kV构架及基础计算书
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卷册检索号
TW865A1-2010-T0301
计 算 书
设计阶段: 施工图阶段
工程名称: 220kV(20kV)变电站标准化设计 户外AIS方案
计算书名称: 220kV构架及基础计算书
工程检索号: TW865A1-2010 卷册号: T0301
批 准 人:
审 核 人:
校 核 人:
计 算 人:
浙江省电力设计院
2010年 1 月 杭州 h
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220kV构架及基础计算书
一、 设计资料
1. 220kV构架资料
220kV连续跨10跨构架,构架高度14.5m,构架梁跨度13m,地线柱高为4m;构架梁为3相挂点,导线挂点高度为14.5m,平面外计算时偏角按5°考虑;地线挂点高度为18.5m,偏角按0°考虑。详见图一、图二、图三所示:
图一:220kV构架轴测图
图二:构架梁展开图h
图三:挂线点位置示意图
2. 220kV构架荷载资料
220kV主变间隔导线: LGJ-800/55,L=62m,v=38m/s(W0=0.9kN/m2),最大弧垂2.0m。
导 线 构 架 导 线 荷 载(kN) 备注(参考变电站出线荷载资料) 荷 载 状 态 水平拉力H1 垂直荷载 R
运行
工况 最高温度 9.77 2.57 出线垂直荷载2.38 kN
最大荷载 16.04 2.98 出线垂直荷载2.38 kN
最大风速 19.47 3.52 出线垂直荷载2.38 kN
最低温度 13.97 2.58 出线垂直荷载3.55 kN
安装工况 施工安装 14.02 2.59 出线垂直荷载2.38 kN
检修
工况 三相上人 20.44 3.10 出线垂直荷载2.38 kN
单相上人 23.91 3.36 出线垂直荷载2.38 kN
三相均挂阻波器,每相垂直荷载800+2x130kg=1060kg;最大风速时侧向风压150kg
安装时梁上人及工具重2.0kN
梁自重按1.2 kN /m计算 h
3. 场地条件
地震抗震烈度6度,建筑场地类别Ⅰ类;地面粗糙度为B类,基本风压为0.90kN/㎡(地面粗糙程度按B级考虑)。
二、 风荷载计算
1. 避雷针风荷载计算
避雷针详图见图四所示,据《变电构架设计手册》(以下简称《手册》)公式3-2
风荷载标准值: K=ZSZ0 (kN/㎡)
图四:避雷针受力示意图 h
1) 第一段计算:h
a) Z=2.0 (查《手册》3.1.3.5条 5.风振系数,下同)
b) 中心标高H=28.5+2.5/2=29.75m ,按B类场地粗糙度查得风压高度变化系数(查《手册》表3-5,下同):
Z=1.34+)34.142.1(25302575.29=1.416
c) Z0d2=1.416×0.9×0.0422=0.002;故体形系数S=1.2(查《手册》表3-2,下同)
d) K=ZSZ0=2.0×1.2×1.416×0.9=3.06 kN/㎡
e) 沿高度方向线荷载:q1=K×d=3.06×0.042=0.13 kN/m
f) 第一段中点处集中力:Q1=q1×2.5=0.33 kN
2) 第二段计算:
a) Z=2.0
b) 中心标高H=26.0+2.5/2=27.25m ,按B类场地粗糙度查得风压高度变化系数
Z=1.34+)34.142.1(25302525.27=1.367
c) Z0d2=1.367×0.9×0.0832=0.008[0.002,0.015],
故体形系数S=1.2-)6.02.1(002.0015.0002.0008.0=0.92
d) K=ZSZ0=2.0×0.92×1.367×0.9=2.26 kN/㎡
e) 沿高度方向线荷载:q2=K×d=2.26×0.083=0.19 kN/m
f) 第二段中点处集中力:Q2=q2×2.5=0.48 kN
3) 第三段计算:
a) Z=2.0
b) 中心标高H=23.5+2.5/2=24.75m ,按B类场地粗糙度查得风压高度变化系数
Z=1.25+)25.134.1(20252075.24=1.336
c) Z0d2=1.336×0.9×0.1272=0.019>0.015,
故体形系数S=0.6
d) K=ZSZ0=2.0×0.6×1.336×0.9=1.44 kN/㎡h
e) 沿高度方向线荷载:q3=K×d=1.44×0.127=0.18 kN/m
f) 第三段中点处集中力:Q3=q3×2.5=0.45 KN
4) 第四段计算:
a) Z=2.0
b) 中心标高H=21.0+2.5/2=22.25m ,按B类场地粗糙度查得风压高度变化系数:
Z=1.25+)25.134.1(20252025.22=1.291
c) Z0d2=1.291×0.9×0.1682=0.032>0.015故体形系数S=0.6
