變電站結構設計大全11篇

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【 Abstract 】 Our country the transformer substation design is gradually toward normalization, standardization, greatly improving the operation safety of electric power system of our country and stability. The author substation structure design of the main two points-architectural framework structure and steel structure node design are analyzed and discussed.

【 Keywords 】 substation building, frame structure, steel structure design.

中圖分類號：TU391文獻標識碼： A 文章編號：

1.前言

變電站，改變電壓的場所。為了把發電廠發出來的電能輸送到較遠的地方，必須把電壓升高，變為高壓電，到用戶附近再按需要把電壓降低，這種升降電壓的工作靠變電站來完成。它的主要作用是將一些設備組裝起來,用以切斷或接通、改變或者調整電壓, [1]而在電力系統中,變電站是輸配電的關鍵點。變電站的結構的安全性及穩定性對于整個電力系統的安全運行及穩定性具有重要的意義。目前,我國的變電站已基本實現了標準化,甚至有些電網（如南方電網）已經擁有了標準化設計的具體實施方案，對于實現基建工程“一體化、規范化”管理有著重要意義。在主網變電站建構物中，主控樓、配電樓及構支架是其結構的主體，建筑結構主要采用鋼筋混凝土框架結構；構支架主要采用鋼管桿。本文將就主網變電站結構設計的兩個設計要點——變電站框架結構設計和鋼結構構架設計進行分析和探討。

2.變電站框架結構設計

變電站建筑宜根據建筑物重要性、安全等級、抗震設防烈度采用適宜的結構形式，且變電站結構設計應滿足強度、穩定、變形、抗裂及抗震等要求，并在總結實踐中積極慎重推廣先進技術，采用成熟的新結構和新材料。隨著經濟及技術的發展，我國大部分地區磚混結構變電站建筑已被鋼筋混凝土框架結構所代替。為此本文作者就變電站框架結構的設計主要要點闡述如下:

2.1變電站結構設計的詳細說明

變電站結構設計的說明書一般而言主要包括：結構設計的理論依據以及現實依據,變電站所處的詳細的地理情況、地基抗震的能力以及承載力、材料的質量等級等,在施工圖中沒有畫出來，一般要用文字進行詳細的說明。

2.2 基礎設計

變電站的框架基礎，當地質條件好時，首先考慮采用單獨基礎，其次為條形基礎，如天然地基不能滿足強度和變形要求時，可考慮采用樁基礎，也可采用人工處理地基的辦法，如換土、強力夯實等方法。在設計時，一定要按照地基的實際情況進行設計。比如，柱下擴展基礎的寬度過寬時，或者是地基整體上很不勻稱時，或者是地基的硬度不夠時，就要考慮是否利用柱下條基來加強結構的穩定性。另外，節點地方的基礎面積應該要給予適當的加寬，因為它被雙向利用，所以有可能帶來一些意想不到的不利因素。而在使用樁基礎時，則一定要按照當地的地質情況進行選樁。

2.3 結構平面設計

在進行結構平面設計時，梁板布置應根據電氣設備布置及荷重分布狀況，選擇經濟合理的梁板布置方案。樓（地）面活荷載應根據電氣運行、檢修、設備布置等情況進行取值。現澆板的配筋的選擇不能過于隨意，一定要按照相關的規范及標準進行選擇。一般情況下，現澆板的配筋主要采用Ⅱ級鋼，而不能使用Ⅰ級鋼，這也是為了保證變電站整體結構的質量的需要。鋼筋的布筋的方式一般都采用大直徑或者是大間距的方式，要盡可能地使鋼筋板上下的鋼筋的距離相等，而且應該要盡可能的減少其直徑的類型。另外，在對框架進行填充時，一般選用輕質的的隔墻，過梁也多是使用現澆的梁帶。在做結構平面設計時，一定要對這些情況進行詳細的說明。

2.4 梁的設計

梁的設計應該要分清楚主梁和次梁，一般而言，次梁的部分一定要注意使用箍筋和吊筋，且千萬注意次梁搭建的地方不能靠近主梁的支座，次梁如果處在主梁支座的附近，那么就必須要注意考慮次梁可能引起的主梁的抗扭，或者采取增加抗扭箍筋和縱筋的方式來進行平衡，或者是使用現澆板。從理論上來講，梁縱筋所必須要遵循的一個原則就是——小直徑和小間距原則，這有利于防止發生分裂，但是必須要注意的一個問題——鋼筋之間的距離必須要滿足相關要求，與梁橫截面相配合。[2]

