专利名称：750kv变电构架结构的制作方法
技术领域：
本发明有关一种变电架结构，特别是涉及750KV的变电构架结构。
背景技术：
750KV电压等级在世界上是一项成熟可靠的输电技术，已有近四十年的成熟运行 经验及设备制造经验。从上个世纪60年代开始，已有近十个国家建成了 750KV(735KV、 765KV)输变电系统。目前国内220KV、330KV、500KV等级的变电构架结构型式主要有以下几种焊接普 通钢管结构、高强度钢管梁柱结构、型钢结构、薄壁离心钢管混凝土结构、钢管混凝土结构、 环形截面钢筋混凝土杆结构。根据电气专业不同电压等级带电导线对地面和其它构筑物要 求保持的距离，750KV变电构架的跨度达到45m，导线挂线点高度42m，地线挂线点高度58m， 而且水平荷载大。对如此大跨度，高质点、荷载大的大柔度结构，如果仍采用目前500KV变 电构架常用的焊接普通钢管结构型式(该结构通常是由焊接普通钢管人字柱和格构式钢 梁组成)，存在以下技术缺陷(1)为满足承载力极限状态及正常使用极限状态验算要求，构架柱需采用大直径 钢管(约800左右)，钢材用量大，技术经济指标低。(2)构架柱采用大直径钢管，目前的国内加工技术适应性不能确定，不易于加工采 购，运输安装困难。(3)构架柱采用大直径钢管，结构外形粗壮，不美观。
发明内容
本发明为了解决750KV变电架结构的选型难的问题，提出了采用格构式钢管塔架结构。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种750KV变电构架结构，包含若 干构架柱，各构架柱呈直线排列，各构架柱之间通过构架梁相连接，其中构架柱采用自立式 矩形变断面格构式柱，构架梁采用矩形空间钢桁架梁；还包含若干母线构架柱，各母线构架 柱同样呈直线排列，各母线构架柱通过母线构架梁与各构架柱相连，母线构架柱采用自立 式矩形变断面格构式柱，母线构架梁采用矩形空间钢桁架梁。所述自立式矩形变断面格构式柱是钢管构成的具有矩形相对面的梯台形支架结 构。所述自立式矩形变断面格构式柱具有支撑部，该支撑部是由钢管构成的具有矩形 相对面的梯台形支架结构。所述自立式矩形变断面格构式柱更进一步包含有梁接部和尖部，该梁接部是由钢 管构成的供格构梁连接的正方体支架结构，该尖部是由钢管构成的正梯台形支架，其上设 置有地线挂线点。所述支撑部的其中两个相对的面为矩形结构，另外两个相对的面为梯形结构。
所述矩形空间钢桁架梁是由钢管构成的具有四个矩形面的矩形空间结构，其横截 面为正方形，该正方形与梁接部的正方形大小相同。本发明的有益效果为利用钢管形成的格构式支架替代了现有的人字柱架构，增 强了设备的承载力，能够满足750KV的输变电要求。另外，采用相对面为矩形的梯台形结 构，美观且易于施工安装。
图1为本发明的750KV变电构架结构的透视图；图2a 图2c为本发明中自立式矩形变断面格构式柱的主(后)视图、侧视图及 展开图；图3a 图3c为本发明中矩形空间钢桁架梁的主(后)视图、侧视图及展开图。
