完善网架

完善网架（通用7篇）

完善网架 篇1

1 前言

江门市礼乐镇, 毗邻江门市区, 随着该区域经济的飞速发展, 该区域用电负荷迅速增长。而原主供该区域的两线路:文昌站10k V新民线和文昌站10k V市场线现状均不能满足所在区域内日渐增长的负荷需求。为提高供电可靠性, 满足区域内负荷发展的用电需求, 现计划将这两条线路进行环网设计, 完善网架改造。

2 项目建设的必要性和可行性

2.1 项目现状分析

(1) 该区域现有110k V文昌变电站, 容量为2×40MVA。 (2) 该区域现有文昌站10k V新民线和文昌站10k V市场线, 供礼乐镇负荷。 (3) 文昌站10k V新民线总装容量11640k VA, 负荷载率50.2%, 单辐射线路, 供电半径1.78km, 线路长度7.886km。 (4) 文昌站10k V市场线网架完善工程总装容量19845k VA, 负荷载率83.74%, 单辐射线路, 供电半径5.356km, 线路长度8.464km。 (5) 文昌站10k V新民线总装容量11640k VA, 负荷轻, 文昌站10k V市场线总装容量19845k VA, 以居民负荷为主, 负荷重, 负荷增长迅速, 两线路均为单辐射线路, 不能转供电。

2.2 项目建设必要性

(1) 由于该区域经济的飞速发展, 两线路现状均不能满足所在区域内日渐增长的负荷需求, 同时两线路均为单辐射线路, 不能转供电, 供电可靠性较差。 (2) 为提高供电可靠性, 满足区域内负荷发展的用电需求, 现计划将文昌站10k V新民线和文昌站10k V市场线进行环网设计, 完善网架。

2.3 项目建设可行性

(1) 由于原新民线部分线路导线截面小, 通过负荷小, 需要更换为JKLJYJ-150导线665米。 (2) 新建10k V电缆线路925米, 新建电缆分支箱2座, 柱上断路器1台。 (3) 新建2回电缆管沟665米, 电缆分接箱基础2座。

3 项目方案

3.1 10k V及以下电缆线路路径方案 (如图1所示)

3.1.1 电缆路径方案说明:

(1) 更换新民支线#08塔至#10杆及天风支线#01至#05杆线路为JKLGYJ-150导线, 恢复沿线负荷; (2) 在文昌站10k V新民线南安支线#6杆, 加装柱上断路器后敷设高压电缆FY-YJV22-8.7/15k V-3×300约550米至利生#01箱, 需顶管过江礼大桥; (3) 沿街道由利生#01箱敷设高压电缆FY-YJV22-8.7/15k V-3×300约100米至文昌北支#08杆; (4) 文昌北支#01杆沿街道敷设高压电缆FY-YJV22-8.7/15k V-3×300约250米至市场#01箱, 需顶管过礼乐路; (5) 在市场#02箱 (原有) 附近的10k V市场线电缆截断, 一段原电缆接入新建的市场#01箱, 另一段电缆中间接驳后接入新建的市场#01箱, 在这里将文昌站10k V新民线和文昌站10k V市场线进行环网。

3.1.2 电缆规格型号及敷设方式比选、保护管选型

(1) 电缆规格型号比选:工程采用的防蚁型交联聚乙烯电缆, 技术参数及载流量与普通交联聚乙烯电缆相当, 增加了防白蚁侵蚀功能, 价格较普通电缆只高2%, 性价比高。 (2) 电缆敷设方式比选:电缆敷设方式的选择主要依据电缆路径所经地段的地理环境和城市规划要求, 以及尽量方便运行维护, 保证供电安全可靠。结合本工程, 在部分地形情况特殊地段采用电缆沟设计;在穿越行车道路及部分地形受限路段采用顶管设计;其余地段均采用预埋管设计。 (3) 保护管选型比选:顶管材料采用φ160δ10mm MPP管, 行车道预埋管材料采用φ160δ4mm涂塑钢管, 非行车预埋管材料采用φ160δ8mm HBB管。以上电缆保护管型号均参考了《中国南方电网公司10k V和35k V配网标准设计》中标准模块的保护管选型, 满足电缆敷设及散热的要求

3.2 电缆设备选型

(1) 电缆选型:新建电缆采用FY-YJV22-8.7/15k V-3×300mm2防蚁型交联聚乙烯电缆, 技术参数:在40℃空气中单根敷设额定载流量为552A, 在25℃土壤中单根敷设额定载流量为486A, 参考外径86.7mm, 参考重量14.564吨/km。 (2) 电缆分接箱选型:电缆分接箱选型参考南网典设标准模块:主箱采用三间隔, SF6共箱式环网负荷柜, 三工位负荷开关 (CSG-10D-DF-L02) ;副箱采用四间隔;不带开关 (CSG-10D-DF-L06) 。

4 主要工程量

(1) 新建电气工程量:工程新敷设FY-YJV22-8.7/15k V-3×300mm2电缆共计925米;新安装一进二出带开关电缆分接箱共计2台。 (2) 新建土建工程量:工程新敷设2回φ160 (δ=8mm) HBB管共计120米;新敷设2回φ160 (δ=4mm) 涂塑钢管共计60米;新建2回φ160 (δ=10mm) MPP顶管共计415米, 新建电缆沟共计70米;新建一进二出带开关电缆分接箱基础2座;新建四回直线井共计8个, 电缆接驳井1个。 (3) 拆除工程量:拆除旧导线665米。

5 投资估算

5.1 文昌站10k V新民线和文昌站10k V市场线网架完善工程投资估算有关说明

可研估算编制是以《中国南方电网公司10k V和35k V配网南网典型造价》为基础, 根据工程设计方案中使用的典型设计模块和材料清册进行工程量计算, 并参考典型造价相关模块的造价方案编制工程投资估算。

5.2 工程投资估算汇总表

文昌站10k V新民线和文昌站10k V市场线网架完善工程投资估算总计为233.5444万元, 投资构成详见下表:

6 投资效果分析

线路改造后可改善线路走廊, 形成环网供电, 优化配网架构, 提升线路供电能力, 提高供电质量, 提高供电可靠性。

7 结束语

通过以上分析, 本项目建设是必要的, 项目的结线方案是合理的, 电缆路径走向符合电缆管线规划走向原侧 (东南向) , 且走向沿线具备施工条件;本工程投资估算约233.5444万元是合理的。

本项目可行性研究分析:方案可行, 具备施工条件, 投资合理, 建成设运后起到环网转供电的作用。

参考文献

[1]国家电力公司东北电力设计院.电力工程高压送电线路设计手册[S].中国电力出版社, 2002.

[2]南方电网公司10kV和35kV配网标准设计 (10kV架空线路标准设计) [S].2011.

[3]10kV配电工程设计手册[S].中国电力出版社, 2004.