2.5 框架柱的設計

柱的設計中，應對軸壓比的制約要使用強度較高的混凝土,同時應適當減少斷面的尺寸。控制柱的剪跨比主要是為了保證柱的延性，為簡化計算一般通過控制柱的長細比≧4（又稱長柱）來實現。盡量避免短柱，短柱箍筋應全高加密，其縱筋不宜過大。在建筑物周邊的主軸線上盡可能設柱，避免有較大跨度的懸挑結構。框架柱的縱橫兩個方向盡可能對應設柱，以滿足雙向支承要求。

2.6 樓梯的設計

根據建筑圖對樓梯的布置，確定鋼筋砼樓梯的結構形式，一般采用板式和梁式兩種基本型式。梁式樓梯跨步板，可按一個踏步作為計算單元，作縱向簡支計算。梁式樓梯的梯段、斜梁，一般按簡支計算；板式樓梯的斜板，考慮其支座對梯段的嵌固影響，計算時，跨中及支座彎矩，可近似取為1/10ql2。平臺板為單向板，計算彎矩可取1/8 ql2或1/10ql2，視支座嵌固影響而定；平臺梁按簡支梁計算。

3 變電站的鋼結構構架設計

變電構架的受力主要以水平荷載為主，承受的主要水平荷載是導線及地線的張力，其次是風力。構架特點是柱高而斷面細小，屬于大柔度結構。當前，我國南方地區尤其是一些經濟比較發達的地區的變電站多采用鋼管桿構架,梁采用格構式或鋼管梁,與混凝土相比，具有較高的強度和韌性，性能穩定，適合批量生產，既節約了成本，也美化了整個變電站的外觀。

3.1 采用自動化的方式對鋼架的節點進行受力分析

當前計算機技術的迅猛發展，計算機技術已經開始深入到學科的各個領域，

同時也為改善我國變電站系統的設計提供了強大的技術支持。所以在進行變電站的結構的設計時，應該要積極引進信息化自動系統，以便能夠準確的分析變電站的鋼架結構的各個節點的受力情況，避免人工計算帶來的誤差，影響整個結構的設計的準確度，使得變電站的設計走上自動化發展的道路。對于構架使用空間結構計算分析軟件來完成靜力分析更符合結構實際受力性能，計算結果更精確，空間結構計算分析軟件首推STAAD/CHINA。

3.2 變電站的鋼結構構架設計要點

變電站構架的受力一般而言主要以水平受力為主，其受力的來源主要是導線和地線之間形成的張力。還有就是來自外界的風力。而導線與地線之間形成的張力的大小程度受多個因素的影響，主要有導線的檔距、弧垂、導線自重、覆冰厚度、引下線重量和安裝導線檢修上人為的因素等，外界氣溫的變化在很大的程度上則決定了導線的弧垂。[3]因此根據電氣的相關的要求，帶電導線對地面以及其他的周圍的建筑物必須要保持一定的距離，因此變電站的構架的突出特點主要是柱相對要高而橫截面相對要小。通常而言，變電站的鋼結構的節點的設計是整個變電站設計的重點之一。變電站的節點的設計主要可以分為四個部分：鋼管柱的連接、人字柱的柱頭與柱桿件的連接、人字柱與橫撐構件的連接及人字柱與基礎的連接。目前，鋼管柱的連接主要采用剖口對焊連接和法蘭連接兩種方式，其中使用比較普遍的主要是法蘭連接的方式。人字柱的柱頭與柱桿件的連接則主要通過鋼板焊接的方式進行，采用這種方式的原因主要是因為人字柱的柱頭的受力情況比較復雜，采用鋼板焊接的方式可以最大限度的固定人字柱的位置，減少外界對它的影響，符合相關的設計的要求。人字柱與橫撐構件的連接則采取剛性連接的方式進行，最主要的原因是因為變電站的架柱容易受到水平力的影響，其受壓柱的穩定性極其容易受到破壞。人字柱與基礎則主要采用杯口插入連接的方式。但是在選擇這種方式的時候，一定要準確的確定鋼管插入到杯口的深度。鋼管插入到杯口的深度的主要由受拉桿的軸力、抗粘剪的強度、受拉桿的外直徑等幾個因素所決定。同時，在實際的施工過程中，還必須要密切關注相關的因素的變化，使得計算的理論值盡量與實際施工的情況相符合。

