CN105390941A - 一种220千伏风帆联合式户外gis出线布置结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种220千伏风帆联合式户外GIS出线布置结构，与现有技术相比解决了GIS出线布置结构无法满足实际使用需要的缺陷。本发明的构架柱平台组件A包括矗立在地面上的短立柱和长立柱，短立柱的顶端与长立柱之间垂直安装有下横杆，短立柱的顶端与长立柱的顶端安装有斜柱，上横杆的一端垂直安装在长立柱上，上横杆的另一端安装在斜柱上，上横杆位于下横杆的上方。本发明采用垂直出线形式，将户外GIS配电装置横向尺寸压缩，可显著减少占地面积，降低征地及GIS母线筒费用，节省工程造价。

Description

一种220千伏风帆联合式户外GIS出线布置结构

技术领域

本发明涉及GIS技术领域，具体来说是一种220千伏风帆联合式户外GIS出线布置结构。

背景技术

随着城市建设的不断发展，节约变电站的建设用地已成为设计重要的指导思想。GIS将母线、断路器、隔离开关、互感器、避雷器等元件封装在接地的金属壳体内，并在管内充SF6气体作为绝缘和灭弧介质，从而压缩了设备间的纵向和横向距离，大大减少变电站用地，在现代化变电站建设中被广为采用。而考虑到节约线路投资，大部分变电站仍采用架空出线，常规GIS出线构架一般采用和AIS设备相同的方案，出线的三相导线水平排列，间隔宽度和常规设备间隔宽度差异不大，出线间隔的横向尺寸没有得到有效压缩。

虽然专利号为201320401071.3、名称为“一种220千伏户外GIS双飞蜓出线布置结构”的专利实现了A、B、C三相垂直出线，较大幅度的减少了GIS出线间隔宽度。但由于双飞蜓结构所受的力均集中于单柱上，拉力、扭力只能通过单柱传递，柱底弯矩非常大，受力较不合理，且构架平面内外刚度均较小。经计算，采用双飞蜓结构，柱底钢管直径至少为1.2米才能满足受力和位移要求，用钢量极大，运输不便，与变电站周围设备极不协调，实际推广应用难度很大。另外，受制于单根立柱外径过大的因素，间隔宽度一定的情况下，考虑到电气距离的影响，双飞蜓出线GIS出线套管只能朝向构架外侧偏移，对于B相位于上层的开断线路达不到安全距离而无法适用，导致其使用范围具有较大的局限性。不仅如此，由于双飞蜓结构出线横担端头位于GIS套管上方，上、中层引线只能通过单串悬垂串引出，受制于电气距离校验，横担层间距无法有效压缩。

虽然专利号为201420780907.X、名称为“一种用于220kV户外GIS变电站三层联合式出线架构”的专利采用联合构架的形式，在实现了变电站垂直出线的同时，优化了构架受力。但由于三层联合式出线架构中、下层出线横梁端部位于多个杆件连接的节点上，使得梁柱连接节点结构非常繁琐，中、低层出线横梁柱节点安装杆件多达6根，即梁柱连接节点需要焊接至少6根直径约300mm连接接头，与之相应，节点处需承受6个方向的拉力或压力作用，加工制造非常困难，应力极其复杂，分析计算难度很大。另外，三层联合式出线架构出线横梁采用单一杆件，横梁不便上人检修安装，推广应用较为困难。

因此，如何开发一种新型的GIS配电装置结构形式，在减小出线间隔宽度、缩小变电站占地面积的同时，不仅可以减少构架用钢量、满足不同相序线路出线需要，而且易于实现便于运行维护，已经成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中GIS出线布置结构无法满足实际使用需要的缺陷，提供一种220千伏风帆联合式户外GIS出线布置结构来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种220千伏风帆联合式户外GIS出线布置结构，包括GIS出线间隔和构架组件，所述的构架组件包括构架柱平台组件A和构架柱平台组件B，构架柱平台组件A和构架柱平台组件B镜像对应布置且两者结构相同，构架柱平台组件A包括矗立在地面上的短立柱和长立柱，短立柱的顶端与长立柱之间垂直安装有下横杆，短立柱的顶端与长立柱的顶端安装有斜柱，上横杆的一端垂直安装在长立柱上，上横杆的另一端安装在斜柱上，上横杆位于下横杆的上方；

低出线横梁垂直安装在构架柱平台组件A的下横杆与构架柱平台组件B的下横杆上，中出线横梁垂直安装在构架柱平台组件A的上横杆与构架柱平台组件B的上横杆上，上出线横梁垂直安装在构架柱平台组件A的长立柱顶端与构架柱平台组件B的长立柱顶端上，低出线横梁上悬挂有低耐张绝缘子串，中出线横梁上悬挂有中耐张绝缘子串和中V型悬垂绝缘子串，上出线横梁上悬挂有上耐张绝缘子串和上V型悬垂绝缘子串；

GIS出线间隔通过均竖向设置的出线套管A、出线套管B和出线套管C引上，出线套管A通过上V型悬垂绝缘子串悬垂过渡连接至线路上层出线，出线套管B通过中V型悬垂绝缘子串悬垂过渡连接至线路中层出线，出线套管C直接连接至线路下层出线。