网架腐蚀承载能力研究 篇2

太原市某游泳馆焊接空心球网架结构建于1986年,网架采用涂料敷盖法进行防腐处理,2000年对网架进行重新涂刷。因常年湿度大,通风不畅及腐蚀性气体等原因,造成网架构件出现不同程度的腐蚀。针对此网架结构进行杆件腐蚀深度的测试和分析。

2 杆件腐蚀状况

游泳馆内常年的相对湿度大于70%,在网架杆件的表面上有凝聚态的水膜。采用玻璃钢衬里防腐涂层的杆件,大部分呈块状鼓起,有的已剥落。拨开剥离状态的涂层,里面存积有凝聚态的水且杆件锈迹斑斑呈黑褐色。“蚀坑”面积大小不同,形状各异,腐蚀深度有的已穿透杆件壁厚。检查中发现无玻璃钢衬里涂层的杆件,涂层薄而均匀的腐蚀较轻;涂层厚且不均匀的腐蚀较重。有玻璃钢衬里涂层的杆件腐蚀程度比无玻璃钢衬里涂层的杆件腐蚀大。各类构件中被评价为CS级的标准为:面漆脱落(包括起鼓面积)对普通钢结构不大于15%,对薄壁型钢和轻钢不大于10%,底漆腐蚀面积正在扩大,易锈部位的平面可以见到麻面状腐蚀。

本次共检测上弦杆的数量为153;下弦杆为153;斜腹杆为170;竖杆为170;节点为334,总计杆件数量为980。按杆件的别类,评定腐蚀等级的统计结果如图1所示,各类杆件的CS(损伤严重,需要加固或更换)级占各类杆件总检测数量的69%～78%。采用测厚仪和直径测量仪对16根原设计钢管壁厚为t=5mm,直径为d=60mm的杆件进行检测,壁厚检测结果见表1。

mm

一般在设计涂层上要按10年～15年来考虑涂刷周期。法国埃菲尔铁塔涂刷普通红丹底漆平均13年一次,德国门斯登桥平均16年涂刷一次。此网架虽然在5年前进行重新涂刷,但涂层厚度的不均匀、流痕、橘子皮、刷纹、颜色浓淡不均等都降低了涂层的寿命。防腐涂层遭到破坏,凝聚态的水与金属材料的腐蚀就以电化学腐蚀的过程进行。金属锈层的膨胀导致防腐涂层鼓起、破裂和呈块状剥离;锈层和底部基体钢在大气中氧的作用下,锈层重新氧化成Fe3+的氧化物,在干湿交替的条件下,锈层加速钢的腐蚀,造成杆件腐蚀的面积和腐蚀深度逐渐扩展加深。金属腐蚀速度还与环境中的SO2,Cl-,S2-及尘埃等杂质关系密切,这些有害物质进入有缺陷的防腐涂层与杆件金属表面接触,形成封闭或开启的化学腐蚀环境,加剧了杆件的腐蚀速度。

3 A3(Q235)钢腐蚀速率与时间关系

根据符合标准的碳钢(A3)材料的第一年暴露数据,按照ISO09233对我国七个地区大气腐蚀性见表2。

暴露1年的碳钢的锈层疏松[1],锈层中存在着较多的孔洞和裂纹,不能起到对基体的保护作用;暴露2年的碳钢是疏松多孔的块状锈层[2];非耐候钢的4年暴露腐蚀率[3]为15μm/年～200μm/年,环境影响极为明显。对非耐候钢,污染情况下湿热条件的长远影响非常大,会造成特别严重的腐蚀。对4种钢在沈阳污染地区腐蚀随时间变化关系进行了调查与分析[4],指出碳钢和低合金钢,危害最大的污染是氧化硫及氯离子。湿热条件在短期里对腐蚀的影响并不大,但长期暴露危害作用非常大,如果同时存在污染,更会造成很严重的腐蚀。提出了碳钢的腐蚀随时间(年)的变化关系为:Δw=38.7 t0.597。

这里把相关文献[1]～[5]的大气常规环境下的A3(Q235)腐蚀状况数据绘成图2。诸如化工厂、烟厂、游泳馆、煤棚等,腐蚀环境远远超过当地的平均大气环境,其对钢材的腐蚀速率十分显著,如本次检测的游泳馆建筑。根据本次的检测结果,本次新建项目建议碳钢的腐蚀深度与时间的关系如下:Δw=86.3 t0.909(单位为μm)。

4 不同腐蚀情况下的结构承载能力计算分析

强腐蚀环境下腐蚀的结果直接造成网架构件有效截面削弱,特别是管状截面的钢结构,因管壁较薄,其腐蚀的损伤及其累积效应更为突出。针对新建网架,在设计载荷作用下,考虑腐蚀造成杆件壁厚减少来分析其对结构的影响。各类杆件壁厚平均减小0.5 mm,1.0 mm,1.5 mm,2.0 mm等情况,分别在ANSYS程序中进行计算可得相应变形和杆件屈服分布等情况。

计算结果表明,随着杆件壁厚的减小,网架的最大位移、最大应力增加明显,屈服杆件的数量增加很快,当壁厚减小从1 mm变到2 mm时,超过屈服强度的杆件数从178变到734,占总杆件比例的16%。由屈服杆件的分布图可见,随管壁厚的减小,进入屈服状态的不同类型杆件数量变化不同。壁厚减小1 mm时,屈服的下弦杆数量增加快,当壁厚减小2 mm时,屈服的腹杆数量增加快,这与设计的杆件壁厚有明显的关系,使用过薄的管壁对防锈很不利。

5 腐蚀环境下的网架非线性反应

因腐蚀导致网架杆件的应力超过屈服强度,将引起结构较大的非线性反应。以壁厚减小2 mm为例,若考虑材料的非线性特性,即材料的屈服强度为235 MPa,切线模量为6.18 GPa,对F区网架结构进行非线性分析。图3为结构的最大位移随载荷的变化关系,位移的变化明显地表现出由线性进入非线性的特征,使结构的整体位移大为增加,由不考虑非线性效应的136 mm增到351 mm,屈服的杆件由734根增到992根,已占到总杆件的1/5,对应的变形云图如图4所示。由于结构的腐蚀,其强度和刚度降低的同时,部分杆件进入屈服阶段,使结构产生更大的变形,反之,因大变形又使屈服杆件的数量增加,这种几何非线性和材料非线性的耦合作用,使结构承载能力大为降低或发生倒塌。

建议高腐蚀性环境下的网架结构设计,应确定材料相应的腐蚀速率,进行不考虑锈蚀下的网架设计和相应腐蚀情况下的网架验算,通过调整相应杆件截面,达到设计目标。

6 结语

提出了高腐蚀环境下普通碳素钢的腐蚀速率公式。腐蚀情况下的网架非线性检测和计算分析表明,几何和材料非线性的耦合作用,将促使结构变形增大。建议针对高腐蚀的使用环境,确定材料相应的腐蚀速率,进行不考虑腐蚀下的网架设计和考虑腐蚀的网架验算,调整相应杆件截面以达到设计目标。

摘要：根据调查和检测结果,计算分析了网架杆件不同腐蚀深度下的承载能力和整体变形状况,腐蚀情况下的网架非线性分析表明,几何和材料非线性的耦合作用,将促使结构变形增大,提出针对高腐蚀性的使用环境,确定材料相应的腐蚀速率,进行不考虑腐蚀下的网架设计和考虑腐蚀的网架验算,调整相应杆件截面以达到设计目标。

关键词：网架,腐蚀,承载能力

参考文献

[1]张全成,吴建生,陈家光,等.暴露1年的耐大气腐蚀用钢表面锈层分析[J].中国腐蚀与防护学报,2001,21(5):297-300.

[2]杨晓芳,郑文龙.暴露2年的碳钢与耐候钢表面锈层分析[J].腐蚀与防护,2002,23(3):97-101.

[3]侯文泰,于敬敦,梁彩凤.钢的大气腐蚀性4年调查及其机理研究[J].腐蚀科学与防护技术,1994,6(2):137-142.

[4]王振尧,郑逸苹,于国才,等.钢在污染环境中的大气腐蚀[J].腐蚀科学与防护技术,1999,11(5):306-308.