4.結語

從以上的分析中我們可以了解到，主網變電站的整體構架的設計比較復雜，涉及到的因素也比較多，例如：建筑結構的荷載、混凝土的結構設計、抗震性、變電站的地基結構等，而變電站的鋼架結構的設計則是整個變電站設計的重中之重，在其設計的過程中，必須要準確的分析各個節點的受力情況以及相關的節點的連接方式，使得整個的設計符合相關的要求，最好可以實現整個設計的自動化進行，盡量的減少設計中的數據誤差，使我國變電站的設計更加合理，促進我國變電站的健康可持續發展。

【參考文獻】

[1]王亞剛.對變電站建筑框架結構及鋼結構節點設計的探究[J].價值工程.

2011.846-47

[2]陳磊.110kV變電站結構特點和經濟比較[J].電站系統工程.2011.27(6)；

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1.變電站框架結構設計

變電站框架結構的設計主要有以下內容：

（1）有關結構設計的說明。包括主要的設計依據，變電站的地基情況、抗震等級以及承載力、材料等級、活荷載值等，在施工圖中沒有畫出來的而采用說明的方式來表示的信息。

（2）基礎設計。當采用天然基礎且柱下擴展基礎的寬度比較寬時，或地基不均勻時，或者地基比較軟時，應當利用柱下條基。并且應考慮到在節點的地方基礎底面積由于被雙向反復使用而帶來的不利影響，應適當地加寬基礎。當采用樁基礎時，應根據地質資料選用樁型，一般情況下，采用預應力環形桿較多，且為端承摩擦樁，當淤泥層較厚時，還需考慮負摩擦。

（3）平面設計。現澆板的配筋應該使用Ⅱ級鋼，除了吊鉤以外，不能使用Ⅰ級鋼，梁柱鋼筋盡可能使用Ⅲ級鋼筋（國家建設部推廣使用）。鋼筋布筋應采用大直徑和大間距的方式。板上下的鋼筋的間距應該相等，鋼筋直徑可以不相等，但其直徑的類型不宜過多。框架的填充墻大多為輕質隔墻，過梁通常不使用預制混凝土過梁，采用的是現澆梁帶。應該注明使用的輕質隔墻的圖集和做法，當過梁與柱連接時，柱應當甩筋，過梁應當現澆。由于繼保室、通信室等房間電纜較多，可采用活動地板結構。

（4）樓梯的設計。休息平臺與梯段板平行方向的上筋均應拉通，并且應與梯段板的配筋互相適應。梯段板的厚度通常采取跨度的1/25～1/30。

（5）梁的設計。梁的上面有次梁的地方應附加箍筋和吊筋，并應首先使用附加箍筋。不能將次梁搭建在主梁的支座的附近，如果搭建在主梁支座的附近，就應當考慮由于次梁所引起的主梁抗扭，或者增加抗扭箍筋和縱筋。如果采用現澆板，抗扭問題不嚴重。理論上梁縱筋應遵循小直徑和小間距的原則，這對抗裂有利，但鋼筋的間距應滿足要求，并且要與梁斷面互相適應。挑梁應做成等截面。梁從構造上要避免沖切破壞以及斜截面的受彎破壞等。

（6）柱的設計。柱應采用高強度混凝土來應對軸壓比的制約，應減小斷面尺寸。應避免柱過短，短柱的箍筋應采取全高加密，短柱的縱筋不應過大。由于豎向地震的影響，對柱的軸壓比和配筋應多一些考慮。獨立柱的上面或中部有挑梁時，應限制挑梁的長度。繪制施工圖時，較大直徑的鋼筋的連接方式應采用機械連接，而不應采用焊接，兩者的造價相差不大，但機械連接更加可靠并且檢查方便。

2.鋼結構構架設計

為了節省投資，一般變電站均采用架空出線，變電站內部導線均采用構架進行連接、跳線，因而構架也是常規變電站必不可少的一部分。目前普遍采用鋼管桿構支架，梁采用格構式或鋼管梁，使整個變電站更加美觀和實用。

2.1采用空間分析程序計算內力

隨著科技的進步，出現了不少可以計算和分析內力的軟件。例如美國REI公司開發的STADD/CH INA2000空間結構分析和設計程序，利用該程序對構架柱進行內力計算和分析，能夠更加接近構架的實際受力情況，有利于縮短設計周期。也可采用東北電力設計院編制的構架計算軟件（SST）進行簡單的計算，根據計算結果分析桿件內力。

