1、變電站避雷針結構設計說明NEPDI中國電力工程顧問集團東北電力設計院變電站避雷針結構設計說明批準:審核:校核:編寫:目錄第1章變電站避雷針結構型式1.1.1 構架結構型式11.2 避雷針結構選型12第2章變電站避雷針設計132.1 主要遵循的規(guī)范規(guī)程132.2 技術原則132.3 建議措施14第1章變電站避雷針結構型式1.1 構架結構型式變電站避雷針主要有構架避雷針及獨立避雷針兩種，構架避雷針結構型式與構架一致，為保持全站鋼結構外觀一致，獨立避雷針結構選型亦與構架一致。綜合目前國內外220kV及以上電壓等級變電構架的結構型式，主要有格構式鋼結構及等截面普通圓鋼管結構兩種。1.1.1 格構式鋼結

2、構該結構體系由矩形斷面格構式柱和矩形斷面格構式鋼梁組成，梁柱采用剛接，構架柱以自立式為主。格構式柱、梁又分鋼管格構式和角鋼格構式兩種。格構式結構的優(yōu)點在于其整個結構均由熱軋型鋼或鋼管組成，節(jié)點采用螺栓連接，桿件受力明確，單個構件自重小，制作、運輸及防腐處理方便，用鋼量少。但由于桿件種類和數(shù)量較多，給現(xiàn)場拼裝帶來許多不便，對安裝機具及設備要求較高，現(xiàn)場拼裝工作量較大。同時，自立式格構式結構縱向寬度較大，為保證跳線的帶電距離，會增加間隔寬度。格構式鋼管構架：構架柱采用矩型自立式鋼管塔，鋼管弦桿，鋼管或角鋼腹桿；構架梁采用矩形等斷面格構式鋼梁，鋼管弦桿，鋼管或角鋼腹桿。格構式角鋼構架：構架柱采用矩型

3、自立式角鋼塔，弦桿和腹桿均采用角鋼；構架梁采用矩形等截面格構式鋼梁，弦桿和腹桿均采用角鋼。目前我院設計的500kV變電站中的500kV構架和部分220kV構架均采用這種結構。圖1.1500kV角鋼格構式構架圖1.2500kV角鋼格構式構架圖1.3500kV鋼管格構式構架圖1.4750kV鋼管格構式構架圖1.5750kV鋼管格構式構架圖1.6鋼管格構式結構圖1.71000kV鋼管格構式構架1.1.2 等截面普通圓鋼管結構該結構由A型普通鋼管構架柱和三角形斷面格構式鋼梁或單鋼管梁組成，梁柱采用較接或剛接，縱向設置端撐或側身支撐。構架柱采用普通鋼管；鋼梁弦材采用熱軋無縫鋼管，輔材采用角鋼。柱、梁弦桿

4、拼接接頭采用剛性法蘭連接，梁輔材與弦材之間采用螺栓連接，安裝、加工和運輸方便。此種結構受力明確，目前500kV構架多由A型普通鋼管構架柱和三角形斷面格構式鋼梁組成，220kV構架一般由A型普通鋼管構架柱和單鋼管梁組成。對于此種220kV構架，構件少，接頭制作工廠化，安裝速度快，從而減少安裝費用。圖1.8220kV鋼管A型柱構架圖1.10500kV鋼管A型柱構架圖1.11500kV鋼管A型柱構架圖1.12750kV鋼管A型柱構架圖1.13750kV鋼管A型柱構架圖1.141000kV鋼管A型柱構架1.2 避雷針結構選型避雷針結構與構架一致。構架采用格構式鋼結構，避雷針采用變截面格構式結構；構架采

