不容易结在树上，附近山上树木很少有被冰凌压断现象发生，只有在背风面或水塘中有冰凌，偶尔有树木被压断现象发生。
2.5 设计最大风速的确定
根据“110kV~500kV架空送电线路设计技术规范”（DL/T5092-1999）的规定：“220kV 送电线路的最大设计风速，应采用重现期为15年一遇，离地15m 高10min 平均最大风速，110~330kV送电线路最大设计风速，不应低于25m/s”。中甸气象站实测最大风速为22m/s，通过对该站历年最大风速进行机遇计算，得到15年一遇、15m 高、时距10min 的最大风速为19.37m/s。根据气象站的风速统计值、大风调查结果和“建筑结构荷载规范”的有关规定，结合所经地区已建输电线路采用的设计风速，并考虑到本工程线路大多数走在开阔的山岭上，而气象站在平坝城区内等因素进行综合分析，确定线路的设计最大风速采用30m/s。
2.6 线路覆冰的成因及分析
本地区电力线覆冰的成因，系当西伯利亚寒流南下时，经新疆向东南方向移动；翻越青藏高原的东南部，侵入我省香格里拉、怒江地区，然后沿河谷南下，影响我省西北部。其强度较从四川南下侵入我省昭通地区的冷空气弱。由于“昆明静止锋”到达该地区已经减弱，基本上没有静止锋产生的天气。加之本地区冬季晴天多、日照强、空气湿度低，故在相同的地形、地理环境及海拔等条件下，覆冰现象较滇东北地区相对较轻。
虽然与滇东北地区相比较，本地区的电线覆冰不是很严重。但境内立体气候明显，海拔高差悬殊，在海拔高程及冻结条件满足的情况下，仍会出现粘附湿雪及粒状雾凇的现象。例如，2005年2月13~17日，滇西北地区的110kV 六库至兰坪线，在翻越碧罗雪山尾部海拔3462~3490m地段，导线覆湿雪直径约150mm ，造成3基铁塔倒塌。
送电线路覆冰的基本条件是：具有足以可能冻结之气温（一般为-2。C~-10。
C ）；同时又需具备相当的湿度，即空气相对湿度要大（一般在90%以上）；覆冰时的风力一般为2~4级。本地区虽然冬季气温经常在0。C 以下，但冬季雨天较少，有86%以上的时间是晴天，相对湿度很少达到90%，因而当冷空气为干冷型时形成电线覆冰或粘附雪的机率较小，一般情况对线路威胁不大；但当出现持续大雪天气时，电线上会出现粘附湿雪或冰凌混合冻结的情况，仍会造成输电线路事故。
影响本地区的冷空气分为干冷型和湿冷型两大类。干冷型主要与强低温、霜冻等灾害相联系，对农业、畜牧业影响较大；湿冷型系冷空气南下后遇到西南暖湿气流，造成强降温和持续雨雪天气，对交通、电力、通信等的影响较大。
2005年2月13~17日滇西北地区的严重冰雪灾害，就是由于西风带系统受强大的青藏高原影响而在孟加拉湾地区形成南支槽，在西南暖湿流的作用下，将北印度洋地区丰富的水汽源源不断的输送到云南，使滇西北地区冬春季节保持较高的湿度条件，从而使电线粘附湿雪而造成倒杆、断线事故。
2.7 设计冰厚的确定
2.7.1 覆冰厚度与密度
本地区的冰凌性质主要是湿雪。根据沿线覆冰调查，导线粘附湿雪的最大直径：中甸盆坝及两侧中山地区，海拔3200~3400m为Φ60~100m；海拔3401~3800m的高山、分水岭、迎风坡、垭口及邻近有较大的水体地带最大可达Φ150~200mm。粘附雪一般密度较小（约0.1g/cm3），需按《电力工程气象勘测技术规程》的要求，折算为密度0.9g/cm3的标准冰厚。其折算示意见图1，计算公式为：
g 2=9.80665⨯ρ⨯π⨯b ⨯(b +d ) ⨯10-3 A
式中 g 2N m mm --冰重比载，； 2
ρ——冰（雪）的密度，粘附雪取0.1g cm 3，冰凌取
0.9g cm 3；
b ——电线覆冰雪厚度，mm ；
d ——电线直径，mm ；
A ——电线截面积，mm 2。
折算的方法是根据电线冰重比载（g 2）公式（1），分别计算出粘附雪的比载
g 2(0，1) 及标准冰厚的比载g 2(0，9) 。令g 2(0，1)= g2(0，9) ，求解二次方程得出与粘附雪相
应的标准冰厚b 0.9。其成果见表3及图2。
粘附雪冰
1
. 9
0.
b b
d D d 19.
