浅谈变电站构架的选型与优化

来源: 发布时间:2019-08-06 09:24:36

  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)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。

  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. 浅谈220kV变电站构架选型及优化[J]. 电子世界, 2014(21):49-50.

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