多曲面悬挑网架施工技术 篇3

关键词：网架,锚栓安装,钢柱制安,台模

1 工程概况

高平市体育中心体育场看台网架结构为正四角锥、空心球—管焊接结构。网壳投影面积约5 500 m2，采用厚皮圆钢管独立柱多点支撑。支撑柱两排，网架前后悬挑，呈多变曲面，曲面最高点标高+29.000 m，最低点标高+21.471 m，球坐标不一，杆件规格尺寸甚多。

2 施工难点及其分析

1)锚栓成型式安装技术;2)厚皮管圆柱加工技术;3)光谱试验的应用;4)错落有致的台模架搭设技术;5)计算机模拟杆件与球节点的相贯量、经验数据加减、全站仪测量定位技法、单面施焊双面成型技法、高空散装法，消除焊接应力的施工工艺。

3 施工方案确定

从锚栓安装、钢柱制安到网架成型施工组织一体化。根据多变曲面错落有致地搭设符合曲面的台模，结合全站仪打点定位测量技术，采用高空散装及三向定点拼装工艺，按先成片后定支座、先中间后向四周扩散的拼焊，以减少焊接残余应力。应用单面施焊双面成型的焊接技法，网架焊接完毕后采用间隔同步卸载法卸载。

4 关键施工技术

4.1 锚栓的安装

多曲面悬挑网架钢柱锚栓的安装精确度对钢柱安装及网架支座的定位精确度有很大影响。用逐条安装法在安装现场操作，不易保证锚栓的垂直度及相互之间的尺寸要求，且积累误差大，也不易现场检测、复核、验收。为此对每个柱脚锚栓采用成型式整体安装法。

采用此办法施工分两个主要工序:

1)根据图纸要求柱脚锚栓的布置及锚栓间相对位置尺寸将已加工合格的锚栓组装成型。具体做法:a．制作成型模架。用8 mm厚钢板制作柱脚板模具，模具上按施工图要求的锚栓位置和尺寸开孔。孔径以刚好穿进锚栓为宜，不得大于锚栓直径0.2 mm。利用角钢做支架与上下两块模板组装成专用模架。b．在模架上安装锚栓后，利用钢筋将锚栓连接牢固，点焊成不变形结构。

2)安装分初装和校准两步，初装是在锚栓间钢筋未完全安装之前，经测量放线将成型栓体吊装安装支设到施工图要求的相应位置，并拉结临时固定。校正是在相应处钢筋安装完毕，模板支设加固完毕，并检查验收合格后，在水准仪和全站仪的检测下，校正到所要求的标高和精确位置，并用钢筋作电焊加固。安装校正准确定位用全站仪跟踪检查。准确定位前，模板支设及加固必须全部完成，经检查验收可靠后进行。

4.2 焊接圆钢管柱的制作安装

大体量悬挑钢架一般钢柱直接用型钢的不多，如高平体育场悬挑网架钢柱为508×30的圆形柱，材质要求为Q235B，柱体采用30 mm厚Q235B钢板，圆柱制作采用3 000 t液压冲压机冲压成型，自动埋弧焊内外施焊工艺焊接而成。

1)制作工艺流程为:板材检查→下料铣边→预弯→成型→合缝预焊→内焊→外焊→精整→校直→管体校圆→焊缝超声波探伤→平头倒角→测长称重。

2)定位焊用CO2气体保护焊，内外施焊采用自动埋弧焊，管体校圆采用校圆机，校圆机有内模滚和外模滚，在模滚与管体的滚动下将管体校圆，偏差控制在规范允许范围内。

3)钢柱安装采用汽车式起重机吊装，对高重钢柱安装时，在起重机的配合下拉结好临时缆风绳，并用水准仪和全站仪检测，通过调整锚栓上下螺帽校正钢柱的垂直度、柱基板标高和准确定位。并在二次浇筑部位，沿柱基板周围四个方向支设垫铁。检测复查准确无误后方可摘吊车钩。为了保证钢柱柱基的二次浇筑质量，采用无收缩混凝土，自流平灌浆法施工。

4.3 焊接空心球的加工

1)空心球一般用热压工艺制作，首先将钢板下料后加热至850℃～900℃，这个温度区段属于钢材正火处理温度，加热后的坯模经过空气中自然冷却，保持钢材强度的同时能够保持良好的塑性和韧性，对钢材是有利的，但是加热温度超过1 000℃钢材易产生脱碳现象，除影响钢材的强度外同时影响焊缝质量。脱碳现象较严重时表面有麻点可以通过肉眼看到，不严重时表面几乎看不出迹象，解决这方面问题，通过对其做光谱试验来检验。经检验合格后的压制球壳，在车床上修切边缘及开设坡口，最后进行钢球的组对和施焊。

2)空心球的焊接方法:把组对好的空心球放在转胎上，用手工电弧焊施焊。壁厚大于16 mm的大型空心球焊接时用埋弧自动焊，先用CO2气体保护焊或手工电弧焊，小直径焊条打底，以保证在焊透的同时避免烧穿，然后用自动埋弧焊填肉、盖面。

4.4 网架拼安台模的搭设

1)台模设计。

根据符曲线的变换搞好台模设计。根据网架曲面形状和下弦球的空间位置，分区分段、分片设计不同标高的平台面，以便支设可调节下弦节点托，支撑下弦球。必须先通过验算三保证，即保证台模架有足够的强度、刚度和稳定性。采用换载计算法，验算看台梁板能否满足台模、网架及施工荷载作用，并绘制台模施工搭设图。

2)台模架的搭设施工。

a．根据台模搭设图布置杆件采用全站仪在网架下基面打点，并标注标高。b．台模搭设形成一个稳定体系过程中，必须采用软硬连接使台模架与已施工完毕的混凝土建筑可靠连接，以保证施工安全万无一失。c．台模架周边和台模架的高低差处必须搭设安全防护栏，挂设安全防护网。d．分区分片对台模上可调式下弦球节点托的位置进行再次检测和复核，并做好加固调整，方可进入下道工序钢球及杆件吊装安装。

4.5 网架杆件的制作

在杆件制作之前应做好三项准备:

1)技术准备:根据设计说明并考虑杆件的温度影响、焊接收缩量、相贯量等因素，确定杆件下料长度。利用计算机配料，以控制下料的损耗。杆件下料宜用机床下料，杆件长度的允许偏差应为±1 mm。下料后开设坡口，对加工场地、摆放场地、使用现场等作周密的规划和布局，由于杆件尺寸种类繁多，分类摆放，防止混杆和错杆。2)现场规划准备:根据工艺流程和现场场地，结合安装使用，对杆件从原材料堆放、喷砂、下料、检查验收、半成品放置、涂刷底漆、成品杆件放置，作合理布置。3)配备专业人员根据现场需求，检查、验收、摆放、管理、领用。按要求分区、分类，按标识摆放。

4.6 网架的高空散装法

1)依据先成片后固定支座、先中间后向四周扩展的拼装顺序，采用杆件三向定位球节点与现场测量相结合的放线定位技术。2)在中间区下弦球网格基准点，按图纸中钢球编号先将带杆件的钢球吊置于可调下弦球节点托上，用全站仪测量空心球定位基点，并用拉对角线尺寸的方法复核后，点焊牢固，形成下弦网格。以形成的下弦网格为基础，定位上弦球，上弦球采用空间三杆定点法，用导链吊装到位。形成锥体后，依次向四面扩展拼装。3)球与每个杆件头的连接焊口，采用3处定位，根据焊口直径大小，确定定位焊的焊缝长度，一般为20 mm～50 mm。在正式施焊前，必须清理好定位焊缝表面，并用砂轮机将焊缝头尾打磨与未焊坡口处成斜坡过渡，以便正式施焊时均匀焊透。4)复核定位及尺寸符合要求后，进行球—管接口的施焊。焊接遵循先下弦后上弦的焊接原则，在支座区域内的杆件与空心球节点焊接完成后再次复核检测，根据实际变形情况，调整柱帽杆件的下料长度，进一步消除焊接残余应力的集中，同时减少积累误差。焊接采用单面施焊，双面成型的焊接技法，完成球体与杆件的焊接。焊接完后清除表面并做好检查验收和按要求做无损探伤试验。5)卸载。网架拼装及施焊全部完成，经验收合格后，根据网架结构的情况和各支撑点的结构自重挠度值确定卸载方案，采用间隔同步卸载法，先卸高处后卸低处，防止个别支撑点集中受力，每次卸载不大于10 mm。

