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110 kV钢管杆设计的几点思考

来源：划驼旅游

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华东电力

2003年第12期

无锡供电设计研究院专栏

110kV钢管杆设计的几点思考

沈才元,章志鸿

(无锡供电设计研究院,江苏　无锡　214001)

摘　要:根据无锡地区电力钢管杆设计、施工和运行维护的实际情况,在充分征求施工、运行单位意见的情况下,对电力钢管杆的梢径、斜率、挠度、连接和一般安全措施提供一些建议,使钢管杆的设计能更好地满足施工和运行的需要。

关键词:钢管杆设计;连接要求;安全措施

中图分类号:TM726　　文献标识码:B　　文章编号:100129529(2003)1220032203

　　城市电力线路的规划要充分考虑发电厂、变电所的位置,也要考虑电力线路规划建设对周围环境的影响。城市电力线路属于城市市政公用工程管线,应该与供水、排水、燃气、邮电通信等工程管线以及行道树木等统筹规划和配合。一般沿城市道路两侧的地上、地下敷设。随着无锡特大型城市建设步伐的加快,一方面城市用电量增长迅速,城区输变电工程数量增多;另一方面市政建设道路修扩以及地块开发,要求线路迁移数量也增多。由于资金、技术和管理难度等因素的影响,输电线路还是以架空形式为主。城区、市郊、开发区线路工程虽然一般都不长,但线路走廊紧张,规划要求特别高,跨越与临近建筑物也较多,工程的设计、施工与传统线路有较大的不同。钢管杆以其占地小、基础不影响其他管线的敷设、不影响地块开发、装置设计简单灵活等优点,深得社会各界的认同,钢管杆线路目前处于主导地位。根据无锡地区电力钢管杆设计、施工和运行维护的实际情况,在充分征求施工、运行单位意见的情况下,对电力钢管杆的梢径、斜率、挠度、连接和一般安全措施提供一些建议,以使钢管杆的设计能更好地满足施工和运行的需要。

的设计还应考虑制造工艺、施工方法(包括运输安装)以及运行维护和环境因素。根据电力钢管杆线路的运行经验,对钢管杆的梢径、斜率、挠度进行设计控制。111　梢径(钢管杆顶部直径)控制

110kV及以下直线杆:一般为<300mm(多回、单回);

110kV转角及终端杆:0～30°为<400～500

～60°为<600mm;60～90°为<700mm。mm;30

根据设计经验和以往工程实践,梢径的大小对钢管杆的挠度控制有较明显的作用。在相同根径的情况下,扩大梢径尺寸,可使钢管杆的整体刚度提高。112　斜率控制

斜率为钢管杆壁的倾斜程度(参见图1)。即:

式中:k——斜率;

h——杆塔净高;

<2-<1h

(1)

<1——梢径;<2——根径。

斜率的大小根据杆塔弯矩的曲率确定,但一般钢管杆塔的斜率是保持一致的,所以斜率宜取弯矩曲率的外包络线为准。

根据经验,直线杆塔斜率为1󰃗70～1󰃗75;转角及终端杆塔斜率:0～30°为1󰃗55;30～60°为1󰃗40～1󰃗50;60～90°为1󰃗35～1󰃗40。

1　关于钢管杆的形状设计

电力钢管杆杆身构件断面常采用环形(主要

为圆形)和多边形。钢管杆设计采用概率理论为基础的极限状态设计方法,用可靠度指标度量钢管杆的可靠性。在规定的各种荷载组合作用或变形的限值条件下,满足线路安全运行的要求。钢管杆

斜率不宜过大,原则上不大于1󰃗35,过大会影响外观视觉。

2003年第12期

华东电力

212　连接方式

(1)套接

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宜用于直线杆和小转角杆。钢管套接接头的长度应取套入段最大内径的115倍。多边形钢管边数大于12边时不宜用套接。

(2)法兰连接用于直线杆和转角杆。在杆身连接时采用刚性法兰连接,即带肋法兰。受力时法兰盘、法兰肋板和螺栓同时作用,法兰盘不允许发生变形。这种连接刚度较好,在连接处可视为无任何变形。中间法兰连接螺栓宜采用618级以上高强度螺栓,直径不小于16mm。中间法兰螺栓孔径不宜大于螺栓直径2mm。

底脚螺栓孔径为螺栓直径的111倍(满足钢管设计规范)。法兰螺栓的最大拉应力N

btmax图1　杆塔斜率

113　挠度控制

《架空送电线路钢管杆设计DL󰃗TS13022001规定》指出:钢管杆受荷载作用所产生的变形,是

按正常使用极限状态的要求来确定的,即钢管杆的刚度性。在荷载的长期效应组合(无冰,风速5m󰃗s及年平均气温)作用下钢管杆顶的最大挠度不应超过下列数值:

(1)直线杆和直线带转角杆:不大于5‰(Ρ󰃗h≤5‰);

(2)转角和终端杆:不大于20‰(Ρ󰃗h≤20‰)。根据经验,考虑架空钢管杆线路的美观以及与周围环境的协调,转角杆挠度宜控制在12‰,在安装时宜不大于15‰。

=M・Y1N±≤Nn2Y2ib

t(2)

式中　Nb—螺栓承载力设计值;t—

M——法兰所受的弯矩;

Y1——最远螺栓中心到旋转轴的距离;N——法兰所受的轴向力;n——螺栓个数。

根据设计计算和实际工程测量,得出钢管杆受力变形的节点约在杆身全长的1󰃗4处(下导线横担向下115m),此处常为弯矩与剪力的合力点,该点是变形曲线曲线公式的拐点。因此在该点范围内不宜有套接或法兰连接形式。

