一种具有高自振频率的500kV变电支架的制作方法

一种具有高自振频率的500kv变电支架
技术领域
1.本实用新型涉及变电工程抗震技术领域，具体是指一种具有高自振频率的500kv变电支架。


背景技术：

2.变电设备支架主要承受设备自重、导线荷载、风荷载、操作荷载、短路电动力及地震作用等荷载，在抗震设计时，为避免设备支架与电气设备发生共振而产生较大的动力反应，应将支架的自振频率与设备本体的自振频率有效分开，即支架的自振频率应显著大于设备本体的自振频率，根据《电力工程电气设计手册：电气一次部分》，“支架的自振频率应为设备自振频率的三倍以上”。目前国内500kv变电设备支架通常采用单钢管结构形式，对于一般500kv变电设备如避雷器、电压互感器等，其自振频率约为2～4hz，相应常规设计的单钢管设备支架自振频率约为12～15hz，可有效避免发生共振，但对于部分500kv电流互感器，其自振频率可高达6～7hz，常规的单钢管支架自振频率难以满足大于设备自振频率三倍以上的要求，设计需采取有效措施以增大支架的自振频率，确保电力设施运行安全。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是为了解决上述背景技术的工程难题，提供一种用于具有高自振频率变电电气设备的支承支架的工程解决方案：
4.一种具有高自振频率的500kv变电支架，包括空心的支架钢管柱，所述支架钢管柱插在支架基础的杯口中，所述支架钢管柱和支架基础之间的空隙通过填缝混凝土填充；所述支架钢管柱的顶端设置有支架顶板，支架顶板用于安装固定电气设备；所述支架钢管柱内部灌注有无收缩混凝土。
5.进一步的，所述支架钢管柱壁厚6～10mm。
6.进一步的，所述支架钢管柱内灌注的无收缩混凝土采用轻质高强的轻骨料混凝土。
7.结构的自振频率与自身质量及刚度分布、边界支承条件有关，是结构的固有属性。在电气配电装置选型布置确定后，设备支架高度即相应确定；支架钢管柱与支架基础采用杯口插入式连接，大地刚度无穷大，即支架钢管柱底为固支；为确保全站支架外观协调，钢管外径不得显著大于其他设备支架；单纯加大支柱钢管壁厚，其支架自振频率增大效果不明显。
8.综上，在支架支柱钢管内灌注无收缩混凝土形成组合结构，改变支架的质量及刚度分布，有效增大了支架的自振频率，且采用高强度等级、低密度等级的无收缩轻骨料混凝土灌注，其自振频率增大效果更优。
9.本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：
10.以具有高自振频率特性的500kv变电电气设备的支架设计为对象，结合全站支架形式统一、外形协调美观且施工可行的要求，探索采用在支架钢管柱内灌注无收缩混凝土
形成组合结构的设计方案以有效增大支架的自振频率，与设备本体的自振频率有效分开，避免设备支架与电气设备发生共振，且采用轻质高强的轻骨料混凝土灌注效果更优，给变电支架抗震设计提供了有益借鉴。
附图说明
11.图1为本实用新型提供的一种具有高自振频率的500kv变电支架的结构示意图。
12.其中：1-支架钢管柱，2-支架基础，2.1-杯口，3-支架顶板，4-无收缩混凝土，5-填缝混凝土。
具体实施方式
13.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
14.如图1所示，一种具有高自振频率的500kv变电支架，包括空心的钢管柱1，所述钢管柱1插在支架基础2的杯口2.1中，所述钢管柱1和支架基础2之间的空隙通过填缝混凝土5填充；所述支架钢管柱1的顶端设置有支架顶板3，支架顶板3用于安装固定电气设备；所述支架钢管柱1内部灌注有无收缩混凝土4，无收缩混凝土4和支架钢管柱1形成组合结构共同受力、变形协调。
15.所述500kv变电支架采用常规设计高度及典型的单支柱结构形式。所述钢管柱1壁厚为500kv变电支架常用尺寸，即6～10mm。所述钢管柱内灌注的无收缩混凝土4应采用自密实混凝土，无需附加振捣。
16.以某典型500kv户外变电站工程为例，其500kv电流互感器支架相关设计参数为：支架高度4.0m、设备自振频率6.35hz、支柱钢管拟采用圆形管。采用有限元分析软件ansys建立精细化有限元模型进行仿真计算对比：支柱采用圆钢管时支架的第一阶自振频率为16.65hz；支柱采用圆钢管时支架的第一阶自振频率为17.29hz；支柱采用圆钢管并在钢管内灌注满强度等级为c30的普通混凝土形成组合结构时，支架的第一阶自振频率为19.35hz；支柱采用圆钢管并在钢管内灌注满强度等级为lc60、密度等级为1800kg/m3的轻骨料混凝土形成组合结构时，支架的第一阶自振频率为20.54hz。即在支架支柱钢管内灌注无收缩混凝土形成组合结构可有效增大支架的自振频率，采用轻质高强的轻骨料混凝土效果更优。
17.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
18.本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。


技术特征：
1.一种具有高自振频率的500kv变电支架，其特征在于：包括空心的支架钢管柱(1)，所述支架钢管柱(1)插在支架基础(2)的杯口(2.1)中，所述支架钢管柱(1)和支架基础(2)之间的空隙通过填缝混凝土(5)填充；所述支架钢管柱(1)的顶端设置有支架顶板(3)，支架顶板(3)用于安装固定电气设备；所述支架钢管柱(1)内部灌注有无收缩混凝土(4)。2.根据权利要求1所述的一种具有高自振频率的500kv变电支架，其特征在于：所述支架钢管柱(1)壁厚6～10mm。3.根据权利要求1所述的一种具有高自振频率的500kv变电支架，其特征在于：所述支架钢管柱内灌注的无收缩混凝土(4)采用轻质高强的轻骨料混凝土。

技术总结
一种具有高自振频率的500kV变电支架，包括空心钢管柱，所述钢管柱插在支架基础的杯口中，所述支架钢管柱和支架基础杯口之间的空隙通过填缝混凝土填充连接；所述支架钢管柱内部灌注有无收缩混凝土，无收缩混凝土和支架钢管柱形成组合结构共同受力、变形协调。本实用新型在支架支柱钢管内灌注无收缩混凝土形成组合结构，改变支架的质量及刚度分布，有效增大了支架的自振频率，且采用高强度等级、低密度等级的无收缩轻骨料混凝土灌注，其自振频率增大效果更优。大效果更优。大效果更优。


技术研发人员：江飞 陈寅 李志 张华 吴晟 朱东 王义鹏
受保护的技术使用者：中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司
技术研发日：2021.04.30
技术公布日：2022/1/21