5、用等截面普通圓鋼管結構，避雷針采用變截面單鋼管結構，管段間采用剛性法蘭連接。格構式結構的優(yōu)點在于其整個結構均由熱軋型鋼或鋼管組成，節(jié)點采用螺栓連接，桿件受力明確，單個構件自重小，制作、運輸及防腐處理方便。但由于桿件種類和數(shù)量較多，給現(xiàn)場拼裝帶來許多不便，對安裝機具及設備要求較高，現(xiàn)場拼裝工作量較大。單鋼管結構，外觀好，免維護。構件少，接頭制作工廠化，安裝速度快，焊接工作量小。但連接部位均需焊接，避雷針振動對焊接部位影響較大。第2章變電站避雷針設計2.1 主要遵循的規(guī)范規(guī)程1）變電站建筑結構設計技術規(guī)程（DL/T5457-2012）2）220kV750kV變電站設計技術規(guī)程（DL/T5218-2

6、012）3）建筑結構荷載規(guī)范（GB50009-2012）4）鋼結構設計規(guī)范（GB50017-2003）5）架空送電線路鋼管桿設計技術規(guī)定（DLT5130-2001）6）輸變電鋼管結構制造技術條件（DL/T646-2012）7）輸電線路鐵塔制造技術條件（DL/T2469-2010）2.2 技術原則避雷針可采用格構式鋼結構、鋼管結構、鋼管混凝土結構以及鋼筋混凝土環(huán)形桿結構。位于建（構）筑物頂部和高度大于25m的避雷針，不宜采用鋼筋混凝土環(huán)形桿結構。避雷針可采用獨立基礎，也可以附設在其它建（構）筑物的頂部。當避雷針布置在其它建（構）筑物頂部時，應計算其對建（構）筑物的作用和進行連接設計計算。避雷針針

7、管部分的管壁厚度不應小于3.0mm,當針管與支架部分的連接為螺栓連接時，應采用雙螺帽。構架避雷針、獨立避雷針設計應進行構件及連接計算，其最大設計應力值不宜大于現(xiàn)行國家標準鋼結構設計規(guī)范GB50017規(guī)定的鋼材強度設計值的80%;當采用單鋼管（含拔稍鋼管）時，則不宜大于70%;避雷針針尖部分的設計應力在標準荷載作用下不宜超過80N/mm2。避雷針在正常使用狀態(tài)下的變形，不宜超過下表規(guī)定的數(shù)值。避雷針支架的允許撓度值項次結構類別允許撓度1針尖部分不限2支架部分格構式鋼結構鋼管結構、鋼管混凝土結構、鋼筋混凝土結構H/100H/70在驗算以承受風荷載為主的設備支架、避雷針以及中間構架的柱頂變形時，可取

8、最大風工況條件下風荷載標準值乘以準永久值系數(shù)0.5,作為正常使用狀態(tài)變形驗算的荷載條件。2.3 建議措施2.3.1 鋼材材質避雷針應考慮其疲勞驗算，鋼材材質執(zhí)行鋼結構設計規(guī)范(GB50017-2003)中3.3中的相關要求對于需要驗算疲勞的焊接結構的鋼材，應具有常溫沖擊韌性的合格保證。當結構工作溫度不高于0c但高于-20C時，Q235鋼和Q345鋼應具有0c沖擊韌性的合格保證；對于Q390鋼和Q420鋼應具有-20C沖擊韌性的合格保證。當結構工作溫度不高于-20C時，Q235鋼和Q345鋼應具有-20C沖擊韌性的合格保證；對于Q390鋼和Q420鋼應具有-40C沖擊韌性的合格保證。對于需要驗算疲勞的非焊接結構的鋼材亦應具有常溫沖擊韌性的合格保證。當結構工作溫度不高于-20C時，Q235鋼和Q345鋼應具有0c沖擊韌性的合格保證；對于Q390鋼和Q420鋼應具有-20C沖擊韌性的合格保證。同時，應適當降低避雷針最大設計應力值。2.3.2 連接法蘭對于鋼管連接，建議采用有加勁肋的剛性法蘭連接。2.3.3 焊縫質量要求一級焊縫：插接桿外套管插接部位縱向焊縫設計長度加200mm;套接桿段外套接頭處(1.5倍多邊形外套管內對邊尺寸加200mm范圍內)的縱向焊縫以及對接桿身環(huán)焊縫200mm范圍內的縱向焊縫必須100%焊透，并施行100%超聲波檢查或100%磁粉探傷。二級焊縫：鋼管的環(huán)