110kV雙層出線構(gòu)架設(shè)計研究

王春平 冷輝平

(湖南科鑫電力設(shè)計有限公司,湖南長沙 410002)

110kV雙層出線構(gòu)架設(shè)計研究

王春平 冷輝平

(湖南科鑫電力設(shè)計有限公司,湖南長沙 410002)

隨著我國經(jīng)濟的不斷增長,城鎮(zhèn)化水平的不斷提高,對于土地資源的利用可謂是惜土如金,這就要求電力設(shè)施盡量減少對土地的占用,對變電站雙層出線架構(gòu)進行分析和研究,根據(jù)拋物線理論和三維坐標計算方法,建立精確的三維模型,通過計算機軟件編制交互式間距,并設(shè)計采用了亮點同步加載的技術(shù),得出雙層架構(gòu)的模式,并且對雙層出線構(gòu)架柱的材料進行分析,最終確定110KV雙層出現(xiàn)構(gòu)架的整體設(shè)計。

110KV變電站 雙層出線架構(gòu) 鋼管桿

1 雙層出線架構(gòu)中的影響因素

1.1 來之導(dǎo)線的張力和自身的重力

導(dǎo)線弧垂取決于導(dǎo)線自身的重力和張力，通過前面的設(shè)計出線回路的時候，我們知道，弧垂取值的大小除了影響相間距離，還會對導(dǎo)線的空間排線位置有影響。因為導(dǎo)線的重量增大的話，導(dǎo)線的張力必然增大，隨著張力與重力的比值的不斷增大，實際上相間距的所需求的最小安全距離是減小的，所以在具體的排線和線路架構(gòu)過程中，要適當?shù)奶岣邔?dǎo)線分支和截面大小。

1.2 出線構(gòu)架著力因素

在變電站土建工程中，出現(xiàn)構(gòu)架的主要受力是來自于水平方向，水平荷載的主要來源是導(dǎo)線和來自地線的張力，除此之外還有風(fēng)力的影響，影響導(dǎo)線張力的因素有：導(dǎo)線的檔距、弧垂、導(dǎo)線自重、引下線重量、覆冰重量、安裝檢修載人等，出線構(gòu)架要考慮到很多的特殊情況，例如大風(fēng)、暴雪等惡劣天氣下，以及當線路構(gòu)架面臨檢修的時候，線上會增加人和設(shè)備的荷載。同時，根據(jù)不同的電壓等級，帶點導(dǎo)線和地面的高度設(shè)定也不同，因此構(gòu)架的特點多是柱高而且斷面小，基本上屬于大柔度的結(jié)構(gòu)。

2 構(gòu)架柱的選材

構(gòu)架柱一般有兩種方式：鋼筋混凝土環(huán)形桿和鋼管柱。其中鋼筋混凝土環(huán)形桿由于是采用鋼筋混凝土的方法，其鋼材用料非常少、經(jīng)濟投入少、后期無需防腐處理等，但同時缺點也非常的明顯，那就是在施工過程中大大的增加了起吊運輸?shù)闹亓?，而且桿身的質(zhì)量很難控制，比較容易出現(xiàn)橫向裂縫和內(nèi)部鋼筋腐蝕老化的安全問題。相比于鋼筋混凝土環(huán)形桿來說，鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)架柱優(yōu)勢非常的明顯，鋼材料的構(gòu)架柱在抗震和抗沖擊能力、運輸方便、加工制作方面有著非常大有好處，但是鋼材料的投入相對較大，而且后期還有相當大維護費用。

既然兩者都存在各自的優(yōu)缺點，就工程的經(jīng)濟總量投入分析兩者的區(qū)別如下表1：

表1 110KV構(gòu)架柱造價對比

表2 全壽命周期內(nèi)的經(jīng)濟效益對比

從表中我們可以知道，鋼管桿比相比于鋼筋混凝土環(huán)形桿增加了近45%，但是我們通過全壽命周期設(shè)計理論分期其經(jīng)濟效益和實際作用綜合分析來看：(1)用最小化的投資實現(xiàn)最大化的功能需求；(2)相同的經(jīng)濟投資下實現(xiàn)最大化的使用效益。當然了，全壽命周期分析包含了兩者在其整個使用壽命中的經(jīng)濟投入，包括首次建造費用、使用期間的運行費用以及后期的維護費用。并通過對比全壽命周期內(nèi)的經(jīng)濟效益分析得出表2：

從表2中我們知道，就長遠的角度來看，鋼材料的除了一次性投入較大意外。其優(yōu)勢還是相當?shù)拿黠@的，綜合分析使用鋼材料作為110KV雙層出線構(gòu)架的材料。

3 典型的雙層架構(gòu)的出線方案

本次研究采用鋼結(jié)構(gòu)，通過staad.pro軟件建模分析110kV雙層出線構(gòu)架，在滿足構(gòu)架強度、穩(wěn)定性的條件下，合理控制柱頂位移及梁的撓度，選擇合理的構(gòu)架柱、梁截面尺寸。具體的出線方案設(shè)計如下：由于雙層架構(gòu)出線，要保證出線后線路分支的方便，還要保證現(xiàn)有的線路終端塔的充分利用，所以考慮到基本的終端塔的設(shè)計，采用雙回路的出線方案，雙回路的出線方案可以采用兩種方式，具體的方法如圖1和2所示，主要卻別是同塔和異塔，同間隔和異間隔。采用2基雙回路終端塔就沒有那么復(fù)雜了，只需要正對于雙層的保證兩個單層間距就可以了。如果雙回路終端塔的橫擔(dān)長度為6.5m，層間垂直距離為6.0m，高度為24米的時候，僅限檔導(dǎo)線從水平方向轉(zhuǎn)換為豎直方向，使用CAD自動生成的空間模型圖，對同回路之間的相位危險驗算可以按照相關(guān)的規(guī)定安全系數(shù)算出并且驗算合格。

4 結(jié)語

我們從110KV出線構(gòu)架的受力特點分析，運用STAAD/ CHINA(結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計)分別對間隔7.5m每間隔采取兩聯(lián)夸布置、兩個間隔并一跨15m的單跨布置進行綜合分析，對于15m單跨方案不僅構(gòu)架柱減少，而且使得間隔的空間大大減小，經(jīng)過詳細的分析，采用鋼材料構(gòu)架柱，工程的施工周期短，根據(jù)全壽命的綜合指標比較，該110KV出現(xiàn)構(gòu)架設(shè)計方案經(jīng)濟效益較好，并且滿足了國家對于變電站設(shè)計的要求。

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