750kV超高压变电工程联合钢构架有限元分析及其优化设计.pdfVIP

甘肃省电叽工程学会2011年度获奖优秀学术论文集 750kV超高压变电工程联合钢构架 有限元分析及优化设计 王剑朱殿之张广平巩良 (甘肃省电力设计院，甘肃省兰州市730050) 【摘 要】介绍750kV超高压变电工程中750kV配电装置构架采用联合钢构架进行空间模型的 有限元分析及优化设计，通过选择构架的布置方式，利用空间分析的方法，初步优化结构受力体系， 确定梁柱的断面尺寸，达到结构优化、经济合理、加工安装方便的目的。并在甘肃某750kV超高压 变电工程中应用，取得了良好的经济效益和社会效益。 【关键词】750kV超高压；联合钢构架；结构选型；有限元分析；优化设计 1 前言 随着国家经济的快速发展和电压等级的不断提高。750kV国家级电网主干网架正在西北地区逐步 建设和大规模形成。我国电力建设水平与规模也正在与世界上其它先进国家电力建设逐步进行国际 接轨和同步发展。超高压电网建设已处于国际先进水平。 西北地区现有电网主要以330kV电压等级为主，随着750kV超高压电网的逐步建设，它将成为 未来西北地区电网的骨干网架，750kV变电工程作为电网的支撑和枢纽，对其进行研究和优化都显得 意义非常重大。 750kV变电构架承受荷载大，构架的大型化不可避免，需要研究750kV变电构架钢管结构的方 案。在750kV变电工程中，若要优化变电工程站的各项指标，必须优化750kV配电装置区的设计。 750kV联合构架是对750kV构架采用连续多跨联合，母线构架向进出线构架靠拢联合，形成巨型空 间框架。通过优化构架结构，进而减少其占地面积，降低工程造价，从而节约土地资源，达到可持 续发展的目标。 本文针对上述问题，采用联合钢构架进行空间模型的有限元分析及优化设计，通过选择构架的 布置方式，利用空间分析的方法，初步优化结构受力体系，确定梁柱的断面尺寸，达到结构优化、 经济合理、加工安装方便的目的。并在甘肃某750kV超高压变电工程中应用，取得了良好的经济效 益和社会效益。 2结构体系和控制工况分析 2．1结构体系概述 结构长84m。宽41m，最高56m。作为联合构架在各种受力情况下确定梁柱断面尺寸的有限元计算模 型。 750kV配电装置构架采用矩形变截面圆钢管格构式自立柱，矩形等截面圆钢管格构式梁，弦杆采 用法兰连接，节点采用螺栓连接，从而形成空间钢管结构。 14 2011·9甘煎·兰州 结构体系在方案设计时严格按照强柱弱梁．更强节点的设计思路。构件计算长度系数和允许长 细比均按照有关规范的规定取值。自立式格构柱的计算长度，随腹杆体系的布置而有所不同，腹杆 基本上由长细比控制，由于钢管最小回转半径比较大，因此采用钢管格构柱可使结构自重较小。由 于杆件少、节问大，使结构整体迎风面面积较小，承受的风荷载相对较小。自立式格构柱和矩形断 面格构式钢粱组合，使连接构造简单，还可加强构架整体抗侧刚度。 22控制工况分析 作用于构架的荷载主要有：结构自重荷载、导线张力荷载、冰荷载和安装检修临时荷载、大风 作用、温度作用及地震作用。导线张力荷载工况一般有覆冰工况，大风工况，低温工况，安装工况． 单相检修工况．三相检修工况等。在各种工况下．梁、柱、节点既要满足强度要求．也要满足变形 要求。经过空间分析计算，联合构架的强度和变形均需控制在规范规定的允许值以内。在用软件计 算时可以区分不同工况进行荷载效应组合，分别计算。确定最不利荷载组合，最终确定构架各个构 件的截面尺寸。 作用于构架的导线张力荷载资料如图i和表i。 ‘． 簧；『镶、 ，‘一 ’【． ≯事， -≈ ， t、≯ 围1联台构架结构受力图