2.2結構節點設計

（1）鋼管柱的連接方式。鋼管柱的長度受到加工、運輸以及熱鍍鋅的影響，一次成型比較困難，所以，要首先分段加工，然后利用剖口對焊進行連接或利用法蘭進行連接。鋼管利用剖口對焊進行連接，不僅外形美觀，還能節省鋼材，缺點是焊接需在現場操作，焊縫外還要現場噴鋅，質量沒有保障，焊縫處鋼管內側的防腐能力比較差。法蘭連接所有的焊接工作以及熱鍍鋅可以在工廠完成，只需要進行現場組裝。由于不需現場焊縫，鋼管的防腐能力很強，安裝工作比較方便，可以節省工期，但缺點是耗材大，而且為了使法蘭連接的接觸面比較平整，對加工精度的要求很高。目前，法蘭連接應用較為普遍，有剛性法蘭和柔性法蘭兩種形式。

（2）人字柱的柱頭利用鋼板焊接。人字柱的柱頭的受力情況非常復雜，它需要傳遞很大的軸力、剪力以及彎距。為了減小人字柱的位移，柱頭連接必須保證有充足的剛度，并且應設法減少柱頭連接的偏心。綜合考慮，人字柱柱頭應將兩桿連接為整體，利用鋼板進行焊接，剪力板、柱頭處的頂板以及加勁板的厚度應滿足規范的要求。兩根人字柱中心線之間的距離一般為100mm，可基本滿足固結假定要求。

（3）人字柱與橫撐構件采用剛性連接的方式。當變電構架柱承受水平力時，破壞形式是受壓柱的失穩性破壞，這時受拉桿會經過橫撐而對受壓桿發生約束作用。為了增強這個約束作用，柱與橫撐的連接應為剛性連接，而且橫撐應具有一定剛度，故橫撐使用鋼管材料。為了便于熱鍍鋅和安裝，橫撐鋼管分為兩部分，分別與相應的人字柱經過剖口進行對焊剛性連接，然后再由橫撐中間的法蘭盤剛性連接，以實現橫撐構件與人字柱的剛性連接。

（4）人字柱與基礎采用杯口插入形式連接。基礎與鋼管柱的連接適合采用杯口插入形式。鋼管插入到杯口的深度是由抗拔決定的，其計算公式為：

H=N/（3.14D×FCV） （1）

式中： H―――鋼管插到杯口的深度；

N―――受拉桿的軸力設計值；

D―――受拉桿的外直徑；

FCV―――抗粘剪的強度，如果二次灌漿細石混凝土的強度為C20，則：FCV=0.5MPa。

如果受拉的鋼管插入杯口的部分焊有多于或者等于兩道鋼箍，剪切面可控杯口壁計算，插入杯口的深度根據（2）式進行計算：

H=N/ΣSC×FCV （2）

式中： ΣSC―――杯口內壁的平均周長。

插入杯口的深度不僅要滿足計算的要求，還必須滿足：H≥1.5D。此外，為了確保柱腳處局部穩定，在構架安裝完成后，鋼管的柱腳處應灌注C30細石混凝土。

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中圖分類號：TM411+.4 文獻標識碼：A

1　智能變電站的含義

智能變電站是智能電網建設的重要節點之一，是在數字化變電站基礎上發展形成的新一代變電站。隨著經濟與科技的發展，風電、光伏等新能源電力的應用越來越多，這對傳統的電力系統設備提出了巨大的挑戰。在這種背景下，電力系統的安全性和可靠性必須提高，作為連接用戶和發電站之間的變電站的結構設計也必須進一步優化。計算機技術以及通信技術的飛速發展，為解決電力系統和變電站所面臨的問題提供了新的解決方法——智能變電站，它能將智能化一次設備和網絡化二次設備進一步融合起來。依靠先進、安全、集成和低碳環保的智能化設施，智能變電站能夠自動地完成信息的收集、分析、控制以及管理等工作，能夠使得全站的信息數字化并且信息能夠及時全面地得以共享，與此同時，智能變電站還具有通過及時分析數據為電網作決策提供信息支持以及自動控制的功能。依靠智能變電站，電網的工作不僅更加低碳環保，效率更高，而且能夠消除很多的安全隱患。智能變電站能夠為電網采集全面且及時的數據，通過對數據進行監測、控制和分析，為電網做出正確決策提供可靠的信息支持，同時它也是電網執行命令的部分，因此對智能變電站的結構設計進行優化具有重大的意義。