4.7 除锈、涂装

1)按照设计要求达到规定的除锈等级，“Sa”为抛射喷射，“St”为手工及机械除锈，“F1”为火焰除锈。钢球一般采用喷砂或抛丸除锈，经验收达到图纸要求的除锈等级后涂刷专用底漆到要求涂层厚度。涂装前表面锈蚀度等级和除锈等级按国标GB8923-88涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级规定执行。2)杆件底漆在杆件下料及开设好坡口且除锈验收合格后进行，底漆涂刷时在需用焊接的管头留100 mm长。在杆件组装，焊接质量验收合格，方可进行补刷涂层，补层应按规定的涂刷遍数分层补刷，涂层应完整，附着良好。面漆的涂刷必须在杆件和球体表面清理干净且底漆验收合格后进行，涂刷必须做到涂层均匀，无流坠，表面平滑。

5 质量安全控制措施

5.1 质量控制措施

1)编制详细的施工方案。

2)测量人员必须持证上岗。所用的测量仪器和钢尺必须统一，并经过计量检验合格。测量过程做好详实记录，认真填写不得任意涂改。

3)其他特殊工种必须持证上岗。为保证焊接质量，所有施焊人员必须经现场考核，全方位焊接技术过关，单面施焊双面成型施焊技法过关，方可实施焊接。

4)执行“三检”制度。

5)加强对材质的检验及验收，材质不清或不明的绝不能使用。

6)工序细节的控制和验收执行JGJ 7-91网架结构设计与施工规程、JGJ 61-2003/J 258-2003网壳结构技术规程、JGJ 81-2002建筑钢结构焊接技术规程、GB 50205-2001钢结构工程施工质量验收规范、JGJ 78-91网架结构工程质量验收评定标准、JG/T 11-2009钢网架焊接空心球节点的相关内容。

5.2 安全控制措施

1)贯彻相关的安全技术操作规程、严禁违章作业。2)搞好进场作业的安全培训与教育，作业中适时根据情况组织安全技术会议。3)用电设备必须安全可靠，线路绝缘，接地良好。4)进施工现场必须戴好安全帽，各工种必须配置相应的安全防护用品。

6 实施效果分析

采用此技术施工，缩短了工期，提高了效率，减少了危险且确保了结构造型和施工质量。由于场地限制只能采取此技术。经过测算采用此施工技术可以省去大笔大型机械费用，比现场外围制作高空拼装节约资金40万元。

7 结语

随着人民生活水平的提高和城市基础设施建设的发展，将建筑工程与艺术融为一体，以达到满足使用功能和美化城市的双重效果。特别是近几年来城市公共设施的完善和建设，许多公共场所采用造型独特的具有艺术美感的建筑结构，给施工单位带来很大的施工难度，大体量多曲面造型悬挑网架即是其中多见之一，因此对于这种类型的网架施工成为施工单位研究的重要课题。

参考文献

球形网架结构在会馆的应用 篇4

空间网架结构是随社会的进步而不断发展, 以其受力性能好、施工速度快、结构造型美观应用较为广泛。

现在许多小区的会馆屋面也专门采用螺栓球节点网架结构, 上铺彩钢夹心板。该结构的主要特点是空间工作, 传力途径简捷;重量轻、刚度大、抗震性能好;施工安装简便;网架的平面布置灵活, 屋盖平整, 有利于吊顶、安装管道和设备;网架的建筑造型轻巧、美观、大方, 便于建筑处理和装饰。

1设计荷载及应力值

会馆屋面螺栓球节点网架结构的设计考虑了结构恒荷载和活荷载的作用:上弦静载:0.5KN/m2, 上弦活载:0.5KN/m2, 下弦静载:0.1KN/m2。基本风压:0.5KN/m2, 基本雪压:0.45KN/m2。钢管管件的设计应力为:180N/mm2, 拉杆最大长细比<200, 压杆最大长细比<180。

2螺栓球网架节点的组成、材质及计算

(1) 组成:本工程的螺栓球网架节点应由螺栓、钢球、销子 (或螺钉) 、套筒和锥头或封板等零件组成 (网架节点如图1) 。

(2) 螺栓钢球宜采用国家标准《优质碳素结构钢钢号及一般技术条件》GB/T699-99规定的45号钢, 热锻;锥头和封板宜采用Q235B钢, 其材质性能应符合结构钢 (GB/T700-88) 的规定;套筒宜采用45号钢, 材质性能分别符合结构钢 (GB/T700-88) 和优质碳素钢 (GB/T699-99) 的规定;紧固螺钉宜采用40Cr冷拔高强钢丝制成, 调质处理;普通螺栓、支座及支托宜采用Q235B, 材质性能符合结构钢 (GB/T700-88) 的规定;焊接Q235钢时选用碳钢焊条 (GB/T5117-95) 规定的E43型焊条, 焊接45钢时选用碳钢焊条 (GB/T51177-95) 规定的E50型焊条。

钢球的直径可按下式确定:

为满足套筒接触面的要求尚应按下式核算:

式中:

D-钢球直径 (mm) ;

θ-两个螺栓之间的最小夹角 (rad) ;

d1、d2-螺栓直径 (mm) , d1>d2;

ξ-螺栓伸进钢球长度与螺栓直径的比值;

η-套管外接圆直径与螺栓直径比值。

ξ和η值应分别根据螺栓承受拉力和压力设计值确定, 其值可取ξ=1.1, η=1.8。

钢球直径应取两式计算结果中的较大者。

(3) 高强螺栓钢球宜采用国家标准40Cr钢, 符合结构钢 (GB/T3077-99) 的规定, 并应满足钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程 (GB/T1228-91) 规定中的10.9S级要求;

每个高强度螺栓的受拉承载力设计值应按下式计算:

Ntb-高强度螺栓的拉力设计值 (N) ;

Ψ-螺栓直径对承载力影响系数, 当螺栓直径<30mm, Ψ=1.0;当螺栓直径≥30mm, Ψ=1.0;

ftb-高强度螺栓经热处理后的抗拉强度设计值;对40Cr钢, 40B钢与20Mn Ti B钢, 取为430N/mm2, 对于45号钢, 取为365N/mm2。

Aeff-高强度螺栓的有效截面面积 (mm2) , 可按表1选取。当螺栓上钻有销孔或键槽时, Aeff应取螺纹处或销孔键槽处二者中的较小值。

受压杆件的连接螺栓, 可按其内力所求得的螺栓直径适当减小, 但必须保证套筒具有足够的抗压强度, 套筒应按承压进行计算, 并验算其开槽处和端部有效截面的承压力。

套筒外形尺寸应符合搬手开口尺寸系列, 端部要保持平整, 内孔径可比螺栓直径大1mm。套筒端部到开槽端部距离应使该处有效截面抗剪力不低于销钉 (或螺钉) 抗剪力, 且不应小于1.5倍开槽的宽度。套筒长度 (mm) 可按下式计算:τ=a+2a1

ds-销子直径 (mm) ;

a1-套筒端部到滑槽端部距离 (mm) ;

ξd0-螺栓伸入钢球的长度 (mm) ;

a2-螺栓露出套管长度, 可预留4~5mm, 但不应小于2个丝扣。

(4) 网架中的杆件宜采用高频电焊钢管或无缝钢管, 采用Q235B钢, 其材质性能分别符合结构钢 (GB/T700-88) 或优质碳素结构钢 (GB/T699-99) 的规定。杆件可采用锥头 (图3a) 或封板 (图3b) 连接, 其连接焊缝以及锥头的任何截面应与连接的钢管等强, 其焊缝宽度b可根据连接钢管壁厚取2~5mm, 封板厚度应按实际受力大小计算决定, 当钢管壁厚小于4mm时, 其封板厚度不宜小于钢管外径的1/5。