所述的出线套管A、出线套管B和出线套管C均通过分支母线A连接至GIS出线间隔。

所述的低出线横梁、中出线横梁和上出线横梁三者等间距分层错位布置，所述的低出线横梁、中出线横梁和上出线横梁均为三角梁结构。

所述的GIS出线间隔的纵向中心线与构架组件的纵向中心线之间的垂直距离为3-3.5米。

有益效果

本发明的一种220千伏风帆联合式户外GIS出线布置结构，与现有技术相比采用垂直出线形式，将户外GIS配电装置横向尺寸压缩（双回出线间隔宽度由常规24米减少到12米），可显著减少占地面积，降低征地及GIS母线筒费用，节省工程造价。

与专利号为201320401071.3、名称为“一种220千伏户外GIS双飞蜓出线布置结构”的专利技术相比，本发明采用联合构架的形式，避免了单根立柱截面过大的弊端；另外，本发明GIS出线套管可灵活排布，实现与不同相序线路导线之间的匹配，通用性极强；不仅如此，本发明根据构架结构特点，通过采用V型绝缘子串的方式过渡出线，出线横梁垂直层间距可至少压缩0.5米。与专利号为201420780907.X、名称为“一种用于220kV户外GIS变电站三层联合式出线架构”的专利技术相比，本发明梁柱连接节点结构简单，受力清晰，便于加工安装；另外本发明出线横梁采用三角梁形式，与单一杆件横梁相比，安装检修人员可在三角梁横梁上行走，便于运行维护。

附图说明

图1为本发明的结构正视图；

图2为本发明的结构立体图；

图3为本发明BAC/BCA相序出线的结构俯视图；

图4为本发明CBA/ABC相序出线的结构俯视图；

图5为本发明构架组件上部的结构右侧图；

其中，1-GIS出线间隔、2-短立柱、3-长立柱、4-下横杆、5-上横杆、6-斜柱、7-低出线横梁、8-中出线横梁、9-上出线横梁、10-出线套管A、11-出线套管B、12-出线套管C、13-上V型悬垂绝缘子串、14-中V型悬垂绝缘子串、15-分支母线A、16-分支母线B、17-上耐张绝缘子串、18-中耐张绝缘子串、19-低耐张绝缘子串、20-构架柱平台组件A、21-构架柱平台组件B。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1和图2所示，本发明所述的一种220千伏风帆联合式户外GIS出线布置结构，包括GIS出线间隔1和构架组件，为了保证安全距离的需要，GIS出线间隔1的纵向中心线与构架组件的纵向中心线之间的垂直距离为3-3.5米。GIS出线间隔1的数量可以为两个，两个GIS出线间隔1中心线的间距为5-6米，在实际应用中，可以将两个GIS出线间隔1配合一个构架组件进行使用。构架组件包括构架柱平台组件A20和构架柱平台组件B21，构架柱平台组件A20和构架柱平台组件B21两者结构相同。构架柱平台组件A20包括矗立在地面上的短立柱2和长立柱3，短立柱2的顶端与长立柱3之间垂直安装有下横杆4，下横杆4一端垂直安装在短立柱2的顶端，下横杆4另一端垂直安装在长立柱3上，使得下横杆4、短立柱2和长立柱3三者形成了矩形结构,三者形成矩形结构后，使得其应力计算分析简单化。短立柱2的顶端与长立柱3的顶端安装有斜柱6，即斜柱6、下横杆4和长立柱3的上部组成一个近似三角形结构。上横杆5的一端垂直安装在长立柱3上，上横杆5的另一端安装在斜柱6上，上横杆5位于下横杆4的上方，即上横杆5、长立柱3和斜柱6又组成了一个小三角形结构。构架柱平台组件A20和构架柱平台组件B21多个矩形结构、三角形结构的组合，使其传力性能良好，稳定性优越，结构本身无需采用大直径杆件，减少了用钢量，方便了运输安装。

构架柱平台组件A和构架柱平台组件B两者镜像布置，低出线横梁7垂直安装在构架柱平台组件A的下横杆4与构架柱平台组件B的下横杆上。构架柱平台组件A的下横杆4和构架柱平台组件B的下横杆承担了低出线横梁7的受力，因此针对低出线横梁7与下横杆4连接节点的受力分析则简便得多，只需要计算低出线横梁7对构架柱平台组件A的下横杆4与构架柱平台组件B的下横杆的作用力即可，节点处应力分析更容易，节点板选材及加工制造更为简单和方便。同理，中出线横梁8垂直安装在构架柱平台组件A的上横杆5与构架柱平台组件B的上横杆上，上出线横梁9垂直安装在构架柱平台组件A的长立柱3顶端与构架柱平台组件B的长立柱顶端上，在中出线横梁8的应力分析中涉及到构架柱平台组件A的上横杆5和构架柱平台组件B的上横杆，在上出线横梁9的应力分析中涉及到构架柱平台组件A的长立柱3和构架柱平台组件B的长立柱，都大大减少了应力分析的难度。低出线横梁7、中出线横梁8和上出线横梁9三者等间距分层错位布置，低出线横梁7、中出线横梁8和上出线横梁9可以均为三角梁结构，进一步增加其稳定性。在进一步增加其稳定性的同时，也方便了工作人员的攀爬施工作业，减小了工作人员的安全隐患。