2　智能變電站二次系統配置方案

智能變電站以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，在智能變電站的發展中，隨著裝備制造技術、工藝的發展及建設、運行經驗的積累，其一、二次系統最終將融合為一體，但目前的技術發展水平還無法實現。針對二次系統，可以在光纖以太網基礎上，進行優化配置：將主保護和計量系統分布式就地實現，后備保護采用站域——廣域后備保護系統，本地測量和整定與調度中心整定相結合，以達到后備保護的最優配合和最小的通信負擔。

2.1 保護配置

其中，保護配置包括線路保護、變壓器保護和母線保護。

2.1.1　主保護原理:線路保護采用速度更快的采樣值差動和暫態量保護;變壓器保護采用了可以避開勵磁涌流影響的廣義瞬時功率保護原理作為差動保護的輔助。兩種新的保護原理都易于實現。

2.1.2　采用具有智能決策功能的廣域后備保護系統，集中全網信息進行后備保護在線整定，并且所需通信量少，數據更新速度快。

2.1.3　保護的實現方式:將原來集控室內的主保護功能下放到智能一次設備單元內就地實現，簡化了布線，減少了通信網絡的負擔。母線主保護采用具有主站的分布式差動和集中式母線保護的實現方式。

2.2 計量配置

計量系統創新地提出測量計量功能一體化為計量模塊，計量模塊的預處理數據為三態數據，三態數據(穩態數據，暫態數據，動態數據)統一采集和標準化。通過分析計量模塊的誤差量值溯源得到，在忽略算法誤差情況下，誤差主要來自于互感器，由于全站采用高精度的光學互感器，計量模塊的精度要求完全滿足計量規程的要求。既可以實現現場檢驗，也可以實現遠程檢驗。通過計量模塊在通信方面的優勢，實現智能變電站與大用戶互動，智能變電站具有向大用戶實時傳送電價、電量、電能質量及電網負荷信息的功能，支持電力交易的有效開展，實現資源的優化配置；激勵電力市場主體參與電網安全管理，從而實現智能電網各環節的協調運行。

2.3 通信配置

現階段的智能變電站內通信設備配置與數字化變電站及傳統變電站基本相同，但隨著電網中智能變電站投運數量的不斷增加，快速增長的采集數據量的不斷匯聚，對光纖通信傳輸網絡帶寬和傳輸可靠性提出更高要求。因此，通信平臺的建設與改造必須同步進行。

3　智能變電站二次系統設計與實現

3.1 系統構成

變電站二次系統在功能邏輯上分為站控層、間隔層和過程層。站控層由主機、操作員站、遠動通信裝置、保護故障信息子站和其他各種功能站構成，提供站內運行的聯系界面，實現管理控制間隔層、過程層設備等功能，形成全站監控、管理中心，并與遠方監控/調度中心通信。間隔層由保護、測控、計量、錄波、相量測量等若干子系統組成，在站控層及網絡失效情況下，仍能獨立完成間隔層設備的就地監控功能。過程層由互感器、合并單元、智能終端等構成，完成與一次設備相關的功能，包括實時運行電氣量的采集、設備運行狀態的監測、控制命令的執行等。

其中過程層最終發展目標為智能一次設備，就是一次設備集成互感器、智能終端等，實現在一次設備上直接的數字化接口。目前投運的智能站采取設置就地智能終端箱的方式，將一次設備運行狀態、控制等信號和命令通過智能終端轉換成數字化信號。

3.2 網絡結構

過程層網絡按照電壓等級分別組網。雙重化配置的保護及安全自動裝置應分別接入不同的過程層網絡；單套配置的保護及安全自動裝置、測控裝置宜同時接入兩套不同的過程層網絡，并采用相互獨立的數據接口控制器。220kV及以上變電站站控層、間隔層網絡采用雙重化星形以太網絡，110kV變電站站控層、間隔層網絡采用單星形以太網絡。總之，依據不同電壓等級和電氣一次主接線配置不同的網絡形式，有雙星形、單星形、點對點等。鑒于對變電站運行維護及網絡安全方面的考慮，智能變電站在兼顧網絡跳閘方式的同時仍保留直采直跳的方式，尤其對高電壓等級、聯網運行的變電站。