(5) 销子或螺钉宜采用高强度钢材, 其直径可取螺栓直径的0.16~0.18倍, 不宜小于3mm。螺钉直径可采用6~8mm。

(6) 通过以上计算, 会馆屋面的用钢量如下表:

注:上弦杆包括檀务、节点包含支托。

结束语:

该结构体系布置巧妙, 受力合理, 既能减轻结构自重, 又能增加会馆上空的使用空间, 充分体现了该球形网架的结构特点。

摘要：介绍了会馆屋面采用螺栓球节点网架结构体系, 其结构体系的基本组成、材质要求及节点计算的情况。

关键词：网架,螺栓球,高强螺栓

参考文献

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[3]JGJ 7-91, 网架结构设计与施工规程[S]北京:.中国建筑工业出版社.[3]JGJ 7-91, 网架结构设计与施工规程[S]北京:.中国建筑工业出版社.

[4]GB/T16939-1997, 钢网架螺栓球节点用高强度螺栓[S].北京:中国标准出版社.[4]GB/T16939-1997, 钢网架螺栓球节点用高强度螺栓[S].北京:中国标准出版社.

[5]JG10-1999, 钢网架螺栓球节点[S].北京:中国标准出版社.[5]JG10-1999, 钢网架螺栓球节点[S].北京:中国标准出版社.

平板型钢结构网架屋面施工技术 篇5

关键词：安装,网架,地面拼装,整体吊装,施工技术

螺栓球网架结构具有跨度大、重量轻、空间受力安全储备大、刚度大、整体性好、抗震性能好等优点, 普遍适用于大跨度、大空间的建筑结构中。目前体育馆、展览馆、影剧院、食堂、候车厅、飞机库、收费大棚等大、中型空间建筑物已广泛采用该结构。

1 工程概况

连霍国道主干线永登至古浪高速公路房建工程, 钢网架结构主要有中堡匝道收费站收费大棚、屯沟湾匝道收费站收费大棚、华藏寺匝道收费站收费大棚、华藏寺临时主线收费站收费大棚4个收费站大棚, 均为螺栓球网架结构, 建筑面积分别为:中堡匝道收费站900m2、屯沟湾匝道收费站900m2、华藏寺匝道收费站900m2, 华藏寺临时主线收费站800m2, 开竣工时间为2011年9月至2011年11月。为保证施工顺利进行, 施工过程中禁止社会车辆及闲杂人员通行。该平板型钢结构网架采用地面拼装、整体吊装的方法, 在保证施工质量的同时大幅缩短了工期。

2 施工技术特点

1) 钢结构构件均通过电脑模拟空间定位, 在工厂加工制作, 机械化生产运至工地就位现场拼装, 加工精度高, 便于现场安装;

2) 地面拼装, 整体吊装, 操作便捷, 施工安全, 可有效缩短工期;

3) 网架在拼装和吊装过程中充分考虑结构的稳定与变形, 受力均匀, 安装精度高, 质量可靠。

3 工艺原理

平板型钢结构网架屋面安装采用地面拼装整体吊装的方法, 选用汽车式吊车作为钢网架的吊装机械。施工时, 先在地面上按施工方案确定的位置拼装成整体网架, 再吊装到高空进行支点拼接与校正。所选吊车必须满足网架的几何尺寸和重量对吊车技术性能的要求, 并充分考虑网架在拼装和吊装过程中的稳定与变形, 以减少安装过程中的操作难度。

4 工艺流程及操作要点

4.1 工艺流程

工艺流程为:1) 施工准备;2) 钢结构网架加工制作;3) 测量放线、定位;4) 钢柱安装;5) 搭设操作平台;6) 网架拼装;7) 整体吊装;8) 围护系统的安装。

4.2 操作要点

4.2.1 施工准备

1) 技术准备首先要对网架结构进行深化设计并对设计图纸进行图纸会审, 满足加工制作和安装要求。经会审无误后, 确定施工方案, 尤其是对网架的整体吊装, 需通过计算并根据现场实际情况合理选择吊装设备和方法。施工前, 对各专业人员进行安全技术交底, 使其掌握技术操作要点和安全施工操作规程;

2) 物资准备钢材、焊接材料、高强螺栓、螺栓球、封板、椎头、套筒、金属压型板、涂装材料等原材料, 其品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求, 且进场前要根据《钢结构工程施工质量验收规范》 (GB50205-2001) 的要求进行全数检查;

3) 施工机具准备施工所需机具有:电焊机、砂轮切割机、气泵、电动铆枪等。施工测量用具有:经纬仪、水准仪、5m长钢卷尺、50m长钢卷尺、水平尺、游标卡尺、检查垂直度的靠尺、细钢丝、线坠等。

4.2.2 钢结构网架加工制作

1) 钢管下料采用机械剪切, 其偏差不得超过表1;

2) 检查切割面, 如发现有裂纹、夹渣、分层及大于1mm的缺棱不得使用, 按废料处理。此项工作由班组长和专职质量检查员负责;

3) 下料合格的管件、焊接封板、锥头其加工允许偏差不得超过表2;

4) 为保证焊接质量, 焊工必须持证, 由焊接工程师考核, 确认技术合格后方可允许参加加工焊接, 并对其焊接成果按设计要求进行超声波探伤检测;

5) 加工完成后, 进行喷砂防锈, 等级达到设计要求;

6) 涂装时应监测环境温度和相对温度, 一般温度在5~38℃之间, 相对湿度以不大于85%为宜, 涂装时构件表面必须无结露, 涂装后4h内应保护, 防止受雨淋;

7) 涂料、涂装严格按设计要求进行, 并保证涂层厚度;

8) 涂层附着力必须达到合格质量标准要求, 进行附着力测试, 涂层完整程度必须达到70%以上;

9) 涂装完成后, 由专职质检员和班组长进行测量, 并对构件贴上标记和编号, 标记和标号必须清晰完整;

10) 为了不使高强螺栓受潮生锈, 按杆件编号进行打包。把半成品杆件用塑料膜密封防止雨水淋浸。逐一清点数量, 做好入库清单。

4.2.3 测量放线、定位

1) 网架安装轴线 (即网架安装的基准轴线) 、支座轴线等应根据图纸要求进行轴线标注, 放线完毕后及时进行复测, 以保证各轴线准确无误;

2) 网架安装轴线标注 (包括安装辅助轴线标注) 和标高基准点应准确、醒目、牢固并经常进行复测, 以防变动;

3) 网架地面安装环境应找平放样, 网架各支点应放线, 标明位置与球号。安装前应安排好支点和支点标高, 既要使网架受力均匀, 还应注意支点支撑物的稳定性, 防止支点下沉。

4.2.4 钢柱安装

1) 支座地脚螺栓预埋

(1) 支座基础预埋螺栓轴线间距尺寸应严格按照设计要求定位复核;

(2) 预埋螺栓采用定位钢套板紧固定位, 确保每组中的预埋螺栓的间距尺寸、垂直度、预埋深度、外露丝口长度;

(3) 混凝土浇筑后, 在混凝土初凝时检查预埋螺栓组的位移偏差, 是否受振捣、胀模等因素影响, 如偏差较大须及时进行校正;

(4) 预埋完成后, 要对螺栓及时进行围护、标示, 做好成品保护, 预埋的地脚螺栓外露的丝口上涂抹黄油, 加设塑料保护膜保护。

2) 钢柱吊装

(1) 吊装前, 应按照《钢结构工程施工质量验收规范》 (GB50205-2001) 的规定对钢柱基础与预埋件进行检查验收;

