關(guān)于變電站大跨度懸吊式管母設計、安裝變形控制的探索

楊超

【摘 要】西山750kV變電站工程位于新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊縣薩爾達坂鄉(xiāng)馬家莊北側(cè)。站址范圍及四周均為草地，用地性質(zhì)為草場。建設規(guī)模：本期建設2×1500MVA主變，750kV出線2回，分別至鳳凰750kV變電站和東郊750kV變電站，220kV出線8回。本文介紹了大跨度、懸吊式、管母橈度變形控制措施和施工方案。

【關(guān)鍵詞】大跨度 懸吊式 管母橈度變形

1工程概況

西山750kV變電站工程位于新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊縣薩爾達坂鄉(xiāng)馬家莊北側(cè)。站址范圍及四周均為草地，用地性質(zhì)為草場。建設規(guī)模：本期建設2×1500MVA主變，750kV出線2回，分別至鳳凰750kV變電站和東郊750kV變電站，220kV出線8回。

750kV區(qū)設計采用一個半斷路器電氣接線，GIS一字型母線集中外置方式布置； 220kV電氣主接線采用雙母線雙分段室外敞開式、大跨度懸吊式管母結(jié)構(gòu)，間隔寬度為13m，分段寬22.5m，共23個間隔。 220kV管母總計256米，由4段64米6063-？250/230mm管母組成，如圖1所示。為方便加工和運輸，每段管母由4根16米管母通過？ 230/210mm內(nèi)襯管焊接相連。西北電力設計院之所以采用此種結(jié)構(gòu)，主要考慮是： 站址范圍及四周均為草地，盡可能減小征地范圍，減少工程征地協(xié)調(diào)難度和工程用地造價，以及對草地及周圍環(huán)境的破壞。管型母線具有間隔長度較小、占地空間小、節(jié)省用地、布置簡潔，有利于總平面布置、維護方便、電氣性能好、投資少等特點。同時，因本站地處地震相對高發(fā)區(qū)、站區(qū)污穢較高，與支柱式管母相比管母支撐更穩(wěn)定、運行更安全、絕緣子維護周期可適當延長。

2原施工方案

該工程220kV區(qū)管母總體采用分段吊裝（共4段64米管母），自2014年9月10日第一段管母開始吊裝。為保證管母橈度變形≤管母直徑D/2（國家電網(wǎng)公司輸變電工程標準工藝、設計均有規(guī)定要求）， 施工單位按照設計圖紙要求措施：嚴格控制吊點位置、吊裝前預拱。吊裝完成后，經(jīng)儀器檢測，管母最大橈度超過了300mm，管母旁彎均超標，A、B、C三相橈度不一致，整體不美觀，而且隨時間的推移，第一、二周橈度變形增加較快！實際上，類似的問題在已竣工的庫車、烏魯木齊北750kV變電站早已存在！管母安裝質(zhì)量及工藝的好壞，將直接影響變電工程的整體工藝水平及下層隔離開關(guān)的安裝，進而影響變電站的安全穩(wěn)定運行！為此新疆電力公司組織設計院、建設部結(jié)構(gòu)專家對此問題進行了專題研究，并要求施工單位重新測量：構(gòu)架掛點高度、管母吊點實際位置、吊點絕緣子與管母實際傾斜角度，由設計院結(jié)構(gòu)設計組重新建模計算，以尋找最佳管母安裝方案。施工單位采用經(jīng)過設計新建模計算后的安裝方案，經(jīng)多次反復試安裝，改進效果仍然不理想！

3優(yōu)化方案

為避免后續(xù)新建變電站管母出現(xiàn)類似問題，建設管理單位要求由我監(jiān)理項目部牽頭，組織設計、施工、管母生產(chǎn)廠家對此問題進行專項課題研究，以求找到最佳安裝方案。因為我原來所學的專業(yè)為《金屬結(jié)構(gòu)與焊接》，而且我全程參與了本工程管母的安裝全過程。監(jiān)理項目部接受此項任務后，指定由我具體負責此課題的具體實施。我查閱了大量的相關(guān)資料，目前國內(nèi)變電站懸吊式管母，跨度最大的是青海西寧750kV變電站工程，跨度61米 。該站采取的是吊裝前預拱和在管母兩端加載重物的方式，管母橈度變形勉強能控制在設計的要求范圍內(nèi)，但管母旁彎，A、B、C三相橈度變形整體不一致問題仍未解決！隨后我查閱《結(jié)構(gòu)力學》和焊接方面的相關(guān)資料，并與西北設計院結(jié)構(gòu)專家共同進行了分析，結(jié)合全國其它跨度較大的懸吊式管母施工經(jīng)驗，提出以下設計、施工方案改進：

（1）管母設計選材上。建議采用單位材質(zhì)重量較輕、彈性模量較大、線膨脹系數(shù)較小、抗彎性能更優(yōu)的鋁錳合金管母材料或稀土合金材料。

（2）結(jié)構(gòu)上優(yōu)化：1）改變管母截面結(jié)構(gòu)，取得效果最明顯。管母結(jié)構(gòu)原設計方案：一般采用圓形厚壁空心結(jié)構(gòu)（圖2）。 更改后設計方案：采用圓形內(nèi)鑄十字肋板輕型結(jié)構(gòu)（圖3）。此類結(jié)構(gòu)不但重量減輕，更重要的是管母剛性成倍加強，抗彎效果十分顯著！2）適當增加內(nèi)襯管的長度。較長襯管在增加連接接頭的剛性同時，會因自身重量的增加引起管母橈度的增加；過短保證不了連接接頭的剛性。因此，襯管長度的選擇問題，需設計根據(jù)管母材質(zhì)、管母跨度、吊點位置綜合計算考慮。3）對跨度較大的管母，設計計算好需預拱的量，采用放樣法精確預拱和焊接后機械定量預拱；對橈度仍然較大的管母，可適當采取兩端配重方式，效果也較好。

（3）采取吊架多點吊裝方案。對于跨度較大的的管母吊裝，需加工吊架，每隔4-5米設置一吊點，采用吊架多點吊裝方式也能較好解決管母吊裝變形問題。

參考文獻：

[1]《國家電網(wǎng)公司輸變電工程標準工藝庫》.2012版.

[2]《結(jié)構(gòu)力學》.東南大學出版社.