关于变电站大跨度悬吊式管母设计、安装变形控制的探索
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【摘 要】西山750kV变电站工程位于新疆维吾尔自治区乌鲁木齐县萨尔达坂乡马家庄北侧。站址范围及四周均为草地，用地性质为草场。建设规模：本期建设2×1500MVA主变，750kV出线2回，分别至凤凰750kV变电站和东郊750kV变电站，220kV出线8回。本文介绍了大跨度、悬吊式、管母桡度变形控制措施和施工方案。
【关键词】大跨度 悬吊式 管母桡度变形
1工程概况
西山750kV变电站工程位于新疆维吾尔自治区乌鲁木齐县萨尔达坂乡马家庄北侧。站址范围及四周均为草地，用地性质为草场。建设规模：本期建设2×1500MVA主变，750kV出线2回，分别至凤凰750kV变电站和东郊750kV变电站，220kV出线8回。
750kV区设计采用一个半断路器电气接线，GIS一字型母线集中外置方式布置； 220kV电气主接线采用双母线双分段室外敞开式、大跨度悬吊式管母结构，间隔宽度为13m，分段宽22.5m，共23个间隔。 220kV管母总计256米，由4段64米6063-？250/230mm管母组成，如图1所示。为方便加工和运输，每段管母由4根16米管母通过？ 230/210mm内衬管焊接相连。西北电力设计院之所以采用此种结构，主要考虑是： 站址范围及四周均为草地，尽可能减小征地范围，减少工程征地协调难度和工程用地造价，以及对草地及周围环境的破坏。管型母线具有间隔长度较小、占地空间小、节省用地、布置简洁，有利于总平面布置、维护方便、电气性能好、投资少等特点。同时，因本站地处地震相对高发区、站区污秽较高，与支柱式管母相比管母支撑更稳定、运行更安全、绝缘子维护周期可适当延长。
2原施工方案
该工程220kV区管母总体采用分段吊装（共4段64米管母），自2014年9月10日第一段管母开始吊装。为保证管母桡度变形≤管母直径D/2（国家电网公司输变电工程标准工艺、设计均有规定要求）， 施工单位按照设计图纸要求措施：严格控制吊点位置、吊装前预拱。吊装完成后，经仪器检测，管母最大桡度超过了300mm，管母旁弯均超标，A、B、C三相桡度不一致，整体不美观，而且随时间的推移，第一、二周桡度变形增加较快！实际上，类似的问题在已竣工的库车、乌鲁木齐北750kV变电站早已存在！管母安装质量及工艺的好坏，将直接影响变电工程的整体工艺水平及下层隔离开关的安装，进而影响变电站的安全稳定运行！为此新疆电力公司组织设计院、建设部结构专家对此问题进行了专题研究，并要求施工单位重新测量：构架挂点高度、管母吊点实际位置、吊点绝缘子与管母实际倾斜角度，由设计院结构设计组重新建模计算，以寻找最佳管母安装方案。施工单位采用经过设计新建模计算后的安装方案，经多次反复试安装，改进效果仍然不理想！
3优化方案
为避免后续新建变电站管母出现类似问题，建设管理单位要求由我监理项目部牵头，组织设计、施工、管母生产厂家对此问题进行专项课题研究，以求找到最佳安装方案。因为我原来所学的专业为《金属结构与焊接》，而且我全程参与了本工程管母的安装全过程。监理项目部接受此项任务后，指定由我具体负责此课题的具体实施。我查阅了大量的相关资料，目前国内变电站悬吊式管母，跨度最大的是青海西宁750kV变电站工程，跨度61米 。该站采取的是吊装前预拱和在管母两端加载重物的方式，管母桡度变形勉强能控制在设计的要求范围内，但管母旁弯，A、B、C三相桡度变形整体不一致问题仍未解决！随后我查阅《结构力学》和焊接方面的相关资料，并与西北设计院结构专家共同进行了分析，结合全国其它跨度较大的悬吊式管母施工经验，提出以下设计、施工方案改进：
（1）管母设计选材上。建议采用单位材质重量较轻、弹性模量较大、线膨胀系数较小、抗弯性能更优的铝锰合金管母材料或稀土合金材料。
（2）结构上优化：1）改变管母截面结构，取得效果最明显。管母结构原设计方案：一般采用圆形厚壁空心结构（图2）。 更改后设计方案：采用圆形内铸十字肋板轻型结构（图3）。此类结构不但重量减轻，更重要的是管母刚性成倍加强，抗弯效果十分显著！2）适当增加内衬管的长度。较长衬管在增加连接接头的刚性同时，会因自身重量的增加引起管母桡度的增加；过短保证不了连接接头的刚性。因此，衬管长度的选择问题，需设计根据管母材质、管母跨度、吊点位置综合计算考虑。3）对跨度较大的管母，设计计算好需预拱的量，采用放样法精确预拱和焊接后机械定量预拱；对桡度仍然较大的管母，可适当采取两端配重方式，效果也较好。
（3）采取吊架多点吊装方案。对于跨度较大的的管母吊装，需加工吊架，每隔4-5米设置一吊点，采用吊架多点吊装方式也能较好解决管母吊装变形问题。
参考文献：
[1]《国家电网公司输变电工程标准工艺库》.2012版.
[2]《结构力学》.东南大学出版社.