(2) 钢柱吊装过程应按照《钢结构工程施工规范》 (GB50755-2012) 的规定进行。

4.2.5 搭设操作平台

1) 首先将原地面进行地基处理, 确保能够满足承载力要求后再搭设脚手架施工平台;

2) 按照网架施工要求采用局部搭设操作平台安装网架, 主要搭设位置;

(1) 支座四周搭设脚手架, 网架与支座连接时方便操作人员施工;

(2) 网架外边四周搭设脚手架, 在屋面板檐口、外包边及外装饰板施工时方便施工人员操作。

采用这种方法搭设操作平台, 可以减少交叉施工带来的不安全因素, 又能保证施工进度, 节约施工费用。

3) 操作平台使用钢管脚手架搭设, 采用48mm×3.5mm钢管, 杆纵距1.5m, 横距1.2m, 横杆步距2m, 在操作面大横杆下加设1个防止受力下滑的扣件, 操作平台上铺满一层50mm厚脚手板, 并在脚手架外设置1.2m高的防护栏杆;

4) 施工时, 满铺脚手板不得出现探头板。脚手架四周应设置安全防护网;

5) 为保证脚手架的稳定, 脚手架四周设剪刀撑。

4.2.6 网架拼装

1) 施工准备

(1) 安装前对网架支座轴线与标高进行验线检查, 轴线、标高位置必须符合设计要求和有关标准的规定;

(2) 安装前对钢柱支座地脚螺栓的材质及预埋位置进行复查, 做到符合设计要求和有关标准的规定;

(3) 对操作平台脚手架进行检查, 以确保安全;

(4) 对照图纸将相应编号的螺栓球与杆件放在相应的安装部位, 在地面做好杆件套筒、顶丝的安装。

2) 拼装工艺

(1) 起步单元的组拼。直接将单根杆件、单个节点拼装成网架, 在拼装过程中每个节点的位置都应测量复核。起步单元的网架拼装完成后, 立即进行自检, 保证所有节点处的螺栓紧固到位。进行定位电焊 (每个支座处焊接3点) , 以保证网架在后面的拼装过程中不产生位移。然后分别以起步单元为中心向两个方向同时拼装;

(2) 基本单元的拼装。起步单元以外的网架采用地面拼装。首先拼装小单元, 然后再总拼成网架, 拼装时把网架根据实际情况合理地分割成小单元体, 最后形成整个网架。首先选择1个上弦三角锥, 用1根上弦水平杆、3根腹杆和1个上弦球拼出1个符合设计要求的单元锥体。拼装时应将单元锥体节点球处的所有螺栓全部拧到位。拼完此锥体后应进行校正, 下弦矩形对角线误差不应超过1mm, 符合上述规定即为合格, 可以进行下一步施工。

(3) 网架的整体拼装。拼完单元锥体之后即可进行整体网架的组拼。首先按照设计要求安装下弦节点, 再安装水平杆件, 调整无误后拧紧螺栓。安装下弦节点球时, 为了防止网架下垂, 网架应预先起拱。起拱时, 在下弦节点球处用不同高度的支承钢管搭设临时支撑架来进行起拱。对于有起拱的位置其临时支撑架顶面应符合设计标高要求。

拼装完下弦杆件即可拼装上弦杆件, 利用已经拼装好的单元锥体进行拼装, 最后再安装斜杆, 经调整无误后拧紧螺栓, 这样就拼出一个完整的整体单元, 以此类推, 拼出整体网架。拼装过程中应随时校正尺寸, 确认符合设计要求后方可进行下一整体单元的拼装。

(4) 调整、紧固。网架安装时随时测量, 检查上、下弦网格尺寸及对角线, 检查网架纵横向长度及网架整体挠度。在临时支点拆除前进行调整, 调整后重新紧固网架高强螺栓, 并拧紧套筒上的定位顶丝。临时支点拆除时应注意各组支点同步下降, 在下降过程中幅度不要过大, 应该逐步分区分阶段按比例下降, 或者用每步不大于100mm的等步下降法拆除临时支点;

(5) 网架防腐涂装。在网架结构制作和安装前, 对网架各杆、球及构件隐蔽部位、结构夹层等部位提前补刷和涂刷防锈漆。

4.2.7 整体吊装

1) 吊装准备

网架吊装前应进行挠度检测, 挠度值应符合设计及规范要求。所有支座轴线、标高复测应达到设计要求。起重机械设备检查完好, 并上报起重工证, 所有用于本吊装工程的机械设备应到位;

2) 起重机吊装要求

(1) 采用3台起重机三机抬吊, 先由两台起重机将网架双机抬吊到高空, 另一台起重机站在第三面方向在高空进行接吊, 使网架平移到设计安装位置;

(2) 网架吊点位置、索具规格、起重机的起重高度、回转半径、起重量以及在吊装过程中网架结构的应力应变值均应详细验算, 并征得设计单位同意。现场起重机行驶道路是确保起重机吊装的安全基础, 吊装时路面承载力不低于150~200k N/m2。施工荷载 (吊装重量) 应包括网架结构自重、吊装索具重量和同网架一起吊上去的脚手架等的重量, 安装时动力系数取1.3, 采用多机抬吊时起重机额定负荷 (起重量) 应乘以折减系数0.75, 起重机的型号、吊钩起升速度应统一, 确保同步起升或下降;

3) 吊点及绑扎方式的确定

为了控制网架变形, 减小挠度, 吊点位置宜选在距钢网架两边1/3~1/4处, 本工程将吊点位置确定在距钢网架两边4m处。绑扎方式, 吊索应系在下弦球节点上, 不准吊在上弦球节点上。吊索与水平线的夹角应小于60°。

4) 起吊

(1) 试吊。将吊钩固定在网架吊点位置, 然后开始试吊。试吊1.5m, 撤除全部支点, 观察网架各部分受力情况。如有变形可以及时加固, 还应仔细检查吊装前沿方向是否有碰或挂的杂物或临时脚手架, 如有应及时排除。同时还应观察吊装设备的承载能力, 应尽量保持各吊点同步, 防止倾斜;

(2) 连续起吊。当检查妥当后连续起吊, 在保持网架平正不倾斜的前提下, 连续不断地逐步起吊钢网架, 该过程应避免大风天气;

(3) 逐步就位。网架起吊即将到位时, 可指挥吊车逐步降低起吊速度, 防止吊装过位。当柱底距离支座位置40~100mm时, 调整支座与基础两基准线达到准确位置, 指挥吊车下降到指定标高后停止, 开始安装中心支座, 连接中心支座四周杆件。支座杆件安装完毕, 确保安全后方可摘除吊钩;

(4) 挠度检测。用钢尺和水准仪测量钢网架结构下弦中央一点及下弦跨度四等分点处的挠度值。当测点的挠度平均值为设计值的1.12~1.15倍时为合格;当测点的挠度平均值为设计值的1.12倍时为优良。本工程通过挠度检测结果为优良;

(5) 防锈封孔。钢网架安装结束后, 应及时涂刷防锈漆。螺栓球网架安装后, 应检查螺栓球上的孔洞是否封闭, 应用腻子将孔洞和套筒的间隙填平后刷漆, 防止水分渗入, 使球、杆的丝扣锈蚀。

4.2.8 围护系统的安装

1) 檩条安装。 (1) 结构中檩条采用冷弯薄壁型钢构件, 此类构件轻巧细长, 在安装中容易产生侧向弯曲变形, 应注意采用临时木撑和拉条、撑杆等连接件使之能平整顺直; (2) 按蓝图设计要求焊接冷弯薄壁型钢构件, 在焊接前完成防腐处理, 焊接后对焊点进行检查并补刷防腐漆; (3) 檩条安装允许偏差见表3。

