变电站避雷针结构设计说明

变电站避雷针结构设计说明变电站避雷针结构设计说明 中国电力工程 顾问集团 东北电力设计院 2015 年年 7 月月 变电站避雷针结构设计说明变电站避雷针结构设计说明 批 准 审 核 校 核 编 写 XXX X 年年 XX 月月 I 目录目录 第 1 章 变电站避雷针结构型式 1 1 1 构架结构型式 1 1 2 避雷针结构选型 10 第 2 章 变电站避雷针设计 11 2 1 主要遵循的规范规程 11 2 2 技术原则 11 2 3 建议措施 12 1 第第 1 章章 变电站避雷针结构型式变电站避雷针结构型式 1 1 构架结构型式 变电站避雷针主要有构架避雷针及独立避雷针两种 构架避雷 针结构型式与构架一致 为保持全站钢结构外观一致 独立避雷针 结构选型亦与构架一致 综合目前国内外 220kV 及以上电压等级变 电构架的结构型式 主要有格构式钢结构及等截面普通圆钢管结构 两种 1 1 1 格构式钢结构 该结构体系由矩形断面格构式柱和矩形断面格构式钢梁组成 梁柱采用刚接 构架柱以自立式为主 格构式柱 梁又分钢管格构 式和角钢格构式两种 格构式结构的优点在于其整个结构均由热轧型钢或钢管组成 节点采用螺栓连接 杆件受力明确 单个构件自重小 制作 运输 及防腐处理方便 用钢量少 但由于杆件种类和数量较多 给现场 拼装带来许多不便 对安装机具及设备要求较高 现场拼装工作量 较大 同时 自立式格构式结构纵向宽度较大 为保证跳线的带电 距离 会增加间隔宽度 格构式钢管构架 构架柱采用矩型自立式钢管塔 钢管弦杆 2 钢管或角钢腹杆 构架梁采用矩形等断面格构式钢梁 钢管弦杆 钢管或角钢腹杆 格构式角钢构架 构架柱采用矩型自立式角钢塔 弦杆和腹杆 均采用角钢 构架梁采用矩形等截面格构式钢梁 弦杆和腹杆均采 用角钢 目前我院设计的 500kV 变电站中的 500kV 构架和部分 220kV 构架均采用这种结构 图 1 1 500kV 角钢格构式构架 3 4 图 1 2 500kV 角钢格构式构架 5 图 1 3 500kV 钢管格构式构架 图 1 4 750kV 钢管格构式构架 6 图 1 5 750kV 钢管格构式构架 图 1 6 钢管格构式结构 7 图 1 7 1000kV 钢管格构式构架 1 1 2 等截面普通圆钢管结构 该结构由 A 型普通钢管构架柱和三角形断面格构式钢梁或单钢 管梁组成 梁柱采用铰接或刚接 纵向设置端撑或侧身支撑 构架 柱采用普通钢管 钢梁弦材采用热轧无缝钢管 辅材采用角钢 柱 梁弦杆拼接接头采用刚性法兰连接 梁辅材与弦材之间采用螺栓连 接 安装 加工和运输方便 此种结构受力明确 目前 500kV 构架 多由 A 型普通钢管构架柱和三角形断面格构式钢梁组成 220kV 构 架一般由 A 型普通钢管构架柱和单钢管梁组成 对于此种 220kV 构 架 构件少 接头制作工厂化 安装速度快 从而减少安装费用 8 图 1 8 220kV 钢管 A 型柱构架 9 图 1 9 220kV 全钢管 A 型柱构架 图 1 10 500kV 钢管 A 型柱构架 10 图 1 11 500kV 钢管 A 型柱构架 图 1 12 750kV 钢管 A 型柱构架 11 图 1 13 750kV 钢管 A 型柱构架 图 1 14 1000kV 钢管 A 型柱构架 12 1 2 避雷针结构选型 避雷针结构与构架一致 构架采用格构式钢结构 避雷针采用 变截面格构式结构 构架采用等截面普通圆钢管结构 避雷针采用 变截面单钢管结构 管段间采用刚性法兰连接 格构式结构的优点在于其整个结构均由热轧型钢或钢管组成 节点采用螺栓连接 杆件受力明确 单个构件自重小 制作 运输 及防腐处理方便 