浅谈变电站构架的选型与优化
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摘 要：经济的快速发展促进了电力行业的技术进步，在电网系统的组成结构中，变电站是重要的组成部分。变电站的建设水平决定了电网的整体效果。特别是智能电网投入使用后，变电站的结构形式，影响了电网的整体效能。变电站的构架选型是一项重点的工作。本文以变电站构架形式为研究对象，分析阐述了变电站构架结构选型中需要注意的问题，从构架选型的设计使用条件，组合方式，计算方面对变电站的构架选型与优化进行了理论性的研究。
关键词：变电站;构架;选型;优化
一、变电站构架的主要类型
（一）焊接钢管人字柱结构
变电站构架结构中，焊接钢管人字柱结构是采用的最为广泛的结构类型。这种构架主要是采用直缝焊接钢管人字形的结构，梁采用的是格构结构，断面形态为三角形，梁柱连接为铰接。人字柱变电构架基础受力特点是垂直负荷小，水平负荷变大，在设计时主要考虑的优点就是，这种结构具有抗倾覆性。人字柱变电构架基础，主要是包括法兰盘基础和柱底部的法兰盘。
（二）高强度钢管梁柱结构
高强钢管梁柱结构采用的是多边形的高强钢管，钢材强度等级为Q460。梁柱连接的方式为刚接。主要的构型结构包括梁翼缘、腹板和柱之间为熔透焊接。梁翼缘和柱焊接采用混合节点，或者梁翼缘与腹板和柱之间为全栓接节点。工字形梁和工字形柱之间是刚性连接的细部构造。工字形柱和箱形柱石通过带悬臂梁段和框架连接时使用的构造。
（三）钢筋砼环形杆结构
混凝土钢筋构架有普通的钢筋混凝土构架和预应力混凝土构件两种。构架的截面有方形或者八角形，有时也会呈现工字形和环形。其中钢筋砼环形杆结构是比较常见的构成方式。构架一般的高度为5-15米，在钢筋砼环形杆结构中又包含了锥形杆和等径杆两种。这两种是根据不同的自然条件和具体的应用方式进行设计的。钢筋砼环形钢结构的构架工艺是处于较为落后的局面，这种构架的结构的可靠性低，在具体的设计应用中，已经逐步被淘汰。
（四）格构式杆塔结构
格构式杆塔结构是属于新型的送电线路构架。格构式钢塔结构主要的材料是以钢管为主体，运用格构高强角钢为加强的钢塔杆塔。在变电站的送站铁塔中，格构式铁塔和钢管杆是其主要的组成部分。在承载较大负荷时具有绝对性的优势。在我国或者世界范围内的变电站应用中，这种设计都被多元化的采用和设计，该结构可靠，能够适应各种电压等级的送电线路。但是格构式钢塔结构，占地面积往往较大，在土地资源使用珍贵的地方受到严重的限制。特别是对于较高电压等级的铁塔，由于征地费用太高，在某些地区是不允许使用的。送电线路需要节约土地资源，这是变电站在结构中主要考虑的因素。
二、设计使用的条件与要点
（一）工艺布置
在变电站构架选型过程中，设计条件使用的工艺布置是按照《变电站建筑结构设计技术规程》执行的。需要掌握好设计的类型和跨距，涉及的配电装置需要严格进行审查。主变进线、跳线双导线、跳线单导线，、线路受力，地线受力都是其中涉及的重要元素。在设计优化的过程中，对构架的功能性进行提升，结构布局方面保持整齐简洁的方法，经过精准的计算提高施工的效率。
（二）荷载效应与组合形式
在构件选型优化设计过程中，需要考虑结构的风荷载，同时需要考虑温度的作用，地震作用，覆冰的荷载。按照《变电站建筑结构设计技术规程》（DL/T5457——2012），当两端设有刚性支撑的连续排架总长超过150m，或者超过100m，需要考虑温度的影响。地震作用需要考虑动峰值加速度0.05g。工程实践证明，Ⅶ度区500kv及以下登记的构架不收地震作用控制。电气应用的专业到现拉力计算需要结合结构自身的情况，覆冰按照10mm考虑。大风工况、安装工况、检修工况，需要按照结构自重和荷载效应符合标准值。
（三）空间模型的计算分析
变电站构架要充分掌握好受力的特点，在受力中考虑导线的引力和风力，根据空间存在的实际情况，对构架进行整体建模，以这样的方式计算出不同部位杆件的内力。在实际工程执行中多采用STAADPro空间有限元计算分析软件，这是通用的有限元分析计算软件，STAADPro一般情况下无法自动生成构架荷载，无法自动进行正确的荷载组合。需要通过内里计算后进行处理。各个节点的位移值，各个支座的反力，都需要通过荷载组合的计算分析。变电站的构架结构选型，需要从多个方面进行考虑，选型与优化能够提高变电站的安全性可靠性，有利于变电站在运行的过程中，确保电力安全，保障运行稳定。
（四）安全周期与成本分析
在变电站设计优化的过程中，对于安全周期和成本的分析尤为重要，无论采用哪种构架结构，都需要对方案进行寿命周期成本的分析，更要考虑工程施工的可操作性。构架的设计优化，还要考虑加工，运输和市场采购方面的要求，尽量减少材料的种类，以减少备料，加工安装方面的弊端。构架选型的过程需要考虑材料因素、自然因素、施工因素。
三、结语
从以上的研究分析可以看出变电站构架的选型与优化，需要考虑地区的环境因素，需要以变电站所在地区的自然条件为基础，从生产加工、安装条件、日常维护、材料报废等多方面，运行综合考量的方法，明确变电站构架需要掌握的重点。在各种构架安装的过程中，关注材料与构件之间的关系，是构架能够能够准确就位，符合变电站的整体运行条件。
参考文献：
[1]谢忠强.浅谈变电站构架结构选型与优化[J].通讯世界，2017（19）：124-125.
[2]唐斌.淺谈220kV变电站构架选型及优化[J].电子世界，2014（21）：49-50.
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