CN103594988B - 500kV变电站管型母线挠度修正方法 - Google Patents

Abstract

500kV变电站管型母线挠度修正方法，它涉及一种管型母线挠度修正方法，以解决现有500kV变电站中由于管型母线挠度较大，影响管型母线隔离开关正常的分、合闸操作，而在电网的上层导线带电的情况下，无法更换管型母线托架，进而无法减小管型母线挠度的问题，修正方法的主要步骤是：步骤一、吊车与管型母线最小安全作业间隙的确定，吊臂与母线最小理论安全作业间隙确定，吊钩与母线最小理论安全作业间隙确定；步骤二、管型母线托架的更换；步骤三、管型母线托举后的挠度的校核。本发明用于变电站管型母线挠度的修正。

Description

500kV变电站管型母线挠度修正方法

技术领域

本发明涉及一种管型母线挠度修正方法，具体涉及一种变电站中上层导线带电作业情况下的管型母线挠度修正方法。

背景技术

在完整的电网安全运行中，管型母线是必不可少的设备，如，500kV配电装置管型母线采用外径为250mm、内径为230mm的户外支持式管型母线分相中型布置，因管型母线受自身重力及现场风力的作用，长时间后使管型母线下沉、挠度增大，并且原有管型母线托架长度0.6m，根本不能有效延缓管型母线挠度的增大，直接威胁管型母线下方设备的安全运行，需要更换长度为5米的管型母线托架，经现场实测，管型母线挠度约在320～380mm之间，远大于设计规程规定的“管型母线挠度应小于0.5D～1D(D为管型母线外径)”。已经影响管型母线隔离开关正常的分、合闸操作，严重影响了管型母线在运行中的安全性和稳定性，在电网运行中上层导线通常带电，上层带电导线与管型母线距离一般在7米范围内，通常管型母线挠度的修正是借助吊车及升降车，若在上下游之间停电修正管型母线挠度时，势必要造成±500千伏换流站直流线路孤岛运行，一旦出现问题，势必造成上下游电厂大容量电源电力无法输出，发电机停运的严重后果和重大的经济损失；若上层导线带电情况下修正管型母线挠度，工作人员的安全性又很难保证，甚至无法完成管型母线挠度的修正。

发明内容

本发明的目的是为解决现有500kV变电站中由于管型母线挠度较大，影响管型母线隔离开关正常的分、合闸操作，而在电网的上层导线带电的情况下，无法更换管型母线托架，进而无法减小管型母线挠度的问题，提供一种500kV变电站管型母线挠度修正方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的500kV变电站管型母线挠度修正方法是按照以下步骤实现的，

步骤一、吊车与管型母线最小安全作业间隙的确定

(1)、吊臂与母线最小理论安全作业间隙确定

最大过电压为2.2kV条件下，海拔高度及海拔校正系数Ka分别为0m和1.0时，对应的最小理论安全作业间隙为3.3m；海拔高度及海拔校正系数Ka分别为1000m和1.076时，对应的最小理论安全作业间隙为3.7m；海拔高度及海拔校正系数Ka分别为2000m和1.159时，对应的最小理论安全作业间隙为4.2m；

(2)、吊钩与母线最小理论安全作业间隙确定

最大过电压为2.2kV条件下，海拔高度及海拔校正系数Ka分别为0m和1.0时，对应的最小理论安全作业间隙为3.3m；海拔高度及海拔校正系数Ka分别为1000m和1.076时，对应的最小理论安全作业间隙为3.8m；海拔高度及海拔校正系数Ka分别为2000m和1.159时，对应的最小理论安全作业间隙为4.3m；

步骤二、管型母线托架的更换

在步骤一基础上确定吊车与管型母线最小实际安全作业间隙为4.5m～5m，将一定长度的管型母线等分成K节，管型母线上的吊点的个数为K+1，将两个竖直板与吊车副钩支撑滑轮转动连接，将吊车副杆支点连接架与吊车副杆支点通过螺纹连接件连接，吊车将管型母线托举装置起吊至管型母线上的预先顺次编号的第一吊点处，将杠杆插入通孔中使螺纹管转动，伸缩杆的移动带动副钩平台绕吊车副钩支撑滑轮转动，再将管母固定套转盘旋转至水平状态，上半圆环与下半圆环将管型母线的第一吊点固定，吊车将第一吊点抬起至与上层导线的距离小于7米而大于5米时，更换管型母线当前吊点处的托架，重复步骤二，顺次将其它吊点处的托架更换；