3.3 二次設備的配置原則

站控層設備的配置，以220kV變電站為例，主機按照雙套配置，對于無人值班變電站主機可兼操作員工作站和工程師站。保護及故障信息子站應與變電站系統共享信息采集，不獨立配置。遠動通信裝置也雙套配置。①隔層設備測控裝置獨立配置時，應單套配置，220kV電壓等級若采用繼電保護就地安裝時，采用保護測控一體化裝置，110kV及以下電壓等級推薦采用保護測控一體化裝置。對于繼電保護裝置的配置與常規變電站配置原則一致，220kV及以上電壓等級按照雙重化原則配置。故障錄波及網絡分析記錄裝置，對于220kV變電站按照電壓等級分別配置，主變壓器單獨配置。110kV及以下變電站統一配置。66kV及以上獨立配置電能計量表計，計費關口滿足相應規程規范要求。設置網絡打印機，通過變電站二次系統的工程師站打印全站各裝置的保護告警、事件、波形等數據，取消裝置屏上的打印機。②程層設備的配置原則，220kV-750kV除母線外，智能終端宜冗余配置。66kV及以下配電裝置采用開關柜布置時不配置智能終端。110kV及以上主變壓器本體配置單套的智能終端。智能終端分散布置于配電裝置場地智能組件柜內。合并單元配置原則：220kV及以上電壓等級各間隔冗余配置，110kV及以下電壓等級各間隔單套配置，雙重化保護的主變各側冗余配置，同一間隔內電壓互感器和電流互感器合用一個合并單元。③絡通信設備配置原則：220kV及以上電壓等級變電站的站控層網絡交換機冗余配置，每臺交換機端口數量應滿足實際工程需要。一般采用100M電口，站控層交換機之間級聯端口采用1000M端口。當交換機處于同一建筑物內且距離較短時采用電口連接，否則需采用光口互聯。間隔層網絡交換機按照設備室或電壓等級來配置，交換機端口數量滿足工程規模要求。過程層交換機按照間隔配置，每臺交換機的光纖接入數量不超過16對，任兩臺智能電子設備之間的數據傳輸路由不超過4個交換機。對于規模較大的變電站，其間隔層和過程層需配置大量的交換機，與常規變電站在配置上的主要差別也在于此，采用網絡方式，就多了交換機這一環節，當交換機出現故障，可能引發多個間隔的保護拒動，近而造成大的事故發生。因此交換機的可靠性是智能變電站安全穩定運行的關鍵。

結語

在實現智能電網的建設過程中，智能變電站建設始終是智能電網建設的核心問題之一。為了實現智能變電站在智能電網中的支撐作用，要求對當前變電站二次系統的架構體系不斷進行升級與改進，發揮智能變電站的高度集成、兼容、互動、協同功能。本文從保護、計量及通信等方面，對智能變電站二次系統的配置方案及其設計與實現進行了有益的探討。應該指出的是，隨著科技的不斷進步和裝備制造水平的不斷提高，智能變電站的一次、二次系統必將融為一體。

參考文獻

[1]肖世杰．構建中國智能電網技術思考[J]．電力系統自動化，2009(09).

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1 前言

目前，我國的經濟處于高速發展的階段，在各方面的問題上都需要很高的要求，對于變電站的建筑結構設計也有很高的要求。變電站建筑結構設計應該具有創新意識，價格合理，在變電站的實用方面也應該增加其實用年限，在穩定性上使變電站能夠更好的投入到生產中。外界條件變化萬千，時常存在暴雨，地震等自然災害，變電站建筑結構設計上應該更能適應這些自然災害，能夠更好的在自然災害中存活。但保證這些需要變電站具有好的質量，無論怎樣對變電站建筑結構設計都要考慮到質量問題，質量是變電站的一切能力的保證。因此，變電站建筑結構的設計一定要根據科學依據，借鑒國外的先進技術，在一定條件下，選擇合適的材料，設計出符合要求的變電站結構。