注:L为檩条的跨度。

2) 屋面板安装。 (1) 在安装屋面板时, 其板的侧向搭接缝应注意常年风向, 以逆风顺序安装使搭接缝为顺风方向。安装顺序为先自下而上, 后从左 (右) 至右 (左) ; (2) 屋面板安装时, 应防止踩踏在肋上使板局部变大, 相反, 如果在板接触檩条时不施加足够压力, 会导致屋面板收缩。因此安装屋面板应用间距测定器或弹线办法, 准确定位好屋面板防止出现扇形铺板现象; (3) 面板在屋脊处的板边应用撬杆工具将其上撬以利挡水, 在檐口处板边向下弯以利排水; (4) 普通压型板通过自攻钉直接与檩条固定, 但屋面板在室外热胀冷缩的作用下, 自攻钉孔壁会松动, 钉头下的防水垫圈也会老化, 因此, 应将自攻钉钉在波峰上以利防水。在檐口处, 风荷载有周边效应, 应在每个波峰的两侧波谷处再加设自攻钉以防风吸力作用下将板掀起; (5) 压型板的侧边与另一块板侧边之间搭接, 在搭接处应贴有防水密封条, 搭接缝应采用自攻缝合钉将板缝缝合; (6) 屋面板和墙面板安装的允许偏差见表4。

注:L为屋面半坡或单坡长度。

3) 泛水、包边的安装。泛水、包边的制作和安装质量直接影响到建筑物的细部观感和防水效果, 在现场安装时应遵循以下基本原则: (1) 对于脊线、檐口线等处的泛水、包边板在安装前应弹出基准线, 以使线条平直; (2) 所有外围护板之间的搭接边或缝, 外围护板与泛水、包边板之间的搭接边或缝, 都应针对搭接边加垫密封条 (胶) 或针对间隙缝填塞密封膏; (3) 泛水、包边板的固定连接应采用防水抽芯拉铆钉; (4) 屋脊处的屋脊板与屋面板之间必须加设阳堵头, 封住雨水不得进入室内, 且堵头四周均应考虑加用密封防水材料, 在檐口处, 屋面板与天沟间或檩条间必须加用阴堵头, 且堵头四周均应考虑加用密封防水材料。

4) 安装后的清理。 (1) 对网架结构、檩条结构凡因安装过程中用过火焰、焊接处必须仔细清理补刷油漆; (2) 对屋面应进行全面的清扫, 尤其是天沟内, 必须清除所有的切割金属屑和粉尘, 抽芯拉铆钉截头, 废弃的各种封密材料瓶、罐、烟头、垃圾等赃物, 否则会影响排水。

5 结语

中压配电网架结构优化的分析 篇6

关键词：中压配电网,网架结构,优化方式

配电网网架结构优化是将配电网络规划的方案在一段时间内根据负荷的不断变化而进行的调整, 这种调整是使整个规划的投入最小, 网架结构最合理, 使配电网既能够满足供电需求, 又满足发展需要, 同时也满足资源使用的最合理化。网架优化是多目标、多阶段, 需要多种方式多种手段共同作用才能实现网架结构的优化。

1 中压配电网架结构

一般我们把电力系统中二次降压变电站低压端直接或者降压后向用户供电的网络称为配电网络。它由架空线或是电缆配电线路、配电所或者降压变压器等组成, 目的是将电能安全、可靠、高效、合理地分配到相应的场所。

中压配电网络主要是向一个地区供电, 电压等级与供电范围较电力网小很多, 它在供电系统中属于末端部分, 直接影响用户的用电情况, 也直接影响供电网络经济性与高效性。同时, 中压配电网络能够敏锐地反映出用户的需求情况和使用特点, 主要从三个方面体现:1) 中压配电网处于城市中心与电力的集中供应地区。2) 供电的距离一般较短, 直接与用户关联。3) 供电的情况根据用户的需求而不同, 具有很大的差异性。

中压配电网的设计一般是按照满足峰值负荷确定的, 但是, 在配电中, 由于配电网络用户使用电力的差异性, 使不同的配电线路的负荷与功率都是不同的, 此种情况导致配电线路以及相应的配电设备的使用率大大降低。在实际的使用中, 配电网络的使用情况是较为灵活的, 如果通过人员的计算管理具有很大滞后性, 很难实现高效控制, 不能及时有效地做出决策判断, 改善网络的使用情况。而配电网网架优化规划则可在很大程度上改变这种情况, 将较高负荷转移到较低负荷的线路中去, 改变输电的质量与稳定性, 同时, 通过计算机的优化, 可以使网络快速的进行调节, 增加配电线路与相关设备的使用率。在输电线路发生故障时, 第一时间得到通知、判断, 在第一时间处理、恢复。因此, 配电网架结构优化可以减少停电、降低网损、提高供电质量, 是实施配电网自动化的一个重要环节。

2 我国配电网的现状及问题

近些年来, 随着国家电网建设力度的不断加大, 针对配电网的特点以及实际使用过程中的一系列问题, 建立了许多模型来进行配电网的分析研究。然而, 我国的网架优化起步较晚, 缺乏测量数据, 难以采取有效地措施进行改善, 同时我国的供电区域复杂, 规模巨大, 加大了优化的难度, 缩小了模型的适应性。在此种情况下, 如何选择适合我国的配电网优化模式, 既能安全、可靠、高效、稳定地输送电能, 又能使其经济利益最大化, 是我们面临的难题。

3 中压配电网架结构优化

配电网优化分析包括配电系统正常运作时的网架结构优化与故障情况下的网架结构优化。在正常情况下, 配电网的优化以增加网架线路及相关设备的使用率, 以及使各个线路的负载较为均衡为主, 同时提供更高的供电质量。而在配电网发生故障时, 网架结构优化则是快速寻找故障点, 并快速通过其它线路解决问题, 以求快速恢复供电。

3.1 配电网优化的原则

电压等级配置是配电网发展的宏观体现, 它决定了配电网的整体适应性, 以及规划变电站等电网结构。电压等级的合理配置能够全面提升配电网架的整体供电能力, 有效地降低工程的成本, 增加供电能力, 方便后续的维护, 也能增加企业的经济效益, 对于后期的电网建设能够提供良好的基础。

配电网的可靠性与稳定性是保证用户正常用电的前提, 当用户的电力需求随着发展不断加大时, 配电网的优化要能够满足用户的需求;当线路的负载增加时, 优化的线路可以将电能转移到低负载线路中, 增加线路使用率;当有线路出现故障时, 通过其它线路快速恢复供电。

配电系统应具有适应性。配电网是给一定区域的用户供电, 不同的地区用户的供电需求不同, 供电的特点不同, 以后的发展方式与模式也有所不同, 因此, 在优化网架时, 应根据不同地区的特点, 合理地进行优化, 除保证用户的供电需求外, 最大程度的使配电网的使用率增加, 供电能力增强, 适应不断变化的需求。

3.2 配电网架的优化内容

线路的构成, 对每个区域内的线路进行线路构成分析, 包括架空裸导线、绝缘导线、电缆等, 通过各个区域内的电力供应的需求和特点, 综合分析电力线路构成的使用率和合理性。

主干线路长度与线路的宽度。配电网是将降压变压器的低压端直接或者降压后送至用户使用, 则主干线的长度与宽度将影响供电的末端电压等参数, 也影响配电的可靠性以及线路的使用率。可以根据每个区域的不同, 分别进行不同长度和宽度的记录。

年限的分析, 配电网线路的年限是关系到供电稳定性的重要因素之一, 随着经济的发展, 供电需求的不断变化, 旧的线路能否满足要求, 能否对后期的电力发展提供保障是要考虑的问题。过载严重, 不能及时分流, 将会造成巨大的隐患。