所述管型母线托举装置包括管母固定套、管母固定套转盘、副钩平台、伸缩杆和吊车副杆支点连接架，副钩平台包括水平板和两个竖直板，两个竖直板平行设置于水平板的下方并与水平板固接，管母固定套转盘设置于水平板上方并与水平板水平转动连接，管母固定套包括上半圆环和下半圆环，上半圆环的一端与下半圆环的一端转动连接，上半圆环的另一端与下半圆环的另一端活动连接，管母固定套竖直设置，下半圆环与管母固定套转盘相固接，伸缩杆包括螺纹杆、螺纹管和接头，螺纹管一端与螺纹杆一端螺纹连接，螺纹管另一端与接头转动连接，接头设置于两个竖直板之间，并与两个竖直板转动连接，螺纹杆的另一端与吊车副杆支点连接架转动连接；水平板与两个竖直板的连接处设有加强筋；螺纹管一端的圆周上沿径向均布有四个通孔；

步骤三、管型母线托举后的挠度的校核

利用管型母线自重，单位N；和静触头下压力，单位N，采用力法求解

列力法方程，(σ₁×X₁)+△p＝0(1)

式(1)中σ₁—力作用下的位移；m

△p—荷载作用下的位移；m

X₁—支撑反力，N

用图乘法求解位移σ₁、△p：

求位移公式: ${\mathrm{\σ}}_1=\∫{\stackrel{\‾}{M}}_1\frac{M_P}{E\×I}ds=\frac{1}{E\×I}\×w\×y---\left(2\right)$

$\mathrm{\Δ}p=\∫{\stackrel{\‾}{M}}_1\frac{M_P}{E\×I}ds=\frac{1}{E\×I}\×w\×y---\left(3\right)$

式(2)和(3)中：—设X₁＝1单位下的弯矩；N·m

M_p—荷载作用下的弯矩；N·m

E×I—结构刚度；N/m²

w—弯矩为M下的图形面积；m²

y—弯矩为M下的图形的形心；m

ds—弧微分；

解力法方程得到X₁

然后，叠加得到结构弯矩曲线图，

由图分析并计算得出，管型母线跨中最大弯矩M，单位N·m

上述式(4)中，L为每节管型母线中相邻两个托架的端部间距，m；E×I为结构刚度，N/m²；如果，得到的最大挠度V_max不满足0.5D＜V_max＜D，则返回步骤二重新进行托架的更换；如果，得到的最大挠度V_max满足0.5D＜V_max＜D，其中D为管型母线的外径，m；则管型母线挠度修正完成。

本发明的有益效果是：本发明能在上层导线不停电的条件下作业，修正方法可靠，安全风险降到最低点，自制的管型母线托举装置用工具安装在吊车杆头的加固件上可推广使用。本发明在上层导线及临近设备带有高压电的局限性中，较之其他方法更安全高效，并且能有效的节省工时和人力，工作效率提高了40％，工时节省了25％，利用本发明方法进行上层导线带电下管型母线的托架更换后管型母线挠度明显降低，为管型母线隔离开关正常的分、合闸操作提供了有力保障，为这一领域的管型母线的布置积累了宝贵的经验，本发明可根据场地和不同的吊车可做出适当的调整和变化。

附图说明

图1是本发明结合的管型母线托举装置的整体结构示意图，图2是本发明利用管型母线托举装置和吊车托举管型母线的状态示意图，图3是实施例中结构弯矩图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的500kV变电站管型母线挠度修正方法是按照以下步骤实现的，

步骤一、吊车与管型母线最小安全作业间隙的确定

(1)、吊臂与母线最小理论安全作业间隙由表1确定

表1吊臂与母线最小理论安全作业间隙

(2)、吊钩与母线最小理论安全作业间隙由表2确定

表2吊钩与母线最小理论安全作业间隙

步骤二、管型母线托架的更换

在步骤一基础上确定吊车与管型母线最小实际安全作业间隙为4.5m～5m，将一定长度的管型母线等分成K节，管型母线上的吊点的个数为K+1，将两个竖直板3b与吊车副钩支撑滑轮8转动连接，将吊车副杆支点连接架5与吊车副杆支点9通过螺纹连接件连接，吊车将管型母线托举装置起吊至管型母线上的预先顺次编号的第一吊点处，将杠杆插入通孔4d中使螺纹管4b转动，伸缩杆4的移动带动副钩平台3绕吊车副钩支撑滑轮8转动，再将管母固定套转盘2旋转至水平状态，上半圆环1a与下半圆环1b将管型母线7的第一吊点固定，吊车将第一吊点抬起至与上层导线的距离小于7米而大于5米时，更换管型母线当前吊点处的托架，重复步骤二，顺次将其它吊点处的托架更换；

