110kV双层出线构架设计研究

王春平 冷辉平

(湖南科鑫电力设计有限公司,湖南长沙 410002)

110kV双层出线构架设计研究

王春平 冷辉平

(湖南科鑫电力设计有限公司,湖南长沙 410002)

随着我国经济的不断增长,城镇化水平的不断提高,对于土地资源的利用可谓是惜土如金,这就要求电力设施尽量减少对土地的占用,对变电站双层出线架构进行分析和研究,根据抛物线理论和三维坐标计算方法,建立精确的三维模型,通过计算机软件编制交互式间距,并设计采用了亮点同步加载的技术,得出双层架构的模式,并且对双层出线构架柱的材料进行分析,最终确定110KV双层出现构架的整体设计。

110KV变电站 双层出线架构 钢管杆

1 双层出线架构中的影响因素

1.1 来之导线的张力和自身的重力

导线弧垂取决于导线自身的重力和张力，通过前面的设计出线回路的时候，我们知道，弧垂取值的大小除了影响相间距离，还会对导线的空间排线位置有影响。因为导线的重量增大的话，导线的张力必然增大，随着张力与重力的比值的不断增大，实际上相间距的所需求的最小安全距离是减小的，所以在具体的排线和线路架构过程中，要适当的提高导线分支和截面大小。

1.2 出线构架着力因素

在变电站土建工程中，出现构架的主要受力是来自于水平方向，水平荷载的主要来源是导线和来自地线的张力，除此之外还有风力的影响，影响导线张力的因素有：导线的档距、弧垂、导线自重、引下线重量、覆冰重量、安装检修载人等，出线构架要考虑到很多的特殊情况，例如大风、暴雪等恶劣天气下，以及当线路构架面临检修的时候，线上会增加人和设备的荷载。同时，根据不同的电压等级，带点导线和地面的高度设定也不同，因此构架的特点多是柱高而且断面小，基本上属于大柔度的结构。

2 构架柱的选材

构架柱一般有两种方式：钢筋混凝土环形杆和钢管柱。其中钢筋混凝土环形杆由于是采用钢筋混凝土的方法，其钢材用料非常少、经济投入少、后期无需防腐处理等，但同时缺点也非常的明显，那就是在施工过程中大大的增加了起吊运输的重量，而且杆身的质量很难控制，比较容易出现横向裂缝和内部钢筋腐蚀老化的安全问题。相比于钢筋混凝土环形杆来说，钢结构的构架柱优势非常的明显，钢材料的构架柱在抗震和抗冲击能力、运输方便、加工制作方面有着非常大有好处，但是钢材料的投入相对较大，而且后期还有相当大维护费用。

既然两者都存在各自的优缺点，就工程的经济总量投入分析两者的区别如下表1：

表1 110KV构架柱造价对比

表2 全寿命周期内的经济效益对比

从表中我们可以知道，钢管杆比相比于钢筋混凝土环形杆增加了近45%，但是我们通过全寿命周期设计理论分期其经济效益和实际作用综合分析来看：(1)用最小化的投资实现最大化的功能需求；(2)相同的经济投资下实现最大化的使用效益。当然了，全寿命周期分析包含了两者在其整个使用寿命中的经济投入，包括首次建造费用、使用期间的运行费用以及后期的维护费用。并通过对比全寿命周期内的经济效益分析得出表2：

从表2中我们知道，就长远的角度来看，钢材料的除了一次性投入较大意外。其优势还是相当的明显的，综合分析使用钢材料作为110KV双层出线构架的材料。

3 典型的双层架构的出线方案

本次研究采用钢结构，通过staad.pro软件建模分析110kV双层出线构架，在满足构架强度、稳定性的条件下，合理控制柱顶位移及梁的挠度，选择合理的构架柱、梁截面尺寸。具体的出线方案设计如下：由于双层架构出线，要保证出线后线路分支的方便，还要保证现有的线路终端塔的充分利用，所以考虑到基本的终端塔的设计，采用双回路的出线方案，双回路的出线方案可以采用两种方式，具体的方法如图1和2所示，主要却别是同塔和异塔，同间隔和异间隔。采用2基双回路终端塔就没有那么复杂了，只需要正对于双层的保证两个单层间距就可以了。如果双回路终端塔的横担长度为6.5m，层间垂直距离为6.0m，高度为24米的时候，仅限档导线从水平方向转换为竖直方向，使用CAD自动生成的空间模型图，对同回路之间的相位危险验算可以按照相关的规定安全系数算出并且验算合格。

4 结语

我们从110KV出线构架的受力特点分析，运用STAAD/ CHINA(结构分析和设计)分别对间隔7.5m每间隔采取两联夸布置、两个间隔并一跨15m的单跨布置进行综合分析，对于15m单跨方案不仅构架柱减少，而且使得间隔的空间大大减小，经过详细的分析，采用钢材料构架柱，工程的施工周期短，根据全寿命的综合指标比较，该110KV出现构架设计方案经济效益较好，并且满足了国家对于变电站设计的要求。

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