摘要：大跨度钢结构施工技术实现了对现场进行合理，有序的安排以及布置。并针对现实的环境因素应采取相应的措施。在进行安装的时候，需要对已有的建筑物进行保护，同时又要对安装的效率以及质量进行保证。
关键词：柔性直流换流站；大跨度空间；钢结构；施工技术
一、项目背景
为了在很大程度上发挥柔性直流输电技术的示范作用，缓解居民供需矛盾问题，从而满足某省经济以及负荷迅速增长的需要，提升某省电网供电的可靠性，建设柔性直流输电工程。该工程直流额定电压±320kV，直流额定电流1600A，输送容量1000MW。在某省新建一座送端换流站，与规划中的220kV变电站共站建设。新建直流电缆路径长度约10.7km，导体采用两根交联聚乙烯单芯铜导体电力电缆，导体截面为1800mm2；另设置第3根导体截面1600mm2低压电缆作为金属回流线。本柔直输电工程一方面作为区域联网的重要组成部分，同时为交流联网工程提供备用。
二、工艺内容
大容量柔性直流换流站大跨度重型屋盖阀厅钢结构安装工法
（1）大跨度的钢结构工程属于一个连续化的过程，它的受力状态有着一定的变化过程。当钢结构阶段施工之后，它的结构内力和位移就会对下一个阶段的内力和位移有一定的影响，所以，在大跨度钢结构工程中应该对各个阶段的位移和内力状况做相应的跟踪和计算，以便得到精准的结构内力和位移的累计效应。当大跨度钢结构各个阶段工作时，都会出现一定边界约束的条件变化、温度变化、构件增删和预应力变化等问题，在施工中充分考虑到这些因素能够确保计算结果准确性高。
（2）考虑现场场地狭小、地下构筑物及地理环境条件等综合影响条件下的安装工艺。
三、项目意义
由于项目建设地点位于海边，平常海风较大，两项工艺均考虑了设备及材料运输及安装时的海风影响因素并制定相应的工艺措施。由于采取以上工法，缩短了关键工序的工期，相比国外同期建设目前尚未投运的±320kV法国-西班牙联网工程，本工程的建设周期大为缩短，取得很好的经济效益和社会效益。
四、大容量柔性直流换流站大跨度重型屋盖阀厅钢结构安装工法
（一）拉格郎日列式
大跨度钢结构工程施工期间的力学方面的内容受到一些人分析，拉格朗日列式一般情况下是被用在描述事物本身的一个运动状态的工作上。拉格朗日列式事实上在描述的过程中，是直接把需要的位移度量当作大型构件的变形前后所显示的运动质点，由此而来，便把将拉格朗日坐标称作为了物质性的代表坐标。
（二）ANSYS
在部分大型有限元的软件加以使用的过程中，它的边界条件对于大型的构件带来的预应力变化的动态增删都可以较为简单的处理。然而对于大型的构件本身预应力变化的施加和增删的问题，就目前而言，最有效的解决方式是：用ANSYS中存在的功能来配合计算机本身的功能。实行该措施，可以开发出有针对性、有侧重的大型钢结构工作过程中力学分析的方式。ANSYS自身是利用无数个拥有激活和杀死功能的数据单元库而构成，从本质上来说，软件自身是属于有限元大型软件。
（三）大跨度钢结构工程施工中力分析的方法
如图1所示，水平直线表示的是设计的位置，虚线则表示的是钢结构在安装的过程中变形之后的位置，点划线表示新增的构件。针对图1所表示的3种情况，可以确定以下几条原则：第一点，如果新增的构件和已有构件无连接，便使用节点设计坐标作为新节点坐标。如图1（a），新的节点o坐标就可以在已有的构件JK的延长线的方向和设计长度|KL|来进行计算，如图1（b），JK是结构中新增的构件，没有新增节点，它的构件长度就能够通过变形以后J和K节点的长度而确定。使用有限元软件来对大跨度钢结构进行分析，主要的计算方法是：如果新增的构件和已有构件没有连接，就能够使用设计坐标单元激活的方式直接来计算；如果使用两节或者三节作为修正单位的时候，新增的节点坐标就应该和设计位置一样；如果新增的单元向内聚拢时，那么新增节点的坐标没使用单元激活的方法来计算。以上所述是对新增的构件情况进行的研究，例如边界变化情况和构件撤除等操作的研究，若根据以上所述的方法，使用有限元软件，能够获得计算方法。通过该方式，能够有效减少大跨度钢结构施工中力学研究和分析的复杂程度以及难度，从而提升计算效率。