步骤三、管型母线托举后的挠度的校核

利用管型母线自重，单位N；和静触头下压力，单位N，采用力法求解

列力法方程，(σ₁×X₁)+△p＝0(1)

式(1)中σ₁—力作用下的位移；m

△p—荷载作用下的位移；m

X₁—支撑反力，N

用图乘法求解位移σ₁、△p：

求位移公式: ${\mathrm{\σ}}_1=\∫{\stackrel{\‾}{M}}_1\frac{M_P}{E\×I}ds=\frac{1}{E\×I}\×w\×y---\left(2\right)$

$\mathrm{\Δ}p=\∫{\stackrel{\‾}{M}}_1\frac{M_P}{E\×I}ds=\frac{1}{E\×I}\×w\×y---\left(3\right)$

式(2)和(3)中：—设X₁＝1单位下的弯矩；N·m

M_p—荷载作用下的弯矩；N·m

E×I—结构刚度；N/m²

w—弯矩为M下的图形面积；m²

y—弯矩为M下的图形的形心；m

ds—弧微分；

解力法方程得到X₁

然后，叠加得结构弯矩图，

由图并计算得出，管型母线跨中最大弯矩M，单位N·m

上述式(4)中，L为每节管型母线中相邻两个托架的端部间距，m；E×I为结构刚度，N/m²；如果，得到的最大挠度V_max不满足0.5D＜V_max＜D，则返回步骤二重新进行托架的更换；如果，得到的最大挠度V_max满足0.5D＜V_max＜D，其中D为管型母线的外径，m；则管型母线挠度修正完成。

本实施方式结合的管型母线托举装置包括管母固定套1、管母固定套转盘2、副钩平台3、伸缩杆4和吊车副杆支点连接架5，副钩平台3包括水平板3a和两个竖直板3b，两个竖直板3b平行设置于水平板3a的下方并与水平板3a固接，管母固定套转盘2设置于水平板3a上方并与水平板3a水平转动连接，管母固定套1包括上半圆环1a和下半圆环1b，上半圆环1a的一端与下半圆环1b的一端转动连接，上半圆环1a的另一端与下半圆环1b的另一端活动连接，管母固定套1竖直设置，下半圆环1b与管母固定套转盘2相固接，伸缩杆4包括螺纹杆4a、螺纹管4b和接头4c，螺纹管4b一端与螺纹杆4a一端螺纹连接，螺纹管4b另一端与接头4c转动连接，接头4c设置于两个竖直板3b之间，并与两个竖直板3b转动连接，螺纹杆4a的另一端与吊车副杆支点连接架5转动连接；水平板3a与两个竖直板3b的连接处设有加强筋6；螺纹管4b一端的圆周上沿径向均布有四个通孔4d。

具体实施方式二、本实施方式与具体实施方式一不同的是：吊车与管型母线最小实际安全作业间隙为5m。地区为东北平原地域，地理环境属于海拔1000m以下，在考虑吊车与导线的感应电与人身安全的因素，预留安全作业间隙定为5m，作业安全可靠。危险程度低，满足设计要求和设计需要。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三、本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：吊车将第一吊点抬起至与上层导线的距离为6米。如此设置，便于安全作业，稳定可靠。其它与具体实施方式一或二相同。

下面结合具体实施例进一步说明本发明

实施例

结合图1-图3说明，以长度为56米，外径为250mm，内径为230mm的铝材管型母线，三个支撑点(三个吊点)，分两节托举，每节28米为例说明，工程所处地区为东北平原地域，地理环境属于海拔1000m以下，故最小安全作业间隙为3.8m，在考虑吊车与导线的感应电与人身安全的因素，将预留安全作业间隙定为5m。将两个竖直板3b与吊车副钩支撑滑轮8转动连接，将吊车副杆支点连接架5与吊车副杆支点9通过螺纹连接件连接，吊车将管型母线托举装置起吊至管型母线上的预先顺次编号的第一吊点处，将杠杆插入通孔4d中使螺纹管4b转动，伸缩杆4的移动带动副钩平台3绕吊车副钩支撑滑轮8转动，再将管母固定套转盘2旋转至水平状态，上半圆环1a与下半圆环1b将管型母线7固定，