但由于杆件种类和数量较多 给现场拼装带来许 多不便 对安装机具及设备要求较高 现场拼装工作量较大 单钢管结构 外观好 免维护 构件少 接头制作工厂化 安 装速度快 焊接工作量小 但连接部位均需焊接 避雷针振动对焊 接部位影响较大 13 第第 2 章章 变电站避雷针设计变电站避雷针设计 2 1 主要遵循的规范规程 1 变电站建筑结构设计技术规程 DL T 5457 2012 2 220kV 750kV 变电站设计技术规程 DL T 5218 2012 3 建筑结构荷载规范 GB 50009 2012 4 钢结构设计规范 GB 50017 2003 5 架空送电线路钢管杆设计技术规定 DLT 5130 2001 6 输变电钢管结构制造技术条件 DL T 646 2012 7 输电线路铁塔制造技术条件 DL T 2469 2010 2 2 技术原则 避雷针可采用格构式钢结构 钢管结构 钢管混凝土结构以及 钢筋混凝土环形杆结构 位于建 构 筑物顶部和高度大于 25m 的 避雷针 不宜采用钢筋混凝土环形杆结构 避雷针可采用独立基础 也可以附设在其它建 构 筑物的顶 部 当避雷针布置在其它建 构 筑物顶部时 应计算其对建 构 筑物的作用和进行连接设计计算 避雷针针管部分的管壁厚度不应小于 3 0mm 当针管与支架部 14 分的连接为螺栓连接时 应采用双螺帽 构架避雷针 独立避雷针设计应进行构件及连接计算 其最大 设计应力值不宜大于现行国家标准 钢结构设计规范 GB50017 规 定的钢材强度设计值的 80 当采用单钢管 含拔稍钢管 时 则 不宜大于 70 避雷针针尖部分的设计应力在标准荷载作用下不宜 超过 80N mm2 避雷针在正常使用状态下的变形 不宜超过下表规定的数值 避雷针支架的允许挠度值 项 次结 构 类 别允 许 挠 度 1 针尖部分不限 2 支架部分 格构式钢结构 钢管结构 钢管混凝土结构 钢筋 混凝土结构 H 100 H 70 在验算以承受风荷载为主的设备支架 避雷针以及中间构架的 柱顶变形时 可取最大风工况条件下风荷载标准值乘以准永久值系 数 0 5 作为正常使用状态变形验算的荷载条件 2 3 建议措施 2 3 1 钢材材质 避雷针应考虑其疲劳验算 钢材材质执行 钢结构设计规范 15 GB 50017 2003 中 3 3 中的相关要求 对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材 应具有常温冲击韧性的 合格保证 当结构工作温度不高于 0 但高于 20 时 Q235 钢和 Q345 钢应具有 0 冲击韧性的合格保证 对于 Q390 钢和 Q420 钢 应具有 20 冲击韧性的合格保证 当结构工作温度不高于 20 时 Q235 钢和 Q345 钢应具有 20 冲击韧性的合格保证 对于 Q390 钢 和 Q420 钢应具有 40 冲击韧性的合格保证 对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性 的合格保证 当结构工作温度不高于 20 时 Q235 钢和 Q345 钢应 具有 0 冲击韧性的合格保证 对于 Q390 钢和 Q420 钢应具有 20 冲击韧性的合格保证 同时 应适当降低避雷针最大设计应力值 2 3 2 连接法兰 对于钢管连接 建议采用有加劲肋的刚性法兰连接 2 3 3 焊缝质量要求 一级焊缝 插接杆外套管插接部位纵向焊缝设计长度加 200mm 套接杆段外套接头处 1 5 倍多边形外套管内对边尺寸加 200mm 范围内 的纵向焊缝以及对接杆身环焊缝 200mm 范围内的 16 纵向焊缝必须 100 焊透 并施行 100 超声波检查或 100