500kV安徽安庆变电站格构式角钢结构全联合构架设计研究项目通过评审

2009年4月25日．安徽省电力设计院在项目评审会上介绍了《500kV格构式角钢结构全联合构架设计研究》的主要内容,包括参考规程规范、工程设计参数、计算假定及计算方法的选取,荷载组合、各种方向大风工况的确定,用等代模型进行格构式构架结构选型,估算梁柱截面高宽比,梁柱截面选择,基础选型等。与会专家和代表一致认为：《500kV格构式角钢结构全联合构架设计研究》总体分析结论正确;计算模型及计算参数选用正确,梁柱截面确定合理;     

采用可控电抗器MCR的新型柔性无功补偿关键技术研究

本项目的设计研究改变了常规钢管排架结构形式,开发出一种全新的格构式角钢全联合构架结构,充分发挥了钢材强度性能,提高了材料利用率;同时利用等代刚架模型进行格构式全联合构架结构体系的选取,通过格构式梁柱不同截面尺寸进行经济截面的比选以及基础形式的优化确定。目前已在安徽电网600kV安庆变电站中得到应用并取得成功,社会和经济效益明显。     

500kV桂山变电站格构式全联合构架设计

利用格构式全联合构架具有占地少、投资省的优点,500kV桂山变电站在南方电网内首次采用了这种新型构架。介绍了该变电站构架的结构特点、荷载工况、基础形式以及建模计算方法,并将格构式全联合构架与钢管柱式全联合构架、常规构架（钢管柱加格构式）进行技术和经济比较。得出结果：在技术上,格构式全联合构架加工简单;在经济上,格构式全联合构架分别比钢管柱式全联合构架、常规构架节省用钢量约6％、10％,节约占地约15％、50％。说明变电站采用格构式全联合构架具有明显的社会效益和经济效益,符合变电站布置紧凑化的发展趋势。     

500 kV桂山变电站格构式全联合构架设计*

变电站格构式全联合构架作为一种新型构架,有着占地小,投资省的优点,符合变电站布置紧凑化发展的趋势。500 kV桂山变电站是南方电网首个采用格构式全联合构架的变电站,其成功的设计具有一定的指导意义和典范性。介绍了格构式全联合构架在桂山站的应用情况,包括构架的结构特点、荷载工况、基础形式、技术经济比较等方面,为今后类似工程提供借鉴。     

500 kV单排变电构架结构选型研究

以500 kV 6孔出线门型构架为例,采用"STAAD/CHINA"软件,分别对"钢管柱+格构式梁"、"角钢格构式"和"全钢管结构"三种结构型式的构架进行空间计算,并对三者的优缺点、受力和变形特点、节点连接、适用范围进行技术经济分析。结果表明:(1)角钢格构式结构的用钢量最大、综合造价最低,全钢管结构用钢量适中、综合造价最高,钢管柱+格构式梁结构用钢量最少、综合造价适中;(2)格构式构架梁、柱主材截面通常由承载力控制,钢管梁截面通常由位移控制,钢管柱主材截面由承载力和位移双控;(3)钢管柱+格构式梁结构在温度作用下的温度应力最小、抵抗温度作用的能力最强;(4)国内工程宜采用钢管柱+格构式梁结构并采用杯口插入式柱脚,国外工程宜采用角钢格构式结构并采用露出式柱脚。     

220 kV人字柱变电构架-格构横梁结构选型分析

以三门和六门220kV人字柱出线构架为例,设计4种国内外变电站常用的变电构架型式。运用有限元分析软件进行变电构架空间整体分析,对比不同构架横梁型式和不同梁、柱节点连接方式的优劣,并进行经济性比较。研究结果表明,梁、柱节点刚接时,变电构架横梁采用格构式角钢梁较单根钢管梁杆件利用率高;变电构架横梁采用格构式钢管梁时,梁、柱节点刚接杆件利用率高于铰接;梁、柱节点铰接时,构架柔度较大,各杆件位移较大;提出较为合理的220kV人字柱变电构架型式:构架横梁采用格构式钢管梁、钢管弦杆、角钢腹杆、梁和柱节点铰接。     

