CN111576952B - 750kV变电站风吹雪防治灾害的布置方法及布置结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种750kV变电站风吹雪防治灾害的布置结构，属于变电站风雪防治的技术领域，包括变电站场地，所述变电站场地在冬季的主导风向上平行布置有第一道挡雪格栅和第二道挡雪格栅，且各道挡雪格栅根据变电站场地的围墙外形布置；所述第二道挡雪格栅沿主导风向一侧布置有防雪林，且防雪林采用乔灌结构的行带式造林配置，以达到对变电站的风吹雪灾害进行有效防治的，且能够进行广泛推广应用的目的。

Description

750kV变电站风吹雪防治灾害的布置方法及布置结构

技术领域

本发明属于变电站风雪防治的技术领域，具体而言，涉及一种750kV变电 站风吹雪防治灾害的布置方法及布置结构。

背景技术

风吹雪是一种由气流挟带起分散的雪粒在近地面运行的多相流的天气现 象，又称风雪流，简称吹雪，俗称白毛风。当风速较高，一般为－4～5m/s时， 积雪被风吹起，在风夹雪粒流动过程中，遇到地形或地物的障碍，就会使雪粒 堆积下来，这个过程就是风吹雪。其发生主要是气候、地形、地势等因素综合 影响的结果。风吹雪的过程必须具备三个条件：大量的雪、障碍物和能使雪粒 运行的风。降雪和积雪是风吹雪的物质来源，风是风吹雪的动力，它决定着风吹雪的发展方向和运动规律，当穿过雪源的风速达到一定数值时，沿雪表面呈 水平与垂直运动的微小旋涡群把雪粒卷入气流，在地面或近地气层中运行。为 了便于使用和观测，往往采用的起动风速是地面以上一米高处的风速。影响雪 粒起动的因子较多，既与积雪本身的物理力学性质(积雪密度、雪粒粒径、积 雪深度、硬度等)有关，又与太阳辐射、气温、地温、地面粗糙度等有关。达 到起动风速后才形成风吹雪。风吹雪堆积形态多种多样，如雪檐、雪堤、雪丘、雪舌、波浪式雪堆等，风吹雪形成的积雪深度能够达到一般积雪深度3～8倍， 积雪容易引发多种灾害。

风吹雪对变电站的危害主要集中在以下几点：

1、狂风吹来大量雪粒，形成半米、1米、甚至2、3米的雪堆，将电气设 备、表计、端子箱、动力箱等掩埋，严重影响变电站正常的运行维护；

2、风吹雪形成的雪堆有的高达数米，导致电气设备对雪堆的带电距离小于 最小安全净距，形成安全隐患；

3、风吹雪形成的雪堆往往堆积于站区大门或建筑物等处，物资和车辆不方 便进入站区，严重影响运行人员冬季生活。

阿勒泰750KV变电站作为将大规模清洁能源送出的枢纽变电站，处于新疆 九大风区之一的额尔齐斯河河谷风区，冬季风吹雪事故尤其严重。该区域投运 的变电站，在风吹雪严重的时节，常有站区主变压器、高压电抗器、电容器等 设备、站区大门被积雪掩埋的情况。风吹雪已经严重威胁了变电站的安全稳定运行。因此，开展750KV变电站风吹雪灾害防治研究对于提高变电站抗风吹雪 能力，提高变电站安全稳定运行意义重大。

目前已有的风吹雪防治办法主要集中于公路、铁路。经实践证明，防雪林、 下导风板、挡雪墙、防雪栅等措施均对公路风吹雪有一定效果，但公路狭窄细 长，风吹雪防治只要防治住十几米宽度的路面即可，而变电站长宽达到三四百 米，防护面积较大。变电站风吹雪防治的办法及措施应基于工程的实际需要， 设置防雪设施，变电站挡雪设施的高度和防护范围与变电站大小、风吹雪的风速、积雪厚度、雪粒直径、积雪密度、地面粗糙度有密切关系。

发明内容

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种 750kV变电站风吹雪防治灾害的布置方法及布置结构以达到对变电站的风吹雪 灾害进行有效防治的，且能够进行广泛推广应用的目的。

