變電站鋼構架結構建模計算及分析

王一宇

（廣東省輸變電工程公司，廣東 廣州 510160）

變電站鋼構架結構建模計算及分析

王一宇

（廣東省輸變電工程公司，廣東 廣州 510160）

在變電站的整體構建中，鋼結構占據著一定的比例，主要是因為鋼結構的強度、韌性度較好，是目前變電站建設中應用最廣泛的建筑材料之一。鋼結構在變電站的整體結構內占據較大的比例，與混凝土結構相比，鋼結構的強度較高、韌度較強，具有較好的穩定性，通過使用3D3S對某220 kV變電站構架強度、剛度、穩定性進行分析，展開了建模計算。

變電站；鋼構架；建模計算；中間構架

通過使用3D3S軟件對變電站鋼構架進行建模計算，與平面計算相比較，3D3S的計算可靠性更高，得到的計算數據也更加精準。本文主要以220 kV變電站為例，依據國家相關設計規范的要求，對220 kV的構架進行建模計算。

1 空間模型建立

1.1 鋼構架的類型

結合實際情況，目前，我國的桿構架布置主要分為轉角構架、中間構架，即便是同類型的鋼構架，荷載情況不同，構架的計算受力也有所不同，使用3D3S軟件建模的三維模型如圖1所示。

圖1 終端構架、中間構架三維軟件分析示意圖

圖2 計算結果示意圖

1.2 材料的特點

本文變電所角鋼構架的型號為Q235-B，其余部位構件鋼材的型號為Q345-B，密度為密度ρ=7 855.00 kg/m3，彈性模型量為206 500.00 N/mm2（系統內用字母E表示），泊松比為0.35（系統內用字母V表示).

1.3 計算重點

在進行模型計算時，需要將人形鋼柱的橫桿、弦桿考慮在內，端撐和邊柱之間的橫桿、鋼梁上的腹桿均要考慮在內。在人形鋼柱雙向受彎時，不同方向的最大拉力之間沒有重合點，因此，不需要進行代數相加計算。根據鋼結構驗算雙向拉彎的強度、穩定性時，兩個方向存在最大的拉力重合點。

2 變電站荷載分析

2.1 鋼構架受力分析

作用在桿構架上的荷載主要包括：①導線、地線、避雷線之間的拉力；②導線、避雷線、地線、絕緣子的質量等；③導線、避雷線、絕緣子、地線在風中承受的壓力；④鋼構架需要承受的風壓、桿構架自身額定重力；⑤地震、臺風等外界因素帶來的荷載；⑥開展安裝、檢修工作時，施工人員、施工機械的質量，需要結合工程的實際情況進行。

2.2 基本荷載分析

基本荷載指的是終端構架、中間構架，詳細闡述如下。

2．2．1 終端構架的荷載

構架的質量；大風天氣下，計算導線的張力、地線的張力、導線和地線的側向風壓、導線和地線的垂直荷載、構架的風壓；安裝條件下需要計算導線和地線的張力、導線和地線的垂直荷載、橫梁的附加荷載。

2．2．2 中間構架荷載

構架、絕緣子的質量；在大風環境下計算導線和地線的張力、地線的側向風壓、導線和地線的垂直荷載、構架的風壓；安裝條件下需要計算導線和地線的張力、導線和地線的垂直荷載、橫梁的附加荷載。將平行衡量設置用X表示，垂直橫梁用Z表示，垂直荷載為Y，地線偏角為a，在進行導地線張力、垂直荷載計算時，假設導地線側向風壓為風速為20 m/s大風風速為30 m/s，則大風的荷載Fx=（20/30）2p=16P.

3 計算結果分析

根據相關規定，經過3D3S處理的鋼構架強度、剛度、穩定性進行了檢驗，采取比值的形式代表檢驗結果，構建的局部穩定性，采取人工判斷方式（程序的應力比為各項應力的最大數值）構架的應力計算結果如圖2所示。通過分析數值發現，小于規范的最大應力比值時，即便是在變形的狀態下，鋼部分橫梁的跨度也分別為44.391 mm、44.152 mm，均在規定的范圍內，符合設計規定。

4 結束語

綜上所述，本文主要應用的是3D3S軟件對220 kV的變電所鋼構架進行了詳細分析。同時，展開了空間鋼構架建模計算，在計算結果的基礎上進行了鋼構架設計。在3D3S軟件分析的基礎上，進行了變電站鋼構架建模設計，能夠提升鋼構架的強度，確保在使用過程中鋼構架的強度、剛度、變形均滿足相關要求。

［1］王志慧.高強鋼在大型變電站聯合構架的應用分析［D］.蘭州：蘭州理工大學，2014.

［2］姚遠東.鋼管混凝土750 kV變電構架的優化設計及應用研究［D］.西安：西安建筑科技大學，2016.

〔編輯：張思楠〕

TM63

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.24.123

2095-6835（2017）24-0123-02