具体实施例方式请参见图1所示，本发明一种750KV变电构架结构，包含若干构架柱1，各构架柱1 成直线排列，各构架柱1之间通过构架梁2相连接，各构架梁2的设置的高度低于构架柱1 的高度。另外，还包含若干母线构架柱3，各母线构架柱3同样成直线排列，各母线构架柱3 的高度低于构架梁2的高度，各母线构架柱3通过顶部连接母线构架梁4与各构架柱1相 连。各构架柱1顶部设置有地线柱5。750KV变电构架的跨度要求达到45m，导线挂线点高度要求达到42m，地线挂线点 高度58m。故，构架柱1的高度至少为58m，地线柱5设置在构架柱1上58m处作为地线挂 线点(图中标示为地挂点高度)；构架梁2设置在构架柱1上的42m区域左右，于构架柱的 42m处设置导线挂线点(图中标示为挂点高度)；各构架柱1之间的直线距离为45m。构架 柱1和母线构架柱3之间的跨度为43. 5m，母线构架柱3的高度至少为27m，母线构架梁4 设置于27m高度左右的区域，于母线构架柱3上27m处设置母线导线挂线点(图中标示为 母挂点高度)。本发明的750KV变电架结构中构架柱1和母线构架柱3采用自立式矩形变断面格 构式柱，构架梁2和母线构架梁4采用矩形空间钢桁架梁，各个连接杆件采用铰接连接方 式。自立式矩形变断面格构式柱是由钢管组成的立体塔架结构，是一种空间桁架体系，采用 此名称定义主要是区别于变电架构中另外一种结构型式“组合式格构结构”。请参见图2a 图2c，其为自立式矩形变断面格构式柱的主(后)视图、侧视图及 展开图，自立式矩形变断面格构式柱是由四个支撑面的组成的塔式结构，包含有第一支撑 面A、第二支撑面B、第三支撑面C和第四支撑面D。其中，第一支撑面A和与之相对的第三 支撑面C结构相同，第一支撑面A是由第一格柱主杆7和第二格柱主杆8以及设置于两个 格柱主杆之间的若干格柱腹杆构成。同理，第二支撑面B和与之相对的第四支撑面D相同， 第二支撑面B由第二格柱主杆8和第三格柱主杆9以及设置于两个格柱主管之间的若干格 柱腹杆构成。第四支撑面D由第四格柱主杆10和第一格柱主杆7及设置于两个格柱主管 之间的若干格柱腹杆构成。本发明中的格柱腹杆与格柱主杆的设置方式和现有技术中的形 式是类似的，在此不再详细描述。重点在于，所有构成格柱主杆和格柱腹杆的主杆和腹杆均 采用钢管实现，主杆的规格要大于腹杆，格接位置均采用螺栓连接。
该自立式矩形变断面格构式柱自下至上按功能分为支撑部11、梁接部12以及尖 部13，梁接部12是由主杆和腹杆构成的正方体支架结构供格构梁连接，尖部13是由主杆和 腹杆构成的正梯台形支架，其上设置地线挂线点，供地线挂线点设置。而支撑部11的其中 两个相对的面为矩形结构，另外两个相对的面为梯形结构，在本实施例中，支撑部11于第 一支撑面A和第三支撑面C的部分是矩形结构，于第二支撑面B和第四支撑面D的部分是 梯形结构。梯形结构能够实现自立式的，替代现有的人字形柱，而整体采用钢管，满足了设 备对承载力的要求。当然，本发明中的母线构架梁3的功能仅为挂设母线，故只需要采用自 立式矩形变断面格构式柱的支撑部和梁接部的结构即可。故，本技术方案中的自立式矩形 变断面格构式柱也可以描述为具有矩形相对面的梯台形支架结构。当然，于格构柱1上同 样需要设置中间梁接部14与母线构架梁4进行连接，该中间梁接部14的梯形面中具有多 个与矩形面相同正方体支架结构供格构梁连接。请参见图3a 图3c，其为矩形空间钢桁架梁的主(后)视图、侧视图及展开图，该 矩形空间钢桁架梁是由钢管构成的具有四个矩形面的矩形空间结构，其横截面为正方形， 该正方形与梁接部的正方形大小相同，以方便对接。其主架构为四根弦杆，以及布置在各弦 杆之间的若干腹杆构成矩形空间结构，弦杆及腹杆均采用钢管，螺栓连接。本技术方案中格 构柱和格构梁主材拼接接头采用柔性法兰连接。