本发明所采用的技术方案为：一种750kV变电站风吹雪防治灾害的布置方 法，该布置方法包括：

将变电站场地在避开风吹雪严重的地区进行选址；

根据变电站场地在冬季的主导风向，在变电站场地的背风一侧平行布置两 道挡雪格栅，依次为第一道挡雪格栅和第二道挡雪格栅，并确保第一道挡雪格 栅和第二道挡雪格栅根据变电站场地的围墙外形布置；

在第二道挡雪格栅沿主导风向的背风一侧布置防雪林，该防雪林采用乔灌 结构的行带式造林配置。

进一步地，所述第一道挡雪格栅和第二道挡雪格栅的布置方式如下：

变电站场地的围墙与第一道挡雪格栅之间的间距等于第一道挡雪格栅与第 二道挡雪格栅之间的间距且间距在35m-45m之间；

第一道挡雪格栅的透风率为20％-30％，第二道挡雪格栅的透风率为 40％-60％；

第一道挡雪格栅和第二道挡雪格栅在主导风向的逆时针90°为上侧挡雪格 栅，在主导风向的顺时针90°一侧为下侧挡雪格栅；所述上侧挡雪格栅的高度 为4.5m-5.5m，下侧挡雪格栅的高度为3.5m-4.5m。

进一步地，变电站场地的围墙与第一道挡雪格栅之间的间距等于第一道挡 雪格栅与第二道挡雪格栅之间的间距且该间距为40m；第一道挡雪格栅的透风 率采用25％，第二道挡雪格栅的透风率采用为50％；上侧挡雪格栅的高度为5m， 下侧挡雪格栅的高度为4m，以实现能够同时兼顾阻雪和防风性能。

进一步地，在变电站场地的围墙周围布置铲雪通道，且在变电站场地的背 风面一侧布置积雪堆放区，将积雪堆放区通过引道与铲雪通道连通，以方便积 雪清理。

进一步地，所述乔灌结构的行带式造林配置采用为：以六行为一林带且各 个林带之间的间距为30m；其中，以乔木四行组成乔木林带，以灌木两行组成 灌木林带，以对防治风吹雪灾害产生的积极效果。

进一步地，将乔木林带布置在靠近主导风向的背风一侧且株行间距为 3mx3m；将灌木林带布置在靠近主导风向的来风一侧且株行间距为1mx2m。

进一步地，选用杨树和沙枣树作为乔木林带的主载树种，且杨树与沙枣树 间隔种植；选用沙棘、红柳或柠条作为灌木林带的主载树种，可适应不同的环 境下对防雪林的配置。

进一步地，在防雪林平行布置多排所述林带，各排林带的长度不短于与其 对应的挡雪格栅所在部分的长度，以结合挡雪格栅达到最佳的防风雪效果。

进一步地，对变电站场地内的低压电容器、低压电抗器及站用变均采用高 位布置方式且高度范围为3m-4m，以避免风吹雪堆积导致带电距离不够；对变 电站场地内的主变和750KV高抗在朝向主导风向的一侧设置防火墙，利用防火 墙阻挡降低风吹雪对其掩埋影响。

本发明还提供了一种750kV变电站风吹雪防治灾害的布置结构，该布置结 构采用上述任意一项所述的750kV变电站风吹雪防治灾害的布置方法实施而 成。

本发明的有益效果为：

1.采用本发明所提供的750kV变电站风吹雪防治灾害的布置方法及布置结 构，其通过在变电站场地的主导风向方式上依次布置挡雪格栅和防雪林，在针 对变电站场地地形下作适应性改进，通过挡雪格栅与防雪林相结合的方式进行风雪防治，能够为风吹雪灾害严重地区的变电站灾害防治提供重要参考，有较 为广阔的推广应用价值，可极大提升风吹雪灾害严重地区750KV变电站运行可 靠性、稳定性，降低风吹雪灾害发生时设备受损、供电中断可能性，使电力稳 定持续供应得以实现，每年可减少经济损失上千万元。

附图说明

图1是本发明所提供的750kV变电站风吹雪防治灾害的布置结构的总平示 意图；

图2是图1的局部放大示意图；

图3是图1在另一处的局部放大示意图；

附图中标注如下：

1-林带，2-第一道挡雪格栅，3-第二道挡雪格栅，4-铲雪通道，5-主变， 6-750KV高抗，7-防火墙，8-低压无功设备。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明 实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附 图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要 求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征 可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某 一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解 释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附 图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关 系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使 用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不 是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于 区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定， 术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可 拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。 对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具 体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来 布置和设计。

