箱式变电站箱体钢底架强度计算.doc

箱式变电站箱体钢底架强度计算苏州爱信输配电设备公司 肖云骧 蒋剑刚 倪敏摘要：箱体的钢底架是整个箱式变电站承重载体，其强度直接影响箱式变电站在起吊、装卸过程受力变形后完好程度，故在设计、施工中备受关注对于非金属 GRC脆质材料箱体更显重要关于箱式变电站、起吊受力分析及底架变形量挠度，计算方法供讨论参考关键词：起吊受力、挠度、实例计算预装式箱式变电站，从生产制造企业，到箱变使用场所，都有一个运输过程，也就是说箱式变电站要经过整体起吊、装卸和运输过程而箱变箱体的强度重点体现在保证运输、起吊、装卸过程中箱体不发生变形，损坏而箱体是箱变的承重载体，箱体底座钢架的刚度，是保证箱变起吊过程中，受力不发生破坏性变形关键部件其受力后的变形大小将影响到箱变的整体强度，所以箱体的钢制底座的机械强度、刚度是极其重要的现就其底架的起吊受力及受力的变形进行分析计算，供参考1 箱式变电站在搬运起吊的受力状况经对箱式变电站在装卸起吊过程的受力情形见图 1 分析，认为与门式起重机或锅炉筒体，其支撑点向中间移动相似，其自重为均布载荷作用于箱体底架上门式大梁和建筑中的一些梁在工程中按材料力学观点均简化为简支梁简支梁作为受弯杆件，在梁受力弯曲后的轴线是一条曲线，称挠曲线。

轴线的纵向挠曲位移称挠度箱式变电站在起吊时，钢底架要受自重载荷 G 作用，还要受起重时行车起吊速度 V 所产生的惯性力 Q 影响以及起重操作中的“点动”形成的冲击动载荷 的影Pd响，见图 2这时钢底架会产生纵向弯曲、变形，其变形程度由挠度 f 大小来衡量2 箱体钢底架受力弯曲所产生挠度 f 计算（1）箱体钢底架所受的力，由图 1a 示，当箱变以提升速度 V 向上起吊时：①底架所受力平衡方程R–G–Q = 0 R 合力R = G + Q a 加速度Q = ma = .a g 重力加速度ga = m 质量tV01V0 起始速度V1 最终速度t 时间②底架在箱变起吊“点动”操作时，见图 2，产生冲击载荷 PaPd= G .Kd Kd 动荷系数Kd =1+ V 吊车速度lgAEV.2E 钢索弹性模数A 钢索截面积 G 箱变重钢索长度l③底架上所受的均布载荷 q由图 1b 知，底架的载荷为均布载荷 1 = R/L = G+Q/L 箱变自重 G 与惯性力 Q 形成的均布载荷q2 = Pd /L = G . Kd /L 箱变自重与纵向冲击力作用形成的均布载荷（2）底架受力后产生的最大挠度 fmax= ） q q1或 q2fmax245(38EIlE 底架槽钢弹性模数I 底架槽钢惯性矩= ｛见图 1b｝lm3 实例计算现以一台外型尺寸 5200×2500×2500（墙高）m/m 箱式变电站为例，箱体材料为 GRC 复合材料制造，底架采用 14a 槽钢焊接而成，底架见图 3。

图 3（1）箱变重量 G，由箱体重量及配置电器重量组成箱体重量 = a×b×k 经验估算公式= 5.2×2.5×550kg /m2 a 箱体外型长（m）=7150 kg b 箱体外型宽（m）K 500～550kg/ m 2 (墙板厚 7cm)箱内配置电器重量变压器 400KVA 1 台 2500kg高压柜 350kg/台 3 台 1050kg低压柜 400kg/台 4 台 1600kg箱变重量 G = 12300kg = 120540N（2）惯性力 = ma = .a 吊车速度 V= 8m/min = 0.133 m/sga = V0= 0 V1= 0.133 m/stV01= t = 1～3 s3.= 0.1333Q = ×0.13338.912054=1639.59N（3）纵向冲击载荷 PdPd= G .Kd 起重吊具钢索 φ16mm 长 3.2m 4 根Kd =1+ V= 8m/min = 0.133 m/slgAEV.2=1+ E = 200×1090867Pa=1+0.2937 A = 91.7mm2×4=91.7×10-6 m2×4=1.3 g = 9.8 m/S2Pd=1.3G=156702 N G = 120540 N= 3.2m×4l（4）箱变在受力后底架产生最大挠度 fmaxfmax= ） q 1=23478.77N/m245(38EIlq= q2=30135N/m 取最大 q= q210.89432041.3245= 3.22×10-3 m = 3.2ml= 3.22 mm E = 200×109PaI 底架由约 6 根（长度方向）14a 槽钢及角钢焊接而成查表 Ix=564cm4 纵向受力IY=53.2cmI = 564 cm4×6 = 3384 cm4=3384×10-8 m4λ = 2.314 结束语：当箱式变电站产生最大挠度时，其底架中点的最大应力σ = WMmax其 Mmax= （1－4 ） q= 120540 N/m82lq2= 94117.6 N/m l= 3.2 mλ= 2.31W 为 14a 槽钢截面系数 Wx=80.5cm3×6(根)σ = = 194.86×10 N/m6105.8/9473mN62= 194.86 Mpa其变形所产生的最大 ≤σ p≈200 Mpa （A 3 钢比例极限）故不发生永久变形。

A3 钢的 σp≈200Mpa 即：σ≤σ p 不发生永久变形箱变箱体钢底架的强度，我公司采用上述方式进行初步核算，并在底架上仔细选择起重位置，选择较合理的 及 m 尺寸，力求保持起重时均衡下表为我公l司推荐的非金属 GRC 箱体底架采用的槽钢，供参考推荐箱变制造底架用槽钢箱 变 规 格（外型尺寸） 推 荐 用 槽 钢 规 格3200*2200*2300m/m 以下（墙高） 12＃　　　正标3600*2500*2300m/m （墙高） 14＃　　　正标6000*2500*2500m/m （墙高） 16＃　　　正标7500*2500*2500m/m （墙高） 18＃　　　正标9500*3600*3000m/m （墙高） 20＃　　　正标。