浅谈变电站构支架形式

孔宪扬

1 构架基本形式

变电站连续出线架构的结构形式主要有钢筋混凝土环形杆A字柱、等截面普通钢管A字柱结构、高强度多边形钢管A字柱结构、高强度变截面多边形单钢管杆结构、全角钢格构式塔架结构等。各种形式比较见表1。

表1 变电站构架各种形式比较

220 kV构架出线若采用三角形断面角钢钢梁,钢梁自重约700 kg。全钢管梁根据钢材材质不同其重量也不相同,当采用Q235钢时,钢梁重约 793 kg;当采用Q345时,钢梁重约666 kg;当采用ASTMA572 Gr65(屈服强度450 MPa)钢材时,钢梁重约791 kg,用钢量较常规空间桁架用钢量大13%。

为了进一步节约钢材,减小构件尺寸,便于构架运输、安装,根据构架受力特点,可采取高强钢。下面就Q234,Q345及ASTMA572 Gr65钢材(屈服强度450 M Pa)进行综合技术经济分析比较。由于钢梁主要承受水平拉力及垂直荷重,钢梁跨度较大,从计算分析来看,中低等级钢材可满足设计要求,其断面选择主要由构件强度计算控制,采用高强度钢材梁断面选择主要由变形和构造控制。以220 kV大跨度钢梁为例,当采用屈服强度450 MPa的高强钢时,强度计算断面仅用φ 320×5即可满足结构受力要求,但其变形却远远超过规程L/300的规定,且结构整体失稳不满足要求。构件断面根据变形和结构要求进行选材,使钢梁用钢量增加较大。若采用钢梁分段预起拱,现场拼接方案,会大大增加现场安装的施工难度,增加工期,也会增加整根钢梁的用钢量。以12 m跨度构架梁为例,计算简表见表2。

表2 12 m跨度构架梁计算简表

结论:构架采用Q345钢材用钢量居中,较好的发挥钢材的强度性能。

2 管型母线构架基本形式

变电站管型母线构架的结构形式较多,主要有∏型钢筋混凝土环形杆钢管结构母线构架、∏型钢管结构母线构架、单杆T型钢管结构母线构架。具体分析见表3。

表3 变电站管型母线构架基本形式

三种管型母线构架结构计算结果见表4。

表4 三种管型母线构架结构计算结果

结论:∏型钢筋混凝土环形杆母线构架由于采用混凝土环形杆为支架柱,无法克服环形杆加工、运输、安装不方便、使用后期钢筋混凝土杆开裂修补较为困难等缺点;∏型钢管结构母线构架的断面选材主要由挠度控制,并没有完全发挥材料的强度;单杆T型钢管结构母线构架充分发挥材料强度,减少了用钢量,加快了施工进度,缩短了施工周期。故管型母线构架推荐采用单杆T型钢管结构母线构架。

3 设备支架基本形式

变电站设备支架柱的结构形式主要有钢筋混凝土环形杆、正多边形或圆形钢管结构、高频电阻焊直缝钢管。

设备支架钢管简介对比见表5。

表5 设备支架钢管对比

结论:综合比较,220 kV设备支架、110 kV设备支架推荐采用直缝埋弧焊钢管(UOE钢管)。

4 结语

1)变电站构架推荐采用Q345高强度钢管A字柱结构,构架柱采用等截面焊接圆形钢管柱;构架梁采用等截面焊接圆形钢管梁。2)220 kV和110 kV母线支架采用单杆T型结构,充分发挥材料性能,降低用钢量,减少基础混凝土工程量。3)设备支架柱采用高频直焊缝钢管,缩短钢管加工工期,改善钢管的外观。

[1] DL/T 5218-2005,220 kV～500 kV变电所设计技术规程[S].

[2] GB 50017-2003,钢结构设计规范[S].