格构式柱、空间钢桁架梁主辅材一般可选用钢管或角钢两种，本技术方案均选用 钢管，主要是从以下几方面考虑1)由于变电构架的主要设计荷载是风荷载，钢管风压体 形系数通常为0. 6，角钢体形系数1. 3，角钢结构采用交叉斜材时，挡风面积大于钢管单向 斜材，因此钢管结构风压体形系数是角钢结构的50%以下；2)格构式柱中主材及空间桁架 弦杆均为轴心受力构件，在每个节间各主轴计算长度一致，钢管横截面惯性矩各向同性，使 得设计最为合理；3)在截面面积相等的情况下，圆管的回转半径比角钢大20%左右，因此 在变电构架中采用钢管构件作为构架的承载结构相对于角钢构件具有明显的优势。根据现 有送电线路塔设计经验，钢管塔比角钢塔用量可降低10 20%左右，对大负荷高塔使用钢 管结构优势更明显。采用有限元结构计算分析应用软件STAAD/GHINA(2005版)对750KV变电构架进 行了空间整体结构分析计算，结果显示结构构件承载力极限状态及正常使用极限状态验算 均可满足规范要求，技术经济指标较优，故提请发明专利申请，以保护上述技术方案。
权利要求
一种750KV变电构架结构，其特征在于，包含若干构架柱，各构架柱呈直线排列，各构架柱之间通过构架梁相连接，其中构架柱采用自立式矩形变断面格构式柱，构架梁采用矩形空间钢桁架梁。
2.如权利要求1所述的750KV变电构架结构，其特征在于，还包含若干母线构架柱，各 母线构架柱同样呈直线排列，各母线构架柱通过母线构架梁与各构架柱相连，母线构架柱 采用自立式矩形变断面格构式柱，母线构架梁采用矩形空间钢桁架梁。
3.如权利要求1或2所述的750KV变电构架结构，其特征在于，该自立式矩形变断面格 构式柱是钢管构成的具有矩形相对面的梯台形支架结构。
4.如权利要求3所述的750KV变电构架结构，其特征在于，该自立式矩形变断面格构式 柱具有支撑部，该支撑部是由钢管构成的具有矩形相对面的梯台形支架结构。
5.如权利要求4所述的750KV变电构架结构，其特征在于，该自立式矩形变断面格构式 柱更进一步包含有梁接部和尖部。
6.如权利要求5所述的750KV变电构架结构，其特征在于，该梁接部是由钢管构成的供 格构梁连接的正方体支架结构，该尖部是由钢管构成的正梯台形支架，其上设置有地线挂 线点。
7.如权利要求6所述的750KV变电构架结构，其特征在于，该支撑部的其中两个相对的 面为矩形结构，另外两个相对的面为梯形结构。
8.如权利要求1或2所述的750KV变电构架结构，其特征在于，该矩形空间钢桁架梁是 由钢管构成的具有四个矩形面的矩形空间结构，其横截面为正方形，该正方形与梁接部的 正方形大小相同。
全文摘要
本发明一种750KV变电构架结构，包含若干构架柱，各构架柱呈直线排列，各构架柱之间通过构架梁相连接，其中构架柱采用自立式矩形变断面格构式柱，构架梁采用矩形空间钢桁架梁；还包含若干母线构架柱，各母线构架柱同样呈直线排列，各母线构架柱通过顶部连接母线构架梁与各构架柱相连，母线构架柱采用自立式矩形变断面格构式柱，母线构架梁采用矩形空间钢桁架梁，采用本方案，完全能够满足750KV输变电的承载力的要求，美观且易于施工安装。
文档编号E04C3/08GK101906896SQ20101023755
公开日2010年12月8日 申请日期2010年7月23日 优先权日2010年7月23日
发明者吴建平, 张颖, 连艳红, 陈静 申请人:中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司