由于钢管杆壁厚逐渐变化,需要分若干段,但又受到运输和热镀锌的工艺,每段杆段长度宜确定在10m左右,一基杆塔中间法兰不宜超过4个。

2　钢管的连接及焊接要求

211　钢管杆杆身焊接

在载荷作用下,钢管杆主要受横向弯矩和剪力的共同作用。焊缝在这种合力作用下,有效应力的折减系数较大,容易产生应力集中,所以杆身的横向焊缝对受力情况不利,应尽量避免横向焊缝的产生。需引起高度重视的是:由于现场焊接的客观条件较差,人为因素不宜控制,钢管杆的现场焊接对于电力线路的安全运行危害极大。其原因是多方面的,首先,钢管杆对接时因本身钢管段的重量和环境因素的影响,在现场往往无法理想对接,造成两段中心线不在一条直线上;其次,现场焊接工艺不能达到要求,只能外表焊接,内壁无法处理,对钢管杆的刚度影响较大;第三,对接焊接的防腐处理较困难,特别是内壁,很容易产生腐蚀,而影响钢管杆的强度。根据安装及运行的安全性要求,钢管塔严禁现场焊接。

3　一般安全要求

(1)挂线点要求

由于钢管杆挂线点一般情况下都是在厂家加工时直接把挂线板焊接在横担头部(架空地线挂线板焊接在杆顶),不是采用螺栓连接,线路在长期运行中,挂点连接处经常摩擦,镀锌层容易被破坏而导致腐蚀,挂板调换相当困难。因此在设计时,在正常计算值确定的挂线板厚度的基础上,加厚2mm,主要是提高防腐性能,另外应考虑检修孔或是否考虑双挂点等问题。

(2)横担的处理

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华东电力

2003年第12期

220kV无人值守变电所改造

胡建音

(无锡供电设计研究院,江苏　无锡　214001)

摘　要:针对无人值守变电所已从35、110kV扩大到220kV,无锡供电设计研究院以“因陋就简、因地制宜,因势利导,节约投资”为设计标准,进行220kV无人值守变电所改造设计。介绍了3种典型的改造设计方案,包括改造二次接线,增加RTU的方案;采用综合自动化系统的方案和更换部分二次设备、增加RTU的方案,分别介绍了各方案对二次设备、远动和通信部分的改造内容。关键词:220kV变电所;无人值守变电所;改造

中图分类号:TM　　文献标识码:B　　文章编号:100129529(2003)1220034203

　　随着电力改革的进一步深化,越来越多的供电部门正积极开展变电所无人值守的实践,无人值守变电所的电压等级已从35、110kV逐步提高到220kV。目前,无锡供电设计研究院结合各220kV变电所的实际情况,在保证电网安全、稳定、经济运行的前提下,以“因陋就简,因地制宜,因势利导,节约投资”为设计标准,进行220kV无人值守变电所改造设计。

二次回路变动也小,是最方便、经济的改造方案。高浪变无人值守改造就是以此种方案考虑,改造总投资为104万元。111　二次设备部分改造工程保留控制屏,除增加一套电度量综合采集装置、一套35kV备自投装置和一面通讯

管理机屏外,二次部分不再增加新的屏柜,仅对相关的控制、信号回路进行改造,使其满足无人值守要求。

为了保留变电所的当地功能,在控制屏上增加断路器远方󰃗就地切换开关,并将控制屏上的光字牌更换为带接点的光字牌。

由于变电所内除信号系统使用电磁型继电器外,其余的保护均采用了微机保护装置,故继电保护及自动装置的二次接线作如下改造:

(1)信号及公用设备部分中的信号继电器更换带电复归的信号继电器。

(2)对于i1000型微机故障录波器,通过硬接点将有关信号上传。

(3)主变为LFP2900系列变压器微机保护成对于钢管杆比较高或是交跨杠,根据需要可设置休息平台,在悬挂点以上部位杆身可装设双面爬梯;特别是悬挂点上部钢径超过80cm,最好装设双面爬梯,以提高杆上作业人员的安全可靠性。

参考文献:

沈忠侃1钢管式电力及照明杆塔结构设计手册1北京:中国电力出版社,20011收稿日期:2003208221

作者简介:沈才元(19662),男,院长,高级工程师,从事电力系统及其自动化、输变电设计方面的技术研究工作。

[1]

无人值守的改造涉及到一次设备及二次设备的改造,由于一次设备的改造费用较大,改造时间长,短时间内完成无人值守的改造比较困难,故可先改造二次回路,结合其他技改工程进行一次设备的改造。现分别介绍3种典型的二次设备改造方案。

1　改造二次接线、增加RTU

对于运行时间短,设备较为先进、可靠的变电所,其无人值守改造可利用全部原有的保护、控制、远动RTU设备,增加一定的RTU屏来满足四遥功能,并经通信口上传至调度或监控中心。本方案只需改造二次回路中的部分接线,改造量小,　　横担与杆身连接也采用法兰式连接。直线杆

用<16mm普通螺栓,转角杆用<20mm普通螺栓。横担与杆身之间要设斜拉吊杆,目的是考虑安装、检修时工作人员的人身安全。符合电力线路安全工作规程要求,在杆上作业电工转移时不失双保险作用。吊杆安装必须满足导线最大风偏情况下导线间的电气安装距离,吊杆安装在横担上平面一侧。

(3)爬梯与休息平台

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