（四）平面控制的思路
（1）想到该工程施工中的质量要求较高的特点和工程安装施工的顺序，在结构的周围布置多个观测点而形成的闭合型四边形来实现总体的坐标控制。此外，独立控制网要布置在外侧，同时还要控制点的设置，尽量距施工道路和作业区域较远并且通视效果良好。控制点设置稳定之后，对控制点坐标进行测量，经过控制网平差计算，而确定坐标以后当作本工程平面测量的控制点。
图1
（2）其次，平面控制网想到土建结构和钢结构工程施工阶段控制范围，所以最好土建和钢结构共用同一套控制网，确保结构工作中的准确性，也避免了各专业施工对控制点的破坏。
（五）高程控制的思路
（1）使用现场设立高控制程网的方法，实施总体的高程测量控制，并且按控制高程网布置来实施闭合测量和平差计算，从而确定控制点的高程，当作该工程高程测量基准点。
（2）钢结构和土建以及设备安装和室内外装修等等专业用同一个平面和高程控制网。
五、大跨度空间钢结构施工关键点
大跨度空间钢结构施工由于其施工的特殊性，对于施工技术的要求有着较高的要求，施工过程需要考虑的关键问题也比较多，具体来说，大跨度空间钢结构施工过程中的关键技术点有3个：
第一个是CAD技术问题，随着科学技术的发展，CAD技术的应用也越来越重要。CAD技术在大跨度空间钢结构施工过程中是主要的绘图技术，基于CAD技术的优秀图像设计，处理功能，如能合理地运用，对于提升工程施工效果将具有非常重大的意义。
第二个是对钢结构施工进行仿真模拟。在施工过程中，钢结构承受的应力是很大的，需要在施工之前對相关的施工结构进行仿真模拟，在确保施工安全和施工质量的情况下进行合理施工。
第三个合理应用钢结构安装方式。在进行大跨度钢结构施工过程中，对安装方式的要求非常高，而传统的钢结构安装方式不能满足现在的施工需要了。所以需要相关技术人员对原有的钢结构施工技术进行必要的创新和改进，从而找到一种对于大跨度空间钢结构施工最为合理的钢结构安装方式。
六、项目主要成果和创新
（1）本工程的阀厅屋盖安装工艺是目前国内电网建设已建成的同类项目中高度最高，跨度最大的项目；而柔性直流换流站换流阀阀塔设备安装也同常规直流的悬挂式阀塔安装工艺不同。
（2）实现了在紧凑场地条件下安装机械、材料及安装人员的有序、合理布置及进出。满足了多专业配合施工时不互相干扰的要求。
（3）由于项目建设地点位于海边，平常海风较大，两项工艺均考虑了设备及材料运输及安装时的海风影响因素并制定相应的工艺措施。
（4）实现了在阀厅下遍布设备基础、通风道、电缆沟道及冷却管沟道等地下构筑物的场地情况下，在安装过程中既保护已有构筑物，又保证了安装效率及质量。
七、结论
随着受端电网的多直流馈入问题日显严重，无源弱联地区系统送电规模增大及深海风电开发需求相应的增加，需要发展大容量柔性直流输电技术。现今社会，应用大中城市的地面上的架空线做输电走廊，无论是在容量上，还是建设用地上，都已逐渐的没有发展及建设的空间余地，而国家建设电网以来原有的架空输配电线路及其网络也逐渐不能满足城市的快速建设及发展，同时是需要大量消纳电力需求的，发展该技术任重道远，为大气污染防治及构建坚强智能电网提供手段。
参考文献
[1]乐波.柔性直流输电技术综述[J].中国电业，2014（5）：43-47.
[4]李庚银，吕鹏飞.轻型高压直流输电技术的发展和展望[J].电力系统自动化，2015.
论文作者:张辰禹,孙密
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/19
标签：钢结构论文; 构件论文; 大跨度论文; 坐标论文; 柔性论文; 高程论文; 过程中论文; 《电力设备》2017年第33期论文;