變電站構(gòu)架結(jié)構(gòu)的主要類型及優(yōu)化分析

李彩紅 孫中華 譚逸超 陳慶偉

摘 要：變電站在設(shè)計的過程中，不僅需要重視系統(tǒng)的設(shè)計，還要重視構(gòu)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，通過更有效的措施，使其結(jié)構(gòu)更加合理，為其實際發(fā)展提供一定的幫助。本文就相關(guān)內(nèi)容進行了分析，希望通過相關(guān)研究提升其合理性，為其之后的發(fā)展提供更大的幫助。本文首先介紹了變電站構(gòu)架結(jié)構(gòu)的主要類型，并分析了變電站構(gòu)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：變電站;構(gòu)架結(jié)構(gòu);優(yōu)化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.168

0 前言

變電站構(gòu)架的優(yōu)化對于變電站系統(tǒng)來講具有非常重要的意義，可以進一步提升其實際效果，使系統(tǒng)所發(fā)揮的效果能夠進一步提升，發(fā)揮出變電站結(jié)構(gòu)的實際效果。因為我國變電站系統(tǒng)設(shè)計的過程中，一般都是在很多年前建立的，所以在結(jié)構(gòu)上有很大的進步空間，所以需要通過更有效的措施進行優(yōu)化，使其更符合現(xiàn)階段的實際建設(shè)要求。

1 變電站構(gòu)架結(jié)構(gòu)的主要類型

因為我國不同地區(qū)的自然條件與經(jīng)濟情況等方面會存在非常明顯的差異，所以導致構(gòu)架有非常多的類型，其在不同的情況下可以發(fā)揮出不同的作用，下面就其中比較常見的類型進行介紹。

第一種是鋼管人字柱型，這一方式主要是將柱直縫焊接成人字形結(jié)構(gòu)，梁則是通過格構(gòu)結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。梁柱之間通過鉸接方式連接，使其更加穩(wěn)定。第二種是高強鋼管梁柱型，梁柱主要是通過多邊形高強鋼管，鋼材的強度一般需要達到Q460，梁柱之間的連接為剛接。第三種是格構(gòu)式梁柱型，柱和梁之間主要是通過相對較小的角鋼或者是鋼管組成的。柱是通過自立式等截面或者是變截面的四邊形格構(gòu)式結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的，梁主要使用四邊形斷面的格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，梁柱之間的連接為剛接。

在我國500kV以下電壓等級的變電站中，使用最多的就是鋼管人字柱型和格構(gòu)式梁柱型。這兩種方式在采購與加工方面會更加的簡單，并且價格相對來講比較低，安裝方式也相對簡單，實際工作效果更好。

2 變電站構(gòu)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方式

（1）構(gòu)架柱選型。構(gòu)架柱選型中等截面普通鋼管結(jié)構(gòu)的使用較多，下面就其進行簡單的介紹。

等截面普通鋼管結(jié)構(gòu)中使用普通的鋼管，柱桿段之間是通過焊接相連，圓形鋼管截面特性相對來講比較好，受力處于正常狀態(tài)，局部受壓和抗扭特性相對來講比較好，適合在人字柱中使用，因為其具有剛性受力的特點。對于一些直徑較大的鋼管來講，一般會使用螺旋焊縫圓形鋼管。直縫焊接圓形鋼管因為可以材料方面并沒有較多的要求，而且焊接工作量相對來講比較小，外形相較于螺旋形焊縫會更加的美觀，所以其使用會更加的廣泛，也是經(jīng)常使用的結(jié)構(gòu)形式，在220kV等構(gòu)架中使用非常廣泛[1]。

薄壁離心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)使用液比較多，其在一般情況下鋼管中會有35mm左右的離心混凝土，使其處于三向應(yīng)力狀態(tài)，可以進一步提升其柱壓彎受力的承載情況，并提升其剛度。但是在實際加工與安裝的過程中相對來講會比較困難，而且結(jié)構(gòu)自重比較大，對于運輸與安裝會提出更高的要求。從實際施工經(jīng)驗來講，在施工現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)混凝土脫落的情況，在焊接的過程中也容易出現(xiàn)不同軸的情況，導致結(jié)構(gòu)的實際效果受到了影響。