实施例1

风吹雪作为一种自然现象广泛分布在我国新疆北疆及天山地区、藏东南及 滇北等寒冷地区，尤其以阿勒泰地区的风吹雪灾害最为严重。随着高寒区经济 的大力开发，对变电站的建设和运行提出了更高的要求，风吹雪灾害一旦导致 供电中断，将直接影响变电站正常运行，对经济造成极大损失。通过对风吹雪 灾害的形成原因及危害进行研究，提出并采用“躲”、“防”、“抗”、“清” 多种措施相结合变电站风吹雪灾害治理方案，该变电站风吹雪灾害治理方案在应用时以本实施例中提供的一种750kV变电站风吹雪防治灾害的布置方法为 例，该布置方法包括将变电站场地在避开风吹雪严重的地区进行选址，以从宏 观上降低变电站风吹雪防治难度，以阿勒泰750KV变电站为例。

结合阿勒泰750KV变电站工程条件，采用挡雪格栅与防雪林相结合的风吹 雪预“防”措施，如图1所示，优化挡雪格栅与防雪林的配置方案如下：根据 变电站场地在冬季的主导风向为东南向，在所述变电站场地东南向上平行布置两道挡雪格栅，依次为第一道挡雪格栅和第二道挡雪格栅，且各道挡雪格栅根 据变电站场地的围墙外形布置，即由于变电站场地在背风向一侧并非为平面， 因此，第一道挡雪格栅和第二道挡雪格栅结合该侧的实际外形进行错开布置； 在所述第二道挡雪格栅沿主导风向一侧布置有防雪林，且防雪林采用乔灌结构 的行带式造林配置，以最终实现挡雪格栅与防雪林相结合的方式。

挡雪格栅简称防雪栅或栅栏，挡雪格栅的防护原理是使风吹雪在防雪栅前 后形成涡旋减速区使风吹雪在防雪栅前后沉积。通过设置防雪栅可以改变原有 地形下的流场，在上风侧(即来风侧)，由于部分受到防雪栅的阻挡作用，在防雪栅前约20m处风速开始下降，在防雪栅前5m左右降到最低，并在防雪 栅附近形成漩涡减速区，在下风侧(即背风侧)，由于风受到防雪栅的压缩和扰动作用，在栅栏附近形成紊流区，随着远离栅栏，风速逐渐升高，直到恢复 来流场风速。对防雪栅的防雪效果的因素很多，其中最主要的因素有两个：透风率和防雪栅的高度。透风率<30％的防雪栅，雪丘高而陡峭；50％～70％透风 率的防雪栅，雪丘较平缓，阻雪量比较大，其中66％透风率防雪栅，雪丘平缓 散布范围大，阻雪量最大；80％透风率防雪栅，雪丘最平缓，阻雪量也最小， 经过防雪栅后的大部分雪粒被风带走。随着透风率的增加，防雪栅的最大阻雪量也呈增加趋势，并在66％附近达到最大值，当透风率进一步增加时，最大阻 雪量则开始大幅度下降，透风率<30％的防雪栅适于作最后一排的截滤栅用， 50％透风率和66％透风率的防雪栅一般作为主要的减速防雪栅或防雪栅。栅栏 的高度越高，上风侧风速的降低比例和降低范围均变大，所以上风侧相应的积 雪量也增加，此时可供下风侧捕捉的雪粒子变少，下风侧的雪丘也就相应变小， 防雪栅的高度可根据当地地形(迎风、背风、路侧横向坡度)、透风率、移雪量按 经验公式Q移≤Q阻＝1081H/(100-d)求出，一般为2m～6m。