在管型母线单独的一端头上，可采用2台吊车和1台升降车，一台吊车吊起管型母线一头，抬起后当前吊点与上层导线的安全距离为6m，并且要保护管型母线由于顶升托举过程中而产生的挠度在允许的范围值内，另一台吊车进行托架吊装工作，而升降车负责安装和监测工作；在中间吊点进行托架更换作业，为防止管型母线在吊起时由于不平衡而产生的旋转、转动，吊车配套使用锁定的顶升专用托举卡具，可有效防止管型母线在吊起和托举过程中产生的旋转位移。由于新的管型母线与托架是四点固定或滑动式金具，所以吊点要在距离原托架固定点3米以上的地方进行。剩余的吊车进行旧管母托架的拆卸和新管母托架的吊装作业。为不破坏管母内部张力，管母托架吊装时采用偏离托架中心350mm的方法，让出管母的宽度，安装时可方便上部成90°插入安装，待中心与支持瓷瓶固定完成，顺势旋转即可完成安装。为了有效防止上层导线静电感应和周围带电设备对吊装物或机械进行放电。为了防止静电感应造成人员伤害，高空作业人员采取穿戴静电屏蔽服来进行防护。安装过程中，使用升降车并配备操作人员进行吊车式管母托举专用卡具的安装和托举管型母线时的监测观察工作，以保证管型母线的挠度在轴线的允许范围内，确保作业时的安全性，并使管型母线的上下浮动在允许的幅度300mm内，让安装作业可以快速有序的进行，不耽误工程进度。

上述规格的管型母线自重为289.45N/m；静触头下压力200N，采用力法求解

列力法方程，(σ₁×X₁)+△p＝0(1)

式(1)中σ₁—力作用下的位移；m

△p—荷载作用下的位移；m

X₁—支撑反力，N

用图乘法求解位移σ₁、△p：

求位移公式: ${\mathrm{\σ}}_1=\∫{\stackrel{\‾}{M}}_1\frac{M_P}{E\×I}ds=\frac{1}{E\×I}\×w\×y---\left(2\right)$

$\mathrm{\Δ}p=\∫{\stackrel{\‾}{M}}_1\frac{M_P}{E\×I}ds=\frac{1}{E\×I}\×w\×y---\left(3\right)$

式(2)和(3)中：—设X₁＝1单位下的弯矩；N·m

M_p—荷载作用下的弯矩；N·m

E×I—结构刚度；N/m²

w—弯矩为M下的图形面积；m²

y—弯矩为M下的图形的形心；m

解力法方程得到X₁＝10.27kN

然后，叠加得到结构弯矩曲线图，

由图分析并计算得出，管型母线跨中最大弯矩M＝16.795kN·m

经分析并查表得到：托架的长度为6米，每节管型母线中相邻两个托架的端部间距L＝6米，E×I＝7X10⁴X5438X10⁴N/m²。

由上式(4)得到最大挠度V_max＝213.5mm，而设计规程规定管型母线的挠度最小为0.5X250＝125mm，最大挠度为250mm，因此，上式(4)得到最大挠度V_max＝213.5mm位于125mm-250mm之间，符合设计规定，管型母线的托架托举和管型母线挠度修正有效正确，证明本发明能在上层母线不停电的条件下完成托架并保证挠度较小下的作业。

Claims (3)

1.500kV变电站管型母线挠度修正方法，其特征在于：所述的变电站管型母线挠度修正方法，是按照以下步骤实现的，

步骤一、吊车与管型母线最小安全作业间隙的确定

(1)、吊臂与母线最小理论安全作业间隙确定

最大过电压为2.2kV条件下，海拔高度及海拔校正系数Ka分别为0m和1.0时，对应的最小理论安全作业间隙为3.3m；海拔高度及海拔校正系数Ka分别为1000m和1.076时，对应的最小理论安全作业间隙为3.7m；海拔高度及海拔校正系数Ka分别为2000m和1.159时，对应的最小理论安全作业间隙为4.2m；

(2)、吊钩与母线最小理论安全作业间隙确定

最大过电压为2.2kV条件下，海拔高度及海拔校正系数Ka分别为0m和1.0时，对应的最小理论安全作业间隙为3.3m；海拔高度及海拔校正系数Ka分别为1000m和1.076时，对应的最小理论安全作业间隙为3.8m；海拔高度及海拔校正系数Ka分别为2000m和1.159时，对应的最小理论安全作业间隙为4.3m；