d) K=ZSZ0=2.0×0.6×1.291×0.9=1.39 kN/㎡
e) 沿高度方向线荷载:q4=K×d=1.39×0.168=0.23 kN/m
f) 第四段中点处集中力:Q4=q4×2.5=0.58 KN
5) 第五段计算:
a) Z=2.0
b) 中心标高H=18.5+2.5/2=19.75m ,按B类场地粗糙度查得风压高度变化系数
Z=1.20+)20.125.1(5.17205.1775.19=1.245
c) Z0d2=1.245×0.9×0.1942=0.042>0.015故体形系数S=0.6
d) K=ZSZ0=2.0×0.6×1.245×0.9=1.34 kN/㎡
e) 沿高度方向线荷载:q5=K×d=1.34×0.194=0.26 kN/m
f) 第四段中点处集中力:Q5=q5×2.5=0.65 kN
6) 避雷针各段风荷载参数一览表:
Z S Z 0(kN/㎡) K(kN/㎡) q (kN/m) Q (kN) d(mm) iI
(cm4)s
第一段(2.5m) 2.0 1.2 1.416 0.9 3.06 0.13 0.33 42 9.453
第二段(2.5m) 2.0 0.92 1.367 0.9 2.26 0.19 0.48 83 93.561
第三段(2.5m) 2.0 0.6 1.336 0.9 1.44 0.18 0.45 127 357.14
第四段(2.5m) 2.0 0.6 1.291 0.9 1.39 0.23 0.58 168 1003.117 h
第五段(2.5m) 2.0 0.6 1.245 0.9 1.34 0.26 0.65 194 1800.076
7) 避雷针第五段底端弯矩、轴力、剪力值(均为标准值):
M针K=Q1×11.25+ Q2×8.75 +Q3×6.25+ Q4×3.75+ Q5×1.25
=0.33×11.25+ 0.48×8.75 +0.45×6.25+ 0.58×3.75+ 0.65×1.25=13.71 kN m
N针K=2.9 kN(自重)
V针K=Qi=0.33+ 0.48 +0.45+ 0.58+ 0.65 =2.49 kN
2. 地线柱风荷载计算
a) Z=2.0
b) 标高为14.5+4/2=16.5m ,按B类场地粗糙度查得风压高度变化系数
Z=1.14+)14.12.1(155.17155.16=1.176
c) Z0 d2=1.176×0.9×0.2732=0.08>0.015故体形系数S=0.6
d) K=ZSZ0=2×0.6×1.176×0.9=1.27 kN/㎡
e) 沿高度方向线荷载:q地柱K=K×d=1.27×0.273=0.35 kN/m
f) V针K=0.35×4 =1.40 kN
3. 人字柱风荷载计算
a) Z=1.2
b) 标高14.5-4.5/2=12.25m ,按B类场地粗糙度查得风压高度变化系数
Z=1.00+)00.107.1(105.121025.12=1.06
c) Z0d2=1.126×0.9×0.2732=0.076>0.015故体形系数S=0.6
d) 标高10.00m以上时:K=ZSZ0=1.2×0.6×1.06×0.9=0.69 kN/㎡
标高10.00m以下时:K=ZSZ0=1.2×0.6×1 .00×0.9=0.65 kN/㎡
e) 沿高度方向线荷载:h
标高10.00m以上:q人柱K=K×d=0.69×0.273=0.19 kN/m(当为ø273钢杆)
q人柱K=K×d=0.69×0.377=0.26 kN/m(当为ø377钢杆)
标高10.00m以下:q人柱K=K×d=0.65×0.273=0.18 kN/m(当为ø273钢杆)
q人柱K=K×d=0.65×0.377=0.25 kN/m(当为ø377钢杆)
总上所述,构架10.00m以上及以下时线荷载差别不大,为方便计算均取构架10.00m以上值:
q人柱K=K×d=0.69×0.273=0.19 kN/m(当为ø273钢杆)
q人柱K=K×d=0.69×0.377=0.26 kN/m(当为ø377钢杆)
三、 出线横梁计算
1. 设计资料
➢ 计算简图及尺寸如图三所示,导线张力及竖向荷载见前页。
➢ 根据电气提供的荷载值,考虑最大荷载、单相上人两种工况下梁内力计算。
➢ 梁自重按1.2 kN /m计算,安装时梁上人及工具重2.0kN
➢ 三相均挂阻波器,每相垂直荷载800+2x130kg;最大风速时侧向风压150kG 。
➢ 本计算书型材截面特性均由“钢结构截面特性”软件算得,不再写详细计算过程。
➢ 查《手册》1.3.2条取[]=150。
2. 运行工况(取最大风速工况)
最大风速工况内力分析计算,按考虑主变进线侧挂线核算水平力时梁材料强度和考虑主变进线侧挂线及出线侧核算垂直力时梁材料强度。计算时假定各节点均为交接,为便于计算取阻波器挂点为各导线挂点,此时计算微偏于安全。
1) 上主材