基于上述的原理分析，并结合结合阿勒泰750KV变电站工程条件，采用如 下方案：所述变电站场地的围墙与第一道挡雪格栅之间的间距等于第一道挡雪 格栅与第二道挡雪格栅之间的间距且该间距为40m；所述第一道挡雪格栅的透 风率为25％，第二道挡雪格栅的透风率为50％；所述第一道挡雪格栅在主导风 向的逆时针90°(即为东北侧)和顺时针90°(即西南侧)一侧分别为上侧挡 雪格栅和下侧挡雪格栅，上侧挡雪格栅的高度为5m，下侧挡雪格栅的高度为 4m；同理，第二道挡雪格栅在主导风向的逆时针90°(即为东北侧)和顺时针 90°(即西南侧)一侧分别为上侧挡雪格栅和下侧挡雪格栅，上侧挡雪格栅的 高度为5m，下侧挡雪格栅的高度为4m。

综合考虑变电站场地的区域气候和地质条件，结合物种多样性、乔灌结构 以及林木空间结构配置对防治风吹雪灾害的积极影响，防雪林的配置方案如下：

主体上采用乔灌结构的行带式造林配置，具体为：以六行为一林带且各个 林带之间的间距为30m；其中，以乔木四行组成乔木林带，以灌木两行组成灌 木林带。所述乔木林带靠近主导风向的背风一侧且株行间距为3mx3m；所述灌 木林带靠近主导风向的来风一侧且株行间距为1mx2m。所述乔木树种选择白杨 树和沙枣树作为主栽树种，且白杨树与沙枣树间隔种植；灌木树种选择红柳为 主载树种。在本实施例中，由于变电站场地的外形特殊性，第一道挡雪格栅与 第二道挡雪格栅是呈相互错开的方式进行布置的，第二道挡雪格栅在位于主导风向的顺时针90°一侧(即下侧挡雪格栅中第二道挡雪格栅所在部分)的背风侧布置有2排短林带，2排短林带的长度不短于其对应的下侧挡雪格栅中第二 道挡雪格栅的长度；还布置有3排长林带，各排长林带的长度不短于第一道挡 雪格栅和第二道挡雪格栅整体所在的长度，各排长林带所占的区域宽度为93m， 为变电站场地所在区域宽度的1/3，2排短林带和3排长林带均呈平行布置，以 形成防雪林。若变电站场地的外形在背风一侧为直线侧面，那么，仅在第二道挡雪格栅的背风侧布置有3排长林带，各个长林带的长度不短于第一道挡雪格 栅和第二道挡雪格栅整体所在的长度，无需布置2排短林带。

结合变电站场地的所在区域，因地制宜，采用以下措施抗击风吹雪，具体 如下：

将所述变电站场地内的低压电容器、低压电抗器及站用变均采用高位布置 且高度范围为3m-4m，避免风吹雪堆积导致带电距离不够，其中，高位布置为 通过架空支架对低压电容器、低压电抗器及站用变进行承载，以提升与地面之 间的高度间距，其中，将低压电容器、低压电抗器统称为低压无功设备。

如图2、图3所示，所述变电站场地内的主变和750KV高抗在朝向主导风 向的一侧设置有防火墙，由于防火墙正对主导风向，可利用防火墙阻挡降低风 吹雪对其掩埋影响，达到一举两用的目的。在实际应用中，在高抗区域场地和 主变场地局部硬化处理，高抗油坑和主变油坑均采用防风沙型格栅板，局部区域尽量平整，减少风吹雪堆积，也便于后期积雪清理；在高抗场地设置环形道 路，便于铲雪机械的通行。

所述变电站场地的围墙周围布置有铲雪通道，具备除雪及运输车辆通行条 件，且在变电站场地的背风面一侧设有积雪堆放区，同时，积雪堆放区设置引 道与变电站场地四周设置的铲雪通道相连，以达到方便清除积雪的目的。

实施例2

在实施例1的基础上，阿勒泰750KV站址在布尔津县为例进行说明：

挡雪格栅的配置方案如下：为对防治风吹雪效果最佳，阿勒泰750KV站址 冬季主要风向依然为东南向，对于挡雪格栅的布置方式与实施例1相同，仅调 整第一道挡雪格栅的透风率为30％，第二道挡雪格栅的透风率为60％，其余不再赘述。