2 變電站建筑結構設計對于其結構體系的要求

變電站的結構對于整體有很大的影響，結構影響變電站的抵抗自然災害的能力，對于突如其來的暴雨，地震等有很強的適應生存能力，變電站就不會因為一點自然災害的侵襲就坍塌，良好的變電站結構設計能夠很好的保護國家的財產，延長其使用壽命。變電站的一部分結構需要留有孔隙，并且有的部位對于防治水的侵襲有極高的要求，因此在這些重要部位上使用的材料也有特別的要求，最好使用混凝土結構，采取現澆鋼筋的辦法，確保這些部位的牢固性，能有效的防治水對變電站結構造成的危害。在能夠確保的經濟范圍之內，在變電站結構的一些細節上，也應該得到注意，在一些節點上，使用標準化的元件進行組合，盡量使節點等細小的細節達到完美，畢竟，細節決定成敗。變電站的結構材料要因地制宜，盡量在較低的價錢上能夠得到更好的效益，考慮外界環境對于變電站結構的影響，更好的使變電站的結構設計投入到生產和生活中，造福人類。

3 變電站建筑結構設計對于技巧問題的探究與討論

變電站影響作用巨大，對于生產和生活都有很大的幫助，變電站的各種使用能力是依靠其的結構來完成的，如果變電站的結構因為一些自然災害或者一些別的原因造成了坍塌，將會對人類和自然環境的和諧造成很大的危害，而且變電站的使用年限也要盡可能的延長，如果變電站的使用年限極端，是得總是不停的更換，將影響工作效率，更換浪費國家的金錢，影響國家經濟發展，不利于變電站在生產和生活方面的使用。所以變電站的結構設計成為重中之重，設計要依托于外界環境的考慮，在經濟合理的條件下，力求做到各方面完美，從整體考慮。

3.1 變電站的屋外結構

變電站的屋外結構有倆種構建方法，分別是局部聯合的構建方法和全聯合的構建方法。這兩種構建方法在構建的時候，同樣要考慮外界環境和溫度，壓強等因素的影響。對于在構建結構的過程中，也要考慮實際情況，根據需要也可以采取別的構建方法，不同情況采取的方法不同，有的適用單杠結構，有的適用空間結構，單杠結構要注意減少彎矩，彎矩對于單杠結構能否正常使用影響很大。無論什么樣的屋外結構，它的作用都應該加強變電站的使用能力，質量上一定要符合要求，使變電站各部分的作用力能很好的平衡。

3.2 變電站屋外配備裝置的設計

變電站的屋外配備裝置長期處在與外界接觸的環境，經受著自然環境的風吹日曬，這些自然條件的侵襲都會對屋外配備的裝置造成極大的腐蝕危害，影響變電站的使用年限。因此，在選用變電站的屋外配備裝置材料時候，在可能的條件下，盡量使用防腐的材料。并且，根據變電站所處在的自然條件分析，各種外界因素對于其腐蝕的程度，允許范圍內，人工進行防腐，避免外界條件對于變電站的腐蝕，工作人員要定期對變電站屋外配備裝置進行檢查維修，把損失降到最低，有效的保證變電站的正常投入使用。

3.3 變電站墻壁出現裂縫的解決設計方案

變電站的外部在外界，由于溫度等的影響，墻壁屋頂等部分干縮形成裂痕。所以在變電站的結構上應該設置一些控制溫度的裝置，確保變電站溫度的平和，溫度平和則不會對變電站造成太大的裂痕問題，確保變電站的牢固。而且裂痕也在一定條件下是因為巨大的壓力，所以減小屋外結構對于其產生的壓力也很重要，盡量使其減小對墻體造成的壓力，這樣在一定程度下，也可以減少裂痕的存在。

3.4 變電站后澆帶的設置

有時變電站在進行建造的時候，一部分建筑物的長度會超過一定的范圍，這就需要設置后澆帶。后澆帶的存在不要影響變電站整體的使用效果，并且每隔一定距離就要設置一個。后澆帶的設置要在變電站的橫切面上，這樣既可以保證變電站的使用，也可以防止一些建筑物長度過長引起的危害。

4 處在不良情況下的處理方案

在進行變電站的結構建造的時候，要對即將建造的地方進行勘測，在基礎設計方面，圍墻和變壓器都是需要考慮的，要求方面嚴格。圍墻的建造在土地不夠使用的情況，可以建造在墻上，這樣為土地的節約做出了巨大的貢獻，而且根據地形來設計建造形狀，即節約了人力物力，也不影響美觀，使得變電站在實用的同時，能夠保持美觀。變壓器方面對于沉降范圍的控制也有很高的要求，在變壓器設置方面，沉降要控制在要求的范圍之內，任何一點的差異都將引起變電站整個的使用情況。

