变电站内避雷针拔梢钢管单杆结构设计方法研究

发布时间：2020-03-19 07:11

【摘要】：避雷针是防止变电站内配电装置遭受雷电损坏的保障。根据GB50135-2006,在抗震设防烈度为6度的地区,其可不进行截面抗震验算,风荷载是其控制荷载。与传统圆柱形单钢管独立避雷针相比,拔梢杆单钢管结构的力学表现更优秀;除传统材料力学方法外,目前避雷针设计方法主要分为以脉动风速时程模拟为主要手段的随机振动模型设计法和以有限元软件建模的拟静力风荷载作用设计法;由于脉动风速时程模拟过于耗时、有限元软件版权费用昂贵等原因,两者均未被具体设计人员大规模应用。基于以上问题,本文进行了以下研究:(1)比较了《变电构架设计手册》风振系数和AR法风振系数用于单钢管独立避雷针设计时的结构可靠性高低。从某6度抗震设防区220kV变电站内避雷针更换工程实例出发,给出了35m单钢管避雷针按《手册》和相关规范的材料力学计算方法,包括钢管强度验算、避雷针30m标高处的水平位移计算等。基于避雷针的组装图,在ANSYS Workbench中建立了有限元模型,并且将《手册》中的风振系数和AR模拟风振系数分别代入计算该结构的水平位移,比较了两者的大小;(2)研究了单钢管独立避雷针的P-Δ效应增大因子。基于该220kV变电站原设计方案的问题,进行了优化设计;并建立了25m、35m、45m、55m、60m单钢管独立避雷针ANSYS有限元模型,计算了在基本风压0.2~1.2之间,考虑P-Δ效应和不考虑P-Δ效应时,其支架顶部水平位移;并总结出了P-Δ效应增大因子取值;(3)研究了钢管的拔梢坡度与顶部水平位移的关系。根据管壁厚度和拔梢坡度不同,建立了4×28个10m高、底部外径为450mm,和7×53个10m高、底部外径为1200mm的拔梢杆ANSYS有限元模型,通过有限元模型计算数据,绘制了拔梢坡度与钢管顶部水平位移的关系曲线,并得出随拔梢坡度增大其顶部水平位移有减小趋势的结论。基于以上研究,本文提出了拔梢单钢管独立避雷针结构设计简化方法,将方便广大设计人员,提高设计效率,有利于拔梢杆的推广使用。
【图文】：

图 1-1 单钢管独立避雷针 图 1-2 格构式独立避雷针图 1-3 女儿墙上避雷带 图 1-4 屋脊上避雷带随着科学技术蓬勃发展、电气化和数字化普及的时代来临，，人民的物质生活

图 1-1 单钢管独立避雷针 图 1-2 格构式独立避雷针图 1-3 女儿墙上避雷带 图 1-4 屋脊上避雷带随着科学技术蓬勃发展、电气化和数字化普及的时代来临，人民的物质生活
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM863;TU392.3

【参考文献】

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本文编号：2589893