变电站母线构架常用荷载效应组合的研究

变电站母线构架常用荷载效应组合的研究

(济南供电公司山东济南250001)

摘要:本文通过分析变电站母线构架可能出现的荷载,列举出常用的的效应组合,为变电站构架设计提供依据。

关键词:构架设计;荷载;荷载组合;极限状态

1引言

如今随着地区用电量的提高,电网越来越庞大,线路导线截面也相应越来越大,不仅对新建变电站母线构架结构提出了新的要求;旧线路不断改造,变电站也需相应改造扩建,已建变电站原构架结构也需承受更大的导线拉力。钢构架结构的合理性已成为影响变电站运行、投产、扩建等的重要因素之一。

2变电站母线构架上的荷载

2.1变电构架上的荷载分类:

按变电架构的实际承受荷载情况,可将变电构架上的荷载归为以下三类:

(1)永久荷载:如构架自重、固定的设备重及导线和绝缘予自重产生的垂直荷载和水平张力等。

(2)可变荷载:如风荷载(构架风压、导线侧向风压及其产生的水甲张力)、冰荷载;

(3)偶然荷载:如短路电动力、验算(稀有)风荷载及验算(稀有)冰荷载。

2.2变电构架根据电气布置、不同的工作情况下可能产生的最不利受力情况,并考虑到远期发展可能产生的变化,分别按终端构架和中间构架进行设计,一般不考虑断线的条件。

2.2.1终端构架

终端架构分别按运行、安装、检修三种工况进行计算设计:

(1)运行工况:取最大风速、覆冰气象条件下,对构架及基础的最不利荷载。

(2)安装工况:考虑构架组立、导线紧线及紧线时作用在梁上的人及工具重。

(3)检修工况:对高度为10米及以上的构架,考虑单相带电检修和三相停电同时检修时导线上人对构架的影响。

2.2.2中间构架

两侧均挂导线的中间构架应考虑以下两种情况:

(1)在正常运行情况(大风和覆冰)和导线上人检修情况条件下,构架两侧导线所产生的不平衡张力。

(2)在安装或移换导线时产生的最不利情况,一般按一侧架线另一侧不架线的条件对构架进行承载力计算。

3变电母线构架常用荷载效应组合

3.1承载能力极限状态荷载效应组合

承载能力极限状态荷载效应组合用于导致结构破坏的构件和连接的强度、稳定等计算。变电构架按承载能力极限状态设计时,应考虑荷载效应的基本组合,必要时尚应考虑荷载效应的偶然组合。

荷载效应基本组合:

(1)运行工况:

①大风工况:

1.0Gk+1.3D11k+1.4Wk(2)

1.2Gk+1.3D11k+1.4Wk(3)

②覆冰有风工况:

1.0Gk+1.3D12k+1.4W10k(4)

1.2Gk+1.3D12k+1.4W10k(5)

③温度作用工况:

1.0Gk+1.3D13k+1.0Δt-40+1.4W10k(6)

1.2Gk+1.3D13k+1.0Δt-40+1.4W10k(7)

1.0Gk+1.3D14k+1.0Δt+50+1.4W10k(8)

1.2Gk+1.3D14k+1.0Δt+50+1.4W10k(9)

1.0Gk+1.0Δt+35(或Δt-30)+0.85(1.3D11k+1.4Wk)(10)

1.2Gk+1.0Δt+35(或Δt-30)+0.85(1.3D11k+1.4Wk)(11)

(2)安装工况:

1.0Gk+1.2D21k+1.2D22k+1.4W10k(12)

1.2Gk+1.2D21k+1.2D22k+1.4W10k(13)

(3)检修工况:

1.0Gk+1.2D31k+1.4W10k(14)

1.2Gk+1.2D31k+1.4W10k(15)

1.0Gk+1.2D32k(上人检修相)+1.2D22k(未上人检修相)+1.4W10k;

(16)

1.2Gk+1.2D32k(上人检修相)+1.2D22k(未上人检修相)+1.4W10k;

(17)

(4)地震作用效应组合:

1.0Gk+1.3D12k+1.3Ek(18)

1.2Gk+1.3D12k+1.3Ek(19)

1.0Gk+1.3D11k+1.3Ek+0.2*1.4W10k(20)

1.2Gk+1.3D11k+1.3Ek+0.2*1.4W10k(21)

(5)荷载效应的偶然组合:

对于硬连接的管母线构架等需按偶然组合考虑短路电动力的作用

1.0Gk+1.0Fk(22)

3.2正常使用极限状态荷载效应组合

正常使用极限状态组合用于影响结构正常使用和耐久性的情况,如构件的变形、裂缝等计算。变电构架按正常使用极限状态设计时,应根据不同的设计要求,采用荷载效应的标准组合。

根据变电站建筑结构设计技术规定的有关要求,正常使用极限状态可取安装工况(10m/s风速,无冰及相应的环境温度)条件作为变形验算的荷载条件。验算以承受风荷载为主的中间构架的柱顶变形时,可取最大风工况条件下的荷载的标准值乘以0.5的准永久系数作为正常使用极限状态变形验算的荷载条件。

Gk+D22k+W10k(23)

Gk+D11k+0.5W10k(24)

4结论

本文介绍了变电母线构架在使用过程中可能承受的各类荷载,并按实际工况进行分析计算,最后按承载力极限和正常使用极限两种极限状态分别介绍了变电站母线构架常用荷载组合方式,为变电站母线构架设计提供了基础。

参考文献

[1]卢海陆.变电构架高架柱与人字柱连接节点受力性能试验研究[D].西安建筑科技大学2011.

[2]GB50135-2006.高耸结构设计规范[S].2006.

[3]李朋,变电站变电构架设计初探[J].山西建筑,2014(34).

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