步骤二、管型母线托架的更换

在步骤一基础上确定吊车与管型母线最小实际安全作业间隙为4.5m～5m，将一定长度的管型母线等分成K节，管型母线上的吊点的个数为K+1，将两个竖直板(3b)与吊车副钩支撑滑轮(8)转动连接，将吊车副杆支点连接架(5)与吊车副杆支点(9)通过螺纹连接件连接，吊车将管型母线托举装置起吊至管型母线上的预先顺次编号的第一吊点处，将杠杆插入通孔(4d)中使螺纹管(4b)转动，伸缩杆(4)的移动带动副钩平台(3)绕吊车副钩支撑滑轮(8)转动，再将管母固定套转盘(2)旋转至水平状态，上半圆环(1a)与下半圆环(1b)将管型母线(7)的第一吊点固定，吊车将第一吊点抬起至与上层导线的距离小于7米而大于5米时，更换管型母线当前吊点处的托架，重复步骤二，顺次将其它吊点处的托架更换；

所述管型母线托举装置包括管母固定套(1)、管母固定套转盘(2)、副钩平台(3)、伸缩杆(4)和吊车副杆支点连接架(5)，副钩平台(3)包括水平板(3a)和两个竖直板(3b)，两个竖直板(3b)平行设置于水平板(3a)的下方并与水平板(3a)固接，管母固定套转盘(2)设置于水平板(3a)上方并与水平板(3a)水平转动连接，管母固定套(1)包括上半圆环(1a)和下半圆环(1b)，上半圆环(1a)的一端与下半圆环(1b)的一端转动连接，上半圆环(1a)的另一端与下半圆环(1b)的另一端活动连接，管母固定套(1)竖直设置，下半圆环(1b)与管母固定套转盘(2)相固接，伸缩杆(4)包括螺纹杆(4a)、螺纹管(4b)和接头(4c)，螺纹管(4b)一端与螺纹杆(4a)一端螺纹连接，螺纹管(4b)另一端与接头(4c)转动连接，接头(4c)设置于两个竖直板(3b)之间，并与两个竖直板(3b)转动连接，螺纹杆(4a)的另一端与吊车副杆支点连接架(5)转动连接；水平板(3a)与两个竖直板(3b)的连接处设有加强筋(6)；螺纹管(4b)一端的圆周上沿径向均布有四个通孔(4d)；

步骤三、管型母线托举后的挠度的校核

利用管型母线自重，单位N；和静触头下压力，单位N，采用力法求解

列力法方程，(σ₁×X₁)+△p＝0(1)

式(1)中σ₁—力作用下的位移；m

△p—荷载作用下的位移；m

X₁—支撑反力，N

用图乘法求解位移σ₁、△p：

求位移公式: ${\mathrm{\σ}}_1=\∫{\stackrel{\‾}{M}}_1\frac{M_P}{E\×I}ds=\frac{1}{E\×I}\×w\×y---\left(2\right)$

$\mathrm{\Δ}p=\∫{\stackrel{\‾}{M}}_1\frac{M_P}{E\×I}ds=\frac{1}{E\×I}\×w\×y---\left(3\right)$

式(2)和(3)中：—设X₁＝1单位下的弯矩；N·m

M_p—荷载作用下的弯矩；N·m

E×I—结构刚度；N/m²

w—弯矩为M下的图形面积；m²

y—弯矩为M下的图形的形心；m

ds—弧微分；

解力法方程得到X₁

然后，叠加得到结构弯矩曲线图，

由图分析并计算得出，管型母线跨中最大弯矩M，单位N·m

上述式(4)中，L为每节管型母线中相邻两个托架的端部间距，m；E×I为结构刚度，N/m²；如果，得到的最大挠度V_max不满足0.5D＜V_max＜D，则返回步骤二重新进行托架的更换；如果，得到的最大挠度V_max满足0.5D＜V_max＜D，其中D为管型母线的外径，m；则管型母线挠度修正完成。

2.根据权利要求1所述的500kV变电站管型母线挠度修正方法，其特征在于：吊车与管型母线最小实际安全作业间隙为5m。

3.根据权利要求1或2所述的500kV变电站管型母线挠度修正方法，其特征在于：吊车将第一吊点抬起至与上层导线的距离为6米。