500kV桂山变电站设计创新技术分析

在500kV桂山变电站电气设计中,利用西高东低的自然地形,在广东电网首次采用阶梯与缓斜坡相结合的电气设备布置方案和500kV线路格构式全联合角钢构架,减少了征地面积和工程量,为变电站选址和总平面布置提供了新思路;主变压器全部入串,500kV线路4个方向进出线,提高了变电站可靠性和经济性。这些创新技术已在广东电网500kV变电站设计中得到推广运用。     

钢混组合结构大跨越输电塔主柱和节点的试验研究

为了给工程设计提供参考依据,对钢混组合结构大跨越输电塔中的格构式角钢-钢管混凝土主管和钢管混凝土-钢管相贯节点等关键技术进行了试验研究,获得了格构式角钢-钢管混凝土主管的整体稳定性能、破坏模式和承载力以及钢管混凝土-钢管相贯节点的管壁变形、应力集中系数和承载力数据,并提出了承载力计算方法,可用于类似结构的设计中。     

联合格构式构架多向风荷载作用下力学性能分析

联合格构式构架在多向风荷载作用下的受力情况不同,有必要对各方向风荷载作用下的格构式构件的应力应变进行分析,比拟出控制工况用于实际工程设计分析。使用三维空间有限元模型,定义合理的钢材本构关系,分析不同风向作用下格构式构架的力学性能,从而得出格构构架的柱脚节点反力和构架应变,确定满足工程设计需要的计算结果。     

强风低温环境下构架避雷针设计

本文首先对西北地区已发生的3起避雷针坠落事故进行初步分析研究,结果表明风致疲劳破坏是引发避雷针坠落的主要原因;接着对比了单钢管式和格构式避雷针的结构特点、钢材用量,论述了在强风低温地区应优先采用格构式避雷针;最后从构架避雷针的高度、悬臂长度、型式、法兰形式、材料质量等级选择及螺栓要求等方面提出了设计指导原则,以供设计人员参考。     

高水位沙土地基全联合角钢构架基础形式研究

结合特殊地质条件和工程设计情况,开展了高水位沙土地基的全联合角钢格构式构架的基础形式研究,通过合理选型、精心设计,研究出适合于高水位沙土地基条件下采用的新型构架基础形式——水循环成孔空心浮力深基础和特殊施工方案——水循环成孔灌注桩施工技术,同时与施工单位合作研发了适合该基础采用的专项施工机具,做到结构安全、构造简单、节省材料、施工方便。     

不同形式的构架上避雷针性能对比分析

介绍了变电站构架上避雷针的常用形式(包括变断面单杆式钢管和角钢格构式),以某500kV变电站工程中构架上避雷针为例,通过在MIDAS结构分析软件中建立构架模型,对2种常用形式的构架上避雷针性能进行分析,得到各自的应力、变形和用钢量情况。计算结果表明,变断面单杆式钢管避雷针的杆件应力低于角钢格构式避雷针,变断面单杆式钢管避雷针的变形则高于角钢格构式避雷针;角钢格构式避雷针的用钢量约为变断面单杆式钢管式的74%,从结构性能、安全性和经济性角度综合考虑,角钢格构式避雷针优于变断面单杆式钢管避雷针。     

变电站格构式钢构架螺栓连接的有限元分析

变电站经常采用全联合格构式钢构架,钢柱和钢梁均采用螺栓连接。由于格构式钢构架螺栓连接的节点直接影响整个结构安全,所以螺栓连接的受力在钢构架设计中十分重要。采用ABAQUS软件对螺栓连接节点进行建模和有限元分析,为变电站格构式钢构架螺栓连接设计提供理论支持。     

750kV厂变电站钢结构工程的施工安全控制

随着超高压、特高压输变电工程的建设,格构式钢结构的利用越来越普及,钢结构的安装工艺和安全控制受到普遍关注。文章介绍了格构式构架特点,并从选择安装方法和降低安全风险的角度出发,结合安装过程,归纳分析了构架安装危险点及预控措施。     