防雪林的配置方案如下调整：

方案一：乔木树种选择白杨树和沙枣树作为主栽树种，灌木树种为红柳。 采用乔灌结构的行带式造林配置，以6行为一带，以乔木四行组成乔木林带(杨 树与沙枣树间隔种植)，以灌木两行组成灌木林带；其中，乔木林带靠近下风 侧(背风侧)，株行间距为3mx3m；灌木林带靠近上风侧(来风侧)，株行间 距为1mx2m，各个林带之间的间距为30m，林带的长度与挡雪格栅一致，种植 3排林带，3排林带所占区域的宽度为93m，，约为变电站场地的宽度1/3。

方案二：乔木树种选择白杨树和白榆树作为主栽树种，灌木树种为沙棘。 采用乔灌结构的行带式造林配置，以6行为一带，以乔木四行组成乔木林带(白 杨树与白榆树间隔种植)，以灌木两行组成灌木林带；其中，乔木林带靠近下 风侧(背风侧)，株行间距为3mx3m；灌木林带靠近上风侧(来风侧)，株行 间距为1mx2m，各个林带之间的间距为30m，林带的长度与挡雪格栅一致，3 排林带所占区域的宽度105m，约为站区宽度1/3。

其余布置可参考实施例1中的陈述，此处不再赘述。

随着高寒区经济的大力开发，对变电站的建设和运行提出更高要求，风吹 雪灾害一旦导致供电中断，将直接影响变电站正常运行，对经济造成极大损失， 采用上述实施例中所公开的配置方案可有效降低风吹雪对变电站影响，应用范 围广泛，可用于西北、东北等高寒地区新建和已建变电站。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其 他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权 利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种750kV变电站风吹雪防治灾害的布置方法，其特征在于，该布置方法包括：

将变电站场地在避开风吹雪严重的地区进行选址；

根据变电站场地在冬季的主导风向，在变电站场地的背风一侧平行布置两道挡雪格栅，依次为第一道挡雪格栅和第二道挡雪格栅，并确保第一道挡雪格栅和第二道挡雪格栅根据变电站场地的围墙外形布置；

在第二道挡雪格栅沿主导风向的背风一侧布置防雪林，该防雪林采用乔灌结构的行带式造林配置；

所述第一道挡雪格栅和第二道挡雪格栅的布置方式如下：

变电站场地的围墙与第一道挡雪格栅之间的间距等于第一道挡雪格栅与第二道挡雪格栅之间的间距且间距在35m-45m之间；

第一道挡雪格栅的透风率为20％-30％，第二道挡雪格栅的透风率为40％-60％；

第一道挡雪格栅和第二道挡雪格栅在主导风向的逆时针90°为上侧挡雪格栅，在主导风向的顺时针90°一侧为下侧挡雪格栅；所述上侧挡雪格栅的高度为4.5m-5.5m，下侧挡雪格栅的高度为3.5m-4.5m；

在变电站场地的围墙周围布置铲雪通道，且在变电站场地的背风面一侧布置积雪堆放区，将积雪堆放区通过引道与铲雪通道连通；

所述乔灌结构的行带式造林配置采用为：以六行为一林带且各个林带之间的间距为30m；其中，以乔木四行组成乔木林带，以灌木两行组成灌木林带；

将乔木林带布置在靠近主导风向的背风一侧且株行间距为3mx3m；将灌木林带布置在靠近主导风向的来风一侧且株行间距为1mx2m；

选用杨树和沙枣树作为乔木林带的主载树种，且杨树与沙枣树间隔种植；选用沙棘、红柳或柠条作为灌木林带的主载树种；

在防雪林平行布置多排所述林带，各排林带的长度不短于与其对应的挡雪格栅所在部分的长度；

对变电站场地内的低压电容器、低压电抗器及站用变均采用高位布置方式且高度范围为3m-4m；对变电站场地内的主变和750KV高抗在朝向主导风向的一侧设置防火墙。

2.根据权利要求1所述的750kV变电站风吹雪防治灾害的布置方法，其特征在于，变电站场地的围墙与第一道挡雪格栅之间的间距等于第一道挡雪格栅与第二道挡雪格栅之间的间距且该间距为40m；第一道挡雪格栅的透风率采用25％，第二道挡雪格栅的透风率采用为50％；上侧挡雪格栅的高度为5m，下侧挡雪格栅的高度为4m。

3.一种750kV变电站风吹雪防治灾害的布置结构，其特征在于，该布置结构采用如权利要求1或2所述的750kV变电站风吹雪防治灾害的布置方法实施而成。