（2）構(gòu)架梁選型。單鋼管梁作為一種使用較多的方式，從受力模型的角度來講，這一方式更適合使用在柱剛接形成的門型鋼架，為了有效的控制截面與穩(wěn)定性，一般在梁柱等方面都會使用高強鋼管，其主要的特點就是具有較高的美觀度，可以有效降低實際工作量，而且在占地面積上也會更小。但是這一結(jié)構(gòu)對于節(jié)點安裝工作會提出更高的要求。因為材料的價格相對來講會比較高，經(jīng)過對比分析其在用鋼量和結(jié)構(gòu)自重方面提升較多，并不具有較好的經(jīng)濟效果。

格構(gòu)式鋼梁更適合在柱鉸接組成排架結(jié)構(gòu)，在材料選擇方面可以使用普通的鋼管與角鋼，縱向支撐可以選擇端撐。相較于單鋼管梁來講，其質(zhì)量主要集中在構(gòu)件的截面附近，桿件在受力方面會更加的合理，特別是在構(gòu)架梁上，其承受的重力都是比較典型的集中力點式分布，可以更好的利用力學特點，而且這一方式在實際應(yīng)用的過程中更加節(jié)省材料，跨度與載荷方面相對來講會更大，桁架可以設(shè)計成變截面，借此節(jié)省材料，這一方式也是一些高強度鋼管不能實現(xiàn)的。從施工的實際經(jīng)驗可知，這一施工方式節(jié)點構(gòu)造相對來講比較簡單，并且在施工安裝方面比較容易，使用范圍也比較廣泛。而格構(gòu)式中還會分為不同的種類，現(xiàn)階段使用較多的是A字形其更適合使用在三角形斷面格構(gòu)式鋼梁之中。在一些荷載相對較小的情況下，通過三角形斷面受力分會更明確，在材料方面也具有較大的優(yōu)勢。因為需要考慮安裝使用和梁上行人不會受到影響，在跨度較大或者是斷面尺寸較大的梁中需要按照正三角形進行布置。

（3）節(jié)點選型。在梁柱節(jié)中主要有剛接與鉸接兩種類型。從受力模型的角度分析可知，剛接主要使用在門型鋼架之中，而鉸接更是也使用在排架結(jié)構(gòu)中[2]。高強度鋼管結(jié)構(gòu)可以通過剛性連接，提升加工安裝的實際要求，并且會產(chǎn)生初始應(yīng)力。而在桁架式鋼梁中通過螺栓進行連接，螺栓可以通過長孔形式，在受力的情況下可以使其出現(xiàn)一定的形變，可以減少節(jié)點的應(yīng)力。通過這一方式可以提高結(jié)構(gòu)的安全性，所以現(xiàn)階段使用比較多，效果也比較好。

柱腳節(jié)點中從構(gòu)架基礎(chǔ)的受力形式，剛性連接不僅可以傳遞豎向和水平荷載，而且還可以傳遞彎矩，所以在柱腳中更適合使用剛性固定柱腳。露出式柱腳一般使用地腳螺栓進行連接，這一連接方式可以有效的縮短施工周期，并且對于施工的精度會有更高的要求，在后期施工維護方面也會提出更高的要求。

3 結(jié)論

不同的架構(gòu)在實際應(yīng)用中可以起到不同的效果，對于變電站作用的發(fā)揮可以起到更大的幫助，保證電力系統(tǒng)可以長時間的運行。從相關(guān)構(gòu)架優(yōu)化來講，雖然鋼管人字柱構(gòu)架在實際應(yīng)用的過程中價格相較于格構(gòu)式構(gòu)架會更高，但是在實際施工時間與建設(shè)成本方面相對來講會比較低，具有多方面的優(yōu)勢。所以在一般的變電站構(gòu)架中，除非條件極為特殊，從工藝到安裝等方面的綜合衡量都是鋼管人字柱結(jié)構(gòu)更加符合實際需求，并且可以作為首選方案。

參考文獻：

[1]王庭華，顧偉華，張大長.220kV戶內(nèi)變電站屋頂構(gòu)架結(jié)構(gòu)體系及其抗震性能[J].電力工程技術(shù)，2017，36（05）：76-80+92.

[2]鄧鶴鳴，劉勁松，劉春翔.風害區(qū)域750kV變電站構(gòu)架避雷針變形分析及應(yīng)對措施[J].電瓷避雷器，2017，10（02）：14-18.