110kV雙層出線構架設計研究

王春平 冷輝平

(湖南科鑫電力設計有限公司,湖南長沙 410002)

110kV雙層出線構架設計研究

王春平 冷輝平

(湖南科鑫電力設計有限公司,湖南長沙 410002)

隨著我國經濟的不斷增長,城鎮化水平的不斷提高,對于土地資源的利用可謂是惜土如金,這就要求電力設施盡量減少對土地的占用,對變電站雙層出線架構進行分析和研究,根據拋物線理論和三維坐標計算方法,建立精確的三維模型,通過計算機軟件編制交互式間距,并設計采用了亮點同步加載的技術,得出雙層架構的模式,并且對雙層出線構架柱的材料進行分析,最終確定110KV雙層出現構架的整體設計。

110KV變電站 雙層出線架構 鋼管桿

1 雙層出線架構中的影響因素

1.1 來之導線的張力和自身的重力

導線弧垂取決于導線自身的重力和張力，通過前面的設計出線回路的時候，我們知道，弧垂取值的大小除了影響相間距離，還會對導線的空間排線位置有影響。因為導線的重量增大的話，導線的張力必然增大，隨著張力與重力的比值的不斷增大，實際上相間距的所需求的最小安全距離是減小的，所以在具體的排線和線路架構過程中，要適當的提高導線分支和截面大小。

1.2 出線構架著力因素

在變電站土建工程中，出現構架的主要受力是來自于水平方向，水平荷載的主要來源是導線和來自地線的張力，除此之外還有風力的影響，影響導線張力的因素有：導線的檔距、弧垂、導線自重、引下線重量、覆冰重量、安裝檢修載人等，出線構架要考慮到很多的特殊情況，例如大風、暴雪等惡劣天氣下，以及當線路構架面臨檢修的時候，線上會增加人和設備的荷載。同時，根據不同的電壓等級，帶點導線和地面的高度設定也不同，因此構架的特點多是柱高而且斷面小，基本上屬于大柔度的結構。

2 構架柱的選材

構架柱一般有兩種方式：鋼筋混凝土環形桿和鋼管柱。其中鋼筋混凝土環形桿由于是采用鋼筋混凝土的方法，其鋼材用料非常少、經濟投入少、后期無需防腐處理等，但同時缺點也非常的明顯，那就是在施工過程中大大的增加了起吊運輸的重量，而且桿身的質量很難控制，比較容易出現橫向裂縫和內部鋼筋腐蝕老化的安全問題。相比于鋼筋混凝土環形桿來說，鋼結構的構架柱優勢非常的明顯，鋼材料的構架柱在抗震和抗沖擊能力、運輸方便、加工制作方面有著非常大有好處，但是鋼材料的投入相對較大，而且后期還有相當大維護費用。

既然兩者都存在各自的優缺點，就工程的經濟總量投入分析兩者的區別如下表1：

表1 110KV構架柱造價對比

表2 全壽命周期內的經濟效益對比

從表中我們可以知道，鋼管桿比相比于鋼筋混凝土環形桿增加了近45%，但是我們通過全壽命周期設計理論分期其經濟效益和實際作用綜合分析來看：(1)用最小化的投資實現最大化的功能需求；(2)相同的經濟投資下實現最大化的使用效益。當然了，全壽命周期分析包含了兩者在其整個使用壽命中的經濟投入，包括首次建造費用、使用期間的運行費用以及后期的維護費用。并通過對比全壽命周期內的經濟效益分析得出表2：

從表2中我們知道，就長遠的角度來看，鋼材料的除了一次性投入較大意外。其優勢還是相當的明顯的，綜合分析使用鋼材料作為110KV雙層出線構架的材料。

3 典型的雙層架構的出線方案

本次研究采用鋼結構，通過staad.pro軟件建模分析110kV雙層出線構架，在滿足構架強度、穩定性的條件下，合理控制柱頂位移及梁的撓度，選擇合理的構架柱、梁截面尺寸。具體的出線方案設計如下：由于雙層架構出線，要保證出線后線路分支的方便，還要保證現有的線路終端塔的充分利用，所以考慮到基本的終端塔的設計，采用雙回路的出線方案，雙回路的出線方案可以采用兩種方式，具體的方法如圖1和2所示，主要卻別是同塔和異塔，同間隔和異間隔。采用2基雙回路終端塔就沒有那么復雜了，只需要正對于雙層的保證兩個單層間距就可以了。如果雙回路終端塔的橫擔長度為6.5m，層間垂直距離為6.0m，高度為24米的時候，僅限檔導線從水平方向轉換為豎直方向，使用CAD自動生成的空間模型圖，對同回路之間的相位危險驗算可以按照相關的規定安全系數算出并且驗算合格。

4 結語

我們從110KV出線構架的受力特點分析，運用STAAD/ CHINA(結構分析和設計)分別對間隔7.5m每間隔采取兩聯夸布置、兩個間隔并一跨15m的單跨布置進行綜合分析，對于15m單跨方案不僅構架柱減少，而且使得間隔的空間大大減小，經過詳細的分析，采用鋼材料構架柱，工程的施工周期短，根據全壽命的綜合指標比較，該110KV出現構架設計方案經濟效益較好，并且滿足了國家對于變電站設計的要求。

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