淺談變電站構(gòu)支架形式

孔憲揚(yáng)

1 構(gòu)架基本形式

變電站連續(xù)出線架構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式主要有鋼筋混凝土環(huán)形桿A字柱、等截面普通鋼管A字柱結(jié)構(gòu)、高強(qiáng)度多邊形鋼管A字柱結(jié)構(gòu)、高強(qiáng)度變截面多邊形單鋼管桿結(jié)構(gòu)、全角鋼格構(gòu)式塔架結(jié)構(gòu)等。各種形式比較見(jiàn)表1。

表1 變電站構(gòu)架各種形式比較

220 kV構(gòu)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(jù)鋼材材質(zhì)不同其重量也不相同,當(dāng)采用Q235鋼時(shí),鋼梁重約 793 kg;當(dāng)采用Q345時(shí),鋼梁重約666 kg;當(dāng)采用ASTMA572 Gr65(屈服強(qiáng)度450 MPa)鋼材時(shí),鋼梁重約791 kg,用鋼量較常規(guī)空間桁架用鋼量大13%。

為了進(jìn)一步節(jié)約鋼材,減小構(gòu)件尺寸,便于構(gòu)架運(yùn)輸、安裝,根據(jù)構(gòu)架受力特點(diǎn),可采取高強(qiáng)鋼。下面就Q234,Q345及ASTMA572 Gr65鋼材(屈服強(qiáng)度450 M Pa)進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(jì)算分析來(lái)看,中低等級(jí)鋼材可滿足設(shè)計(jì)要求,其斷面選擇主要由構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算控制,采用高強(qiáng)度鋼材梁斷面選擇主要由變形和構(gòu)造控制。以220 kV大跨度鋼梁為例,當(dāng)采用屈服強(qiáng)度450 MPa的高強(qiáng)鋼時(shí),強(qiáng)度計(jì)算斷面僅用φ 320×5即可滿足結(jié)構(gòu)受力要求,但其變形卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)規(guī)程L/300的規(guī)定,且結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)不滿足要求。構(gòu)件斷面根據(jù)變形和結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行選材,使鋼梁用鋼量增加較大。若采用鋼梁分段預(yù)起拱,現(xiàn)場(chǎng)拼接方案,會(huì)大大增加現(xiàn)場(chǎng)安裝的施工難度,增加工期,也會(huì)增加整根鋼梁的用鋼量。以12 m跨度構(gòu)架梁為例,計(jì)算簡(jiǎn)表見(jiàn)表2。

表2 12 m跨度構(gòu)架梁計(jì)算簡(jiǎn)表

結(jié)論:構(gòu)架采用Q345鋼材用鋼量居中,較好的發(fā)揮鋼材的強(qiáng)度性能。

2 管型母線構(gòu)架基本形式

變電站管型母線構(gòu)架的結(jié)構(gòu)形式較多,主要有∏型鋼筋混凝土環(huán)形桿鋼管結(jié)構(gòu)母線構(gòu)架、∏型鋼管結(jié)構(gòu)母線構(gòu)架、單桿T型鋼管結(jié)構(gòu)母線構(gòu)架。具體分析見(jiàn)表3。

表3 變電站管型母線構(gòu)架基本形式

三種管型母線構(gòu)架結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 三種管型母線構(gòu)架結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果

結(jié)論:∏型鋼筋混凝土環(huán)形桿母線構(gòu)架由于采用混凝土環(huán)形桿為支架柱,無(wú)法克服環(huán)形桿加工、運(yùn)輸、安裝不方便、使用后期鋼筋混凝土桿開(kāi)裂修補(bǔ)較為困難等缺點(diǎn);∏型鋼管結(jié)構(gòu)母線構(gòu)架的斷面選材主要由撓度控制,并沒(méi)有完全發(fā)揮材料的強(qiáng)度;單桿T型鋼管結(jié)構(gòu)母線構(gòu)架充分發(fā)揮材料強(qiáng)度,減少了用鋼量,加快了施工進(jìn)度,縮短了施工周期。故管型母線構(gòu)架推薦采用單桿T型鋼管結(jié)構(gòu)母線構(gòu)架。

3 設(shè)備支架基本形式

變電站設(shè)備支架柱的結(jié)構(gòu)形式主要有鋼筋混凝土環(huán)形桿、正多邊形或圓形鋼管結(jié)構(gòu)、高頻電阻焊直縫鋼管。

設(shè)備支架鋼管簡(jiǎn)介對(duì)比見(jiàn)表5。

表5 設(shè)備支架鋼管對(duì)比

結(jié)論:綜合比較,220 kV設(shè)備支架、110 kV設(shè)備支架推薦采用直縫埋弧焊鋼管(UOE鋼管)。

4 結(jié)語(yǔ)

1)變電站構(gòu)架推薦采用Q345高強(qiáng)度鋼管A字柱結(jié)構(gòu),構(gòu)架柱采用等截面焊接圓形鋼管柱;構(gòu)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(jié)構(gòu),充分發(fā)揮材料性能,降低用鋼量,減少基礎(chǔ)混凝土工程量。3)設(shè)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(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].

[2] GB 50017-2003,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].