. 0
0b
b 导线
导线
图1 导线覆粘附雪折算为标准冰厚示意
表3 导线覆粘附雪折算为标准冰厚计算成果表（mm ）粘附雪直径D [**************]00
厚度13.0338.0363.0288.03113.03138.03
2.068.1515.4523.2031.1839.27
导线
粘250
附200
雪=f (b 0. 9)
直150D
径100
D
（50
mm [**************]0）标准冰厚b 0.9（mm ）
图2 导线覆粘附雪直径与标准冰厚的关系曲线
2.7.2 设计冰厚的确定
本地区河谷地带不会覆冰；海拔1900~2800m地区冰雪较轻；海拔2801~3500地带电线上有中度覆冰雪现象，个别微地形微气象点需考虑适当提高设计冰厚；海拔3501~3800m地段，在地形开阔，并有持续雨雪天气及西南暖湿气流将孟加拉湾丰富的水汽输送到本地区时，便会形成严重的冰雪情况。
从沿线调查访问及气象资料分析，本工程分布有轻冰区（冰厚5mm ）、中冰区（冰厚10mm ）、重冰区（冰厚20mm ）三种气象类型。考虑靠近迪庆变电所河谷的轻冰区长度较短，为适当简化设计，将轻冰区偏安全地合并为中冰区设计。本工程确定按两类气象区设计：
⑴ 中冰区（Ⅱ级气象区，覆冰厚度10mm ）：本工程迪庆变~冷都、塘木纳~宗思、茨朗~建塘变等三段，电线最大覆粘附雪直径为Φ100mm ，折算为密度0.9g/cm3的标准冰厚为8.15mm 。根据中甸气象站实测粘附湿雪的密度为0.06~0.23g/cm3之间变化，其平均值为0.145g/cm3，故设计冰厚采用10mm 。
⑵ 重冰区（Ⅲ级气象区，覆冰厚度20mm ）：
冷都~塘木纳计长4.6km 一段，海拔在3140~3440m之间，地形陡峭，受冲江河水汽蒸发的影响，属于风道型微气候地段，线路设计冰厚为20mm ；宗思~茨朗计长10.9km 一段，海拔在3400~3800m之间，海拔较高，地形开阔，北面为桑那水库及中甸盆坝，山顶与盆坝的相对高差达500m ，冬季水汽沿山坡抬升，在山岭地带容易形成较重的粘附湿雪或混合冻结。根据调查，上述两段电线粘附湿雪的最大直径为Φ150~200mm，折算至密度0.9g/cm3的标准冰厚为15.45~23.2mm，故设计冰厚采用20mm 。
必须指出，滇西北地区虽然多次发生电线粘附湿雪而造成倒杆、断线
的严重事故，但至今仍未获得电线粘附湿雪的厚度、密度等实测数据。
上述分析，主要依据运行人员的目测数值及事后回忆，缺乏科学的、实测数据的支撑。建议运行单位在维西攀无阁附近、中甸的垭口林场及白马雪山公路道班房附近建立电线湿雪观测站，精确实测厚度、密度等数据，探索电线粘附湿雪的客观规律，为今后高压、超高压、特高压输电线路的设计及运行提供可靠的技术参数。
2.8 其它气象条件的确定
2.8.1 温度
线路所经地区的气象差异，除受海拔影响外，纬度、湿度均差异不大。根据沿线气象台站的观测记录，本线路通过地区，最高气温在25.6~31.6。C 之间；最低气温在-21.4~-27.4。C 之间；年平均气温在13.3~19.3。C 之间。
由于气温变化几度时，对导线弧垂及杆塔强度影响甚微，故偏安全地按《云南送电线路典型气象分区》选用。即最高气温均采用40。C ；最低气温采用-10。C ；年平均气温，Ⅱ级气象区采用15。C ，Ⅲ级气象区采用10。C 。
2.8.2 雷电日数
根据沿线气象台站的观测记录，本线路通过地区，历年平均雷电日数为35.7天；历年最大雷电日数为63天。雷电发生时间，以7、8两月出现天数最多，10月至次年4月出现天数较少。根据中甸气象站的观测资料，本工程的年平均雷电日数取40天。
2.8.3 安装情况
一般风速在10m/s以上是不允许进行安装的，因此安装情况的风速按规程中的数据采用10m/s。气温按《云南送电线路典型气象分区》偏安全地取0。C 。
2.8.4 雷电过电压及操作过电压
按《110~500kV架空送电线路设计技术规程》及《云南送电线路典型气象分区》采用。
2.9 工程采用的气象条件
表4 工程采用的气象条件表
注：⑴ 对Ⅱ级气象区中的部分海拔3400~3700m的微地形、微气象点采取减小档距、缩短耐张段长度及加强杆塔的措施；
⑵ Ⅲ级气象区断线情况按有冰计算，其垂直冰荷载取100%设计冰荷载。
2.10 沿线气象区段的划分
表5 沿线气象区段划分表
本工程的地形起伏情况及气象分区示意见附图。 3 水文情况
本线路工程跨越了桑那水库，桑那水库位于迪庆藏族自治州中甸县县城西南面的桑那河上，水库距离县城仅4.5km ，桑那水库控制流域面积74.5km 2，属完全年调节水库。水库防洪标准为：50年一遇设计，100年一遇校核。水库特征水位为：设计洪水位海拔：3322.62m ，相应库容1350.6x104m 3；校核洪水位海拔：3323.61m ，相应库容1500.4x104m 3。本工程线路塔位拟建在远高于桑那水库的山包上，故不受洪水位的影响。
本工程线路在中甸坝区走线时，线路终勘及施工图设计中考虑加固、加高塔基基础，确保铁塔不受洪水的冲刷和淹没。
本工程线路路径未跨越通航河流。
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海拔（m）
10mm冰区22.8km 4.6km 10mm冰区29.1km 20mm冰区10.9km
10mm冰区7.1km
[***********][***********][***********][***********]
3120
3300
[***********]80
3610
3800
3290
3270
排
2300庆坝2227变220021003.4km 4.4km 3.4km 6.3km
冷都桥
冷都
塘木纳
下宗
小中甸乡
1.8km 4.6km 7.5km 4.7km 5.1km
日加下羌叁康
茨浪4.4km 7.4km 2.8km 4.7km
2.3km 2.6km
香
格里拉变
4.5km
里程（km）
[***********][***********][***********]626466
200024
6870727476
附图：220kV迪（庆变）～建（塘变）输电线路地形起伏情况及气象分区示意图
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