3.3 网架优化方法

投资费用与发电费用优化方式。配电系统中前期优化常常以投资费用与发电费用来作为优化目标, 以求达到投资费用与发点费用的最小化, 此种方法充分考虑了前期的建设, 保证了前期电力的供应, 但是没有考虑不同区域内的线路以及相关设备的使用率情况, 同时, 没有在最大程度上保证供电的安全性与可靠性, 单纯的追求前期利益, 后期建设的优化较难进行。

投资费用与运行费用及可靠性优化方式。投资费用与运行费用的最小化, 充分考虑了日常运行中的问题, 充分考虑配电网建设与后期的网架结构优化的目的所在, 优化的效果上较好, 同时在后期的电网建设中, 能够提供一个较为理想的环境用来进行再优化。但是, 此种情况为了适应不同电网的特点以及变化趋势, 要经常进行优化, 优化费用较高。

多目标分别优化方式。此种情况是将优化的模型进行分级, 将每一级进行最优化, 从而确保目标的最优化。此种情况可以将配电网的不同优化方面综合考虑进来, 提供多种途径, 可以很据优化的重点内容, 着重进行优化, 从而使优化具有相当的适应性。此外, 优化还有其它的数学模型, 例如, 遗传算法模型等, 都是从不同的角度分析中压配电网架结构的优化情况。

4 总结

中压配电网的结构优化是电网现代化建设的重要部分, 也是提高线路和设备使用率的重要手段之一。配电网的结构优化关系到电网建设的成本问题, 也关系到后续运营时的安全、高效、稳定、可靠。配电网架结构优化成功将间接的提高电能供应质量, 提高经济效益, 促进社会经济的高速发展, 同时也是电力发展的必然趋势。中压配电网架结构分析, 为优化提供根本性的参考和决策性的意见, 是优化的重要环节, 也将有利于优化的顺利进行。

参考文献

[1]方向晖.中低压配电网规划与设计基础[M].北京:水利水电出版社, 2004.

[2]中国电力科学研究院系统所.20kV中压配电理论研究与工程实践[M].北京:中国电力出版社, 2009.

[3]王同文, 许文格, 管霖.电力网的网架结构优化规划方法[J].继电器, 2005, 6 (21) :66-67.

[4]侯德明.遗传算法在配电网的网架结构优化中的应用[J].中小企业管理与科技, 2009, (14) :23-24.

核心区配网网架建设改造思考 篇7

社会对电力需求不断的增长,工业、商业、金融、人民生产生活等各类社会行为对电力的依赖程度越来越高。随着电网建设的不断发展,配网发展滞后成为供电瓶颈的突出问题。哈尔滨市是黑龙江省省会和政治、经济、文化中心,东北地区重要的中心城市,国家重要的综合交通、通讯枢纽和现代物流、商贸中心,区域性金融中心,区域性科、教、文、体、卫中心,先进制造业基地和科技创新基地。在这样一座城市中,任何一场停电事故都是一场灾难,都会在社会上产生不良的影响。哈尔滨配网点多面广、设备陈旧,网络基础薄弱,配网极易发生事故。在旧的运行维护模式下,调度处于盲调状态,配网外部环境、网络联系复杂,事故处理中查找故障点、对事故隔离时间往往较长,影响了及时恢复供电的速度。按照配网发展的新要求,实现配网核心区域用户平均故障停电时间小于5分钟的目标,配网自动化的建设势在必行。核心区配电网点多面广、设备陈旧,网络基础薄弱,配网极易发生事故,该区域供电面积为16km2,区域范围内既是重要行政办公中心又有麦凯乐等商业广场,还包括28个一级重要用户。目前,核心区有13座变电站向核心区内供电,最大负荷为260MW,共有10k V公用线路110条。

1 核心区配网网架建设问题分析

1.1 上级电源供电能力分析

向核心区供电的2座110kV变电站配置三台主变,其余110k V变电站均配置两台主变,其中1座变电站的主变配置为非等容主变,变电站容量配置总体水平较为合理,10kV线路均能保障在变电站1台主变发生故障情况下进行负荷转带。核心区变电站10k V出线间隔利用率为90.23%。目前核心区110k V变电站的变电容量为473MVA,最大负荷为260MW,容载比达到1.82,由于核心区位于城市老城区范围内,负荷增长接近饱和,目前变电容量尚可满足负荷增长需求。随着负荷增长,110k V南岗变电站将重载运行,变电站负载率将超过75%,中央变和市场变负荷较轻,需要优化变电站供电范围,调整变电站负荷。

1.2 上级电源联络能力分析及主变N-1 校验

向核心区内供电的13座变电站中,联络点共计128个,其中包括各变电站站间联络点102个,变电站不用母线间的站内联络26个。站内联络过多会造成变电站一旦故障全停,故障停电面积过大,无法通过联络线路将负荷转移至其他变电站。此外,联络能力较低还导致有4座变电站在全停的情况下下级网络不能完全转移故障停电负荷。核心内变电站均有两台以上主变,对主变故障或检修的情况下进行“N-1”校验计算分析后得出后,在检修状态下(100% 负载)共有7座变电站不能通过主变“N-1”,不能完全依靠另一台主变转带全部负荷,需要靠下一级10k V拉手线路转移部分负荷,在故障状态下(短时130% 负载)共有6座变电站不能通过主变“N-1”,主要是因为变电站负载过重,需通过整理网架结构优化,切改变电站所带线路负荷,优化变电站供电范围。

1.3 核心区 10 千伏网架结构分析及线路“N-1”校验

城市配网核心区110条10k V公用线路中,包含纯电缆线路62条和混合接线线路48条(电缆长度比例大于50% 的混合线路共29条),其中103条实现联络,互联率达到93.64%,其中站间联络18条,10k V线路站间联络率为16.36%。目前,配电网核心区共有110条10k V公用线路中有7条单辐射结构线路不能通过“N-1”准则。占公用线路总数的6.36%,不能通过“N-1”的线路全部为单辐射结构线路。对110回线路进行“N-1”校验计算结果如下。具体110回线路“N-1”校验计算结果见附表。

表 1 核心区 10k V 线路“N-1”校验结果

2 核心区配网网架优化思路与方案

2.1 网架优化思路

充分利用现有设备资源进行网架构建,通过增设线路及变电站间联络,向目标网架过渡和发展。联络线路电源点优先取自不同变电站,特殊情况下可来自同一变电站的不同母线,在发生紧急状况时支撑电网安全稳定运行。主干线设2 ~ 3个自动化分段开关,将线路分成3 ~ 4段,每段负荷尽量均衡。对负荷分布不均匀、分段点设置不够、联络点设置不合理的环网线路进行优化,形成多分段、适度联络。轻载线路在不降低可靠性的前提下,考虑与相邻线路合并,提高设备利用率。对负荷密度较高的商业负荷集中区,考虑将现有单联络接线提升改造为双环网、多分段多联络等接线,以提高设备利用率以减少N-1方式下线路能力越限造成的限负荷运行。

2.2 网架优化方案

从整体优化网架结构思路出发,主要通过线路切改负荷、增加变电站间联络、保证故障负荷的有效转出方式实现核心区10k V网架优化。首先针对7条单辐射线路增加联络线,实现站间或站内单环网络,从而提高转带能力,使线路满足“N-1”准则,减小失电负荷 ;其次将秋林商圈的三个单环网络改为双环网络供电,均衡相关变电站主变利用率,大幅度提高该商业圈的供电可靠水平,最后结合老旧设备改造,将部分分段开关改造为联络开关,转移部分负荷,提高轻负载线路的负载率,实现网络结构优化,调整变电站供电范围。

3 小结