淺談變電站構支架形式

孔憲揚

1 構架基本形式

變電站連續出線架構的結構形式主要有鋼筋混凝土環形桿A字柱、等截面普通鋼管A字柱結構、高強度多邊形鋼管A字柱結構、高強度變截面多邊形單鋼管桿結構、全角鋼格構式塔架結構等。各種形式比較見表1。

表1 變電站構架各種形式比較

220 kV構架出線若采用三角形斷面角鋼鋼梁,鋼梁自重約700 kg。全鋼管梁根據鋼材材質不同其重量也不相同,當采用Q235鋼時,鋼梁重約 793 kg;當采用Q345時,鋼梁重約666 kg;當采用ASTMA572 Gr65(屈服強度450 MPa)鋼材時,鋼梁重約791 kg,用鋼量較常規空間桁架用鋼量大13%。

為了進一步節約鋼材,減小構件尺寸,便于構架運輸、安裝,根據構架受力特點,可采取高強鋼。下面就Q234,Q345及ASTMA572 Gr65鋼材(屈服強度450 M Pa)進行綜合技術經濟分析比較。由于鋼梁主要承受水平拉力及垂直荷重,鋼梁跨度較大,從計算分析來看,中低等級鋼材可滿足設計要求,其斷面選擇主要由構件強度計算控制,采用高強度鋼材梁斷面選擇主要由變形和構造控制。以220 kV大跨度鋼梁為例,當采用屈服強度450 MPa的高強鋼時,強度計算斷面僅用φ 320×5即可滿足結構受力要求,但其變形卻遠遠超過規程L/300的規定,且結構整體失穩不滿足要求。構件斷面根據變形和結構要求進行選材,使鋼梁用鋼量增加較大。若采用鋼梁分段預起拱,現場拼接方案,會大大增加現場安裝的施工難度,增加工期,也會增加整根鋼梁的用鋼量。以12 m跨度構架梁為例,計算簡表見表2。

表2 12 m跨度構架梁計算簡表

結論:構架采用Q345鋼材用鋼量居中,較好的發揮鋼材的強度性能。

2 管型母線構架基本形式

變電站管型母線構架的結構形式較多,主要有∏型鋼筋混凝土環形桿鋼管結構母線構架、∏型鋼管結構母線構架、單桿T型鋼管結構母線構架。具體分析見表3。

表3 變電站管型母線構架基本形式

三種管型母線構架結構計算結果見表4。

表4 三種管型母線構架結構計算結果

結論:∏型鋼筋混凝土環形桿母線構架由于采用混凝土環形桿為支架柱,無法克服環形桿加工、運輸、安裝不方便、使用后期鋼筋混凝土桿開裂修補較為困難等缺點;∏型鋼管結構母線構架的斷面選材主要由撓度控制,并沒有完全發揮材料的強度;單桿T型鋼管結構母線構架充分發揮材料強度,減少了用鋼量,加快了施工進度,縮短了施工周期。故管型母線構架推薦采用單桿T型鋼管結構母線構架。

3 設備支架基本形式

變電站設備支架柱的結構形式主要有鋼筋混凝土環形桿、正多邊形或圓形鋼管結構、高頻電阻焊直縫鋼管。

設備支架鋼管簡介對比見表5。

表5 設備支架鋼管對比

結論:綜合比較,220 kV設備支架、110 kV設備支架推薦采用直縫埋弧焊鋼管(UOE鋼管)。

4 結語

1)變電站構架推薦采用Q345高強度鋼管A字柱結構,構架柱采用等截面焊接圓形鋼管柱;構架梁采用等截面焊接圓形鋼管梁。2)220 kV和110 kV母線支架采用單桿T型結構,充分發揮材料性能,降低用鋼量,減少基礎混凝土工程量。3)設備支架柱采用高頻直焊縫鋼管,縮短鋼管加工工期,改善鋼管的外觀。

[1] DL/T 5218-2005,220 kV～500 kV變電所設計技術規程[S].

[2] GB 50017-2003,鋼結構設計規范[S].