如图5所示，低出线横梁7上悬挂有低耐张绝缘子串19，中出线横梁8上悬挂有中耐张绝缘子串18和中V型悬垂绝缘子串14，上出线横梁9上悬挂有上耐张绝缘子串17和上V型悬垂绝缘子串13。低耐张绝缘子串19、中耐张绝缘子串18和上耐张绝缘子串17均按现有技术的连接方式连接出线线路，低耐张绝缘子串19连接线路下层出线，中耐张绝缘子串18连接线路中层出线，上耐张绝缘子串17连接线路上层出线。GIS出线间隔1通过均竖向设置的出线套管A10、出线套管B11和出线套管C12引上，出线套管A10、出线套管B11和出线套管C12均通过分支母线A15连接至GIS出线间隔1。出线套管A10通过上V型悬垂绝缘子串13悬垂过渡连接至出线线路，接在出线套管A10上的导线按现有技术的方式悬挂在上V型悬垂绝缘子串13上，再引到线路上层出线（纵向排列的三相线的最上一根线）。同理，出线套管B11通过中V型悬垂绝缘子串14悬垂过渡连接至线路中层出线（纵向排列的三相线的中间一根线），出线套管C12直接连接至线路下层出线（纵向排列的三相线的最下一根线），出线套管C12由于位于最外侧，无需V型悬垂绝缘子串的设计，直接接在线路下层出线上。

在实际使用时，两台GIS出线间隔1的避雷器和电压互感器内置。如图3所示，对于BAC/BCA相序出线，即三相出线从上至下的相序为BAC或BCA，最内侧出线套管A10位于GIS设备中心线，直接接在GIS出线间隔1上；外侧二只出线套管B11、出线套管C12通过分支母线折弯后延伸，接在GIS出线间隔1上，使三个套管位于GIS设备纵向中心线呈一字排列。如图4所示，对于ABC/CBA相序出线，最内侧出线套管A10则可以偏向GIS出线间隔1上A相（C相）的分支母线B16，直接接在分支母线B16上。外侧的出线套管B11、出线套管C12通过其他分支母线（分支母线A15）延伸后再折弯，使三个套管位于分支母线B16中心线呈一字排列。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.一种220千伏风帆联合式户外GIS出线布置结构，包括GIS出线间隔（1）和构架组件，其特征在于：所述的构架组件包括构架柱平台组件A（20）和构架柱平台组件B（21），构架柱平台组件A（20）和构架柱平台组件B（21）镜像对应布置且两者结构相同，构架柱平台组件A（20）包括矗立在地面上的短立柱（2）和长立柱（3），短立柱（2）的顶端与长立柱（3）之间垂直安装有下横杆（4），短立柱（2）的顶端与长立柱（3）的顶端安装有斜柱（6），上横杆（5）的一端垂直安装在长立柱（3）上，上横杆（5）的另一端安装在斜柱（6）上，上横杆（5）位于下横杆（4）的上方；

低出线横梁（7）垂直安装在构架柱平台组件A的下横杆（4）与构架柱平台组件B的下横杆上，中出线横梁（8）垂直安装在构架柱平台组件A的上横杆（5）与构架柱平台组件B的上横杆上，上出线横梁（9）垂直安装在构架柱平台组件A的长立柱（3）顶端与构架柱平台组件B的长立柱顶端上，低出线横梁（7）上悬挂有低耐张绝缘子串（19），中出线横梁（8）上悬挂有中耐张绝缘子串（18）和中V型悬垂绝缘子串（14），上出线横梁（9）上悬挂有上耐张绝缘子串（17）和上V型悬垂绝缘子串（13）；

GIS出线间隔（1）通过均竖向设置的出线套管A（10）、出线套管B（11）和出线套管C（12）引上，出线套管A（10）通过上V型悬垂绝缘子串（13）悬垂过渡连接至线路上层出线，出线套管B（11）通过中V型悬垂绝缘子串（14）悬垂过渡连接至线路中层出线，出线套管C（12）直接连接至线路下层出线。

2.根据权利要求1所述的一种220千伏风帆联合式户外GIS出线布置结构，其特征在于：所述的出线套管A（10）、出线套管B（11）和出线套管C（12）均通过分支母线A（15）连接至GIS出线间隔（1）。

3.根据权利要求1所述的一种220千伏风帆联合式户外GIS出线布置结构，其特征在于：所述的低出线横梁（7）、中出线横梁（8）和上出线横梁（9）三者等间距分层错位布置，所述的低出线横梁（7）、中出线横梁（8）和上出线横梁（9）均为三角梁结构。

4.根据权利要求1所述的一种220千伏风帆联合式户外GIS出线布置结构，其特征在于：所述的GIS出线间隔（1）的纵向中心线与构架组件的纵向中心线之间的垂直距离为3-3.5米。