750 kV变电站钢结构工程的施工安全控制

随着超高压、特高压输变电工程的建设，格构式钢结构的利用越来越普及，钢结构的安装工艺和安全控制受到普遍关注。文章介绍了格构式构架特点，并从选择安装方法和降低安全风险的角度出发，结合安装过程，归纳分析了构架安装危险点及预控措施。     

不同规范角钢构件轴压承载力计算方法比较

本文对国内外常用规范角钢构件的承载能力计算方法及其理论来源进行介绍,并结合计算实例对各规范的柱子曲线和设计值进行对比。结果表明,各规范柱子曲线相差较大,最大达到20%;当长细比较大时,ASCE/SEI 10-15《输电线路格构式钢结构设计》用欧拉临界荷载作为角钢构件轴压承载力设计值,偏于冒进。     

双层双排8连跨联合750kV构架的设计研究

±800kV灵州换流站交流滤波器母线构架首次采用750 kV构架,构架采用空间双排双层8连跨联合的布置形式。通过对A型柱和格构式构架比较分析最终采用钢管格构式构架形式。计算分析发现导线拉力和风荷载足够大时,温度作用对构架的影响不是随构架纵向长度加长而成线性增长,从而构架不需再设置温度伸缩缝断开成4跨+4跨的形式。同时对750 kV构架的杆系布置进行优化,使其更美观简洁。     

国内外标准变电构架风荷载及风致响应对比

为提高中国电力工程变电结构设计的国际化水平,对比了海外变电站格构式构架设计中4种常用标准的风荷载及风致响应的差异,分析了产生差异的根源及不同标准风荷载对不同电压等级构架设计的影响。文中将ASCE 113、BS EN 50341-1、IEC 60826和GB 50009标准中风荷载的计算公式统一转换为同一形式,以便于单独对比分析各个系数,研究发现荷载系数的差异是导致中国国家标准（GB）风荷载设计值大于其他标准的根本原因。通过计算对比4个电压等级的典型变电站格构式构架,得到50年重现期时,按风荷载标准值计算的构架柱变形值GB与其他标准差异不大,而按风荷载设计值产生的杆件内力GB计算结果可达按其他标准计算结果的1.14~1.37倍,且此比值随高度和电压等级的提高而增大。     

1000kV构架风振系数的计算研究

1000kV变电构架高度高,荷载大,结构重要性高,采用钢管格构式结构,自振周期大,属高柔结构,在风荷载作用下的动力响应相当显著。基于Matlab,采用Davenport风速谱对大气边界层的脉动风速进行模拟,并将风荷载作用于构架上,使用Ansys分析1000kV构架的风振响应。根据风振系数的定义,在风振响应计算结果的基础上,对1000kV构架各分段的风振系数进行了计算,并与基于相关规范的设计取值进行了比较。计算结果表明,构架x向与y向的风振响应并不完全相同,通过理论计算所得的风振系数并不与高度完全成比例,x向风振系数在构架横梁处存在较大的突变。杆件内力计算结果表明,只要取值合理,构架设计时,格构式部分可沿全高取统一风振系数,与根据各分段实际风振系数计算所得杆件内力的误差并不大。     

换流站直流滤波器及直流出线集成构架设计

800 kV直流(direct current,DC)滤波器悬吊构架和±800 kV直流出线构架属于特高压直流(ultra high voltage direct current, UHVDC)换流站的关键构筑物在工程中将两者合建经验较少。立足于新松换流站直流构架的设计分析,对该类构架的结构选型进行了讨论,发现格构式钢管最适用于此类大跨高耸构架;随之分析了该构架的动力特性、风振特性,发现构架越高,整体刚度越低,风荷载作用越强且地震作用越弱;最后选定了构件的截面尺寸,分析了根开大小对部分指标的影响,得出增大根开能增加结构刚度的结论,但会增加钢材用量且不利于电气、结构等专业的平面布置,因此,根开的选择需因地制宜。