特种钢在变电构架中的应用

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1、第２８卷第９期甘肃科技Ｖｏｌ２８Ｎｏ９２０１２年５月ＧａｎｓｕＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＭａｙ２０１２特种钢在变电构架中的应用１２王志慧，巩良（１．兰州职业技术学院，甘肃兰州７３００３０；２甘肃省电力设计院，甘肃兰州７３００５０）摘要：特种钢因其强度高、力学性能优异等特性，应用于电力行业变电站钢结构联合构架中。实践证明，特种钢在长跨度、大高度的联合构架中应用，比普通钢更有优势，能够显著地减小用钢量、简化加工安装、节约土地资源、降低工程投资。介绍了采用特种钢的构架在电力行业大型变电站

2、工程实践中的设计和应用。关键词：特种钢；变电站构架；应用中图分类号：ＴＭ６３着强度高、精确度高、可靠性好等诸多优点，加之具１特种钢在国内应用现状有很高的再循环实用价值，在国内的应用范围越来电力是关系国计民生的重要基础产业，随着我越大，例如大型工业厂房、变电站、桥梁、体育馆等工国经济实力的增强和变电站电压等级的提高，钢结程已经有了广泛的应用。构在电力工程中应用已经普遍，在节约土地资源的相比常见的普通钢而言，特种钢在普通碳素钢要求和电气工艺布置技术发展的同时，对变电站主里适量地加入了多种合金元素，使钢的组织

3、结构发要构筑物———构架也提出了越来越高的要求，包括生变化，从而在强度、刚度、韧性、可塑性、耐腐蚀等安全可靠性、用地面积、材料消耗量、综合造价、外观性能方面比普通钢更加优良，具体有以下几方面的等内容。特种钢因其强度高、力学性能优异等原因，优势。可以满足上述需要，于是逐步应用于电力工程中。１）强度高、刚度大、延性好、塑性变形能力强，目前特种钢材料在变电站构架中的应用技术已经发地震作用小。展得较为成熟，我省已有多个变电站采用特种钢材２）比普通钢材料能更好地满足跨度长、高度大料的构架。构架的形式包括焊接普通钢

4、管结构、格的要求。构式塔架结构、特种钢钢管梁柱结构、型钢结构，其３）具有优良的耐候性和可焊性，后者可提高焊中的特种钢钢管梁柱结构可以充分发挥钢材强度高接质量并降低焊接节点开裂的可能性。的性能，减少钢材用量和造价，提高变电站构架的极４）全部工厂化制作，便于加工、运输和安装，施限承载力。工周期短。在《钢结构设计规范》中建议钢管结构不宜采５）构架的构件简单且布置灵活，节省用钢量。用高强钢（ｆｙ≥３４５ＭＰａ），主要是考虑到目前国内对６）微量元素控制严格，热镀锌质量将得到良好钢管节点的试验研究工作主要采用的材料

5、大多是ｆｙ保证，外形美观免维护。≤３４５ＭＰａ的钢材，且屈强比不大于０８。但在电力近年来，由于节约土地资源的需要，以及节省用行业，国外采用高强特种钢材（如ｆｙ＝４２０ＭＰａ、ｆｙ＝钢量、降低造价的要求，特种钢在我国开始大量应５２０ＭＰａ等）的工程比较多，在我国也有部分３３０ｋＶ、用。实践证明特种钢应用于跨度长、高度大的工程５００ｋＶ大型变电站采用特种钢。作为未来钢结构的中，比普通钢更有优势，能够显著地减小用钢量、简发展方向，位于甘肃省兰州市的兰州南３３０ｋＶ变电化加工安装、降低工程投资。站工程首次大范

6、围地采用了特种钢，为电力工程特３特种钢在变电站构架中的应用实例种钢的应用推广和积累使用经验提供了实践基础和有益的尝试。３１工程概况兰州南３３０ｋＶ变电站位于兰州市彭家坪镇，是２特种钢的优势甘肃电网的枢纽变电站。在初步设计阶段，考虑到钢材作为国家经济建设发展中的重要材料，有该站采用联合构架且联合程度复杂，为满足复杂联第９期王志慧等：特种钢在变电构架中的应用７１合状态下构架受力后的安全使用，以及满足８度抗基础。震设防烈度的抗震要求，经过钢材材料的比选和评变电站构架特点是柱高而断面细小，属于大柔审，决定全站

7、的构架采用特种钢。该特种钢采用美度结构，其受力主要以水平荷载为主，承受的主要水国材料与试验协会标准，钢号ＡＳＴＭ５７２－Ｇ６０，屈服平荷载是导线及地线的张力，其次是风力。构架同强度为４１５ＭＰａ，强度大于普通钢Ｑ２３５的７０％。初时按本期规模和最终规模分别进行计算，同时满足步设计完成后，设计单位与高校以该工程为依托做本期和远期受力要求。以往钢结构构架的研究针对了特种钢构架的科研工作。施工图设计阶段的构架普通钢材料，特种钢强度大于普通钢较多、添加的微组装透视图如图１所示，用钢量为２５１５ｔ；构架组装量元

8、素控制更严格。以该工程构架为依托，设计单完成后的照片如图２所示。位与兰州理工大学联合进行了科研研究，采用不同的软件对构架形式和材料规格进行了补充验算，取得了丰富的成果，为采用特种钢和复杂联合构架提供了坚实的理论依据。通过对联合构架结构形式的适当选择，采用空间分析计算软件，提高了构架的整体可靠度指标，减少了结构材料消耗量，在保证结构安全的前提下，综合用钢量情况，来确定梁柱材料的最优化断面尺寸。联合构架有限元分析模型整体应力如图３所示。图１构架