5 總結

對于變電站建筑結構設計技術是需要實踐的，根據實踐情況來確定最好的設計技術。實踐是檢驗真理的唯一標準，好的實踐能確定好的方法。在建造過程中也要因地制宜，根據外界條件的不同來改變設計方法，更好的確保變電站的使用情況。變電站建筑結構的設計方法也要與國際接軌，吸收國外的先進技術和經驗，精益求精，對于國外的錯誤，也要當做教訓，避免在變電站結構設計上出錯。變電站的工作人員也要積極學習有關變電站的相關知識，對于變電站要經常檢修，出現問題及時解決，只有學好相關知識，才能在變電站出現問題的第一時間發現并解決。整體團結一致，使變電站更好的為人民服務，推動我國經濟發展。

參考文獻

篇（5）

中圖分類號：TN934.81 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）02-0021-02

近年來，廣播發射臺的廣播發送設備、音頻調度設備、網絡通訊設備、視頻監控設備等都進行了更新改造，自動化功能越來越完善，安全播出的可靠性也大大提高。在廣播發射臺的重要能源供應部門變電站中，雖然電力設備也進行了大范圍的改造，但是因為缺少統一的標準和規范，加上市場品牌、廠家眾多，網絡結構多樣，缺乏全面的自動化系統標準，相對落后的電力設備就成了安全播出的瓶頸。因此研究設計一種適合廣播發射臺實際情況的變電站自動化系統網絡結構對于保障安全播出工作有著十分重要的意義。

1 IEC61850標準介紹

目前國內外在變電站自動化系統的結構設計中都遵循IEC61850標準，IEC61850標準是國際電工委員會（IEC）TC57技術委員會（電力系統控制和通信委員會）制定的，該標準根據電力系統成生產過程的特點，制定了滿足實時信息傳輸要求的服務模型。采用面向對象建模技術，面向設備建模和自我描述，以適應功能擴展，滿足應用開放互操作要求，擴充數據和設備管理功能，傳輸采樣測量值等。規范了變電站內智能電子設備之間的通信行為和相關的系統要求。

IEC61850標準把變電站自動化系統的功能在邏輯上分配為設備層、間隔層/單元層、設備層三個層次。其結構圖如圖1所示。

設備層是一次設備和二次設備的結合層，在過程層完成所有接口的功能，如開關量輸入和輸出、模擬量采樣和控制命令發送等。過程層實際上是與變電站的一次設備，如斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、智能直流設備等連接的功能。

間隔層的設備主要包括各種微機保護裝置、自動控制裝置、測控裝置等。間隔層的主要功能是匯總本間隔過程層上傳的實時數據信息，對一次設備進行保護控制，檢測操作的各種閉鎖條件是否符合，保護方式、定值的調整，執行數據的承上啟下通信傳輸功能。

變電站層一般被稱為站控層，包括后臺監控主機，通訊網絡，GPS時鐘等設備，實現對全站設備的監視、控制、告警及信息交互功能，完成數據采集存儲，對間隔層設備進行在線維護、在線組態、在線修改參數等。

此外IEC61850還對變電站自動化系統結構語言、變電站和饋線設備的基本通信結構，變電站和饋線沒備的基本通信結構等進行了規定，為了保證廣播發射臺變電站自動化系統的規范性，便于它與臺內其它自動化系統和其它臺站自動化系統的對接，建立即插即用的網絡環境，在對廣播發射臺變電站自動化系統的設計時應嚴格遵照IEC61850標準。

2 變電站自動化系統的結構模式

2.1 間隔層網絡結構的分析比較

間隔層是變電站綜合自動化的核心，在國內目前電力系統中變電站自動化系統結構主要有三種：集中式、分散式與集中組屏相結合、完全分散式。結合廣播電臺的實際情況，考慮供電系統出線較少、供電可靠性要求高、工作現場環境的干擾、場地空間等因素，結合綜合自動化技術目前的結構組合方式進行認真、細致的對比分析。

（1）集中式結構模型。集中式結構的綜合自動化系統，就是采用不同檔次的計算機，擴展接口電路，集中采集變電站的各種模擬量和開關量，集中進行計算與處理，分別完成微機監控、微機保護、備自投切換等功能。由前置機完成數據輸入輸出、保護、控制及監測等功能，后臺機完成數據處理、顯示、打印及遠方通信等功能。這種結構模式結構緊湊、體積小、可大大減少占地面積，同時造價相對較低。但是它的最大缺點是每臺微機裝置的功能非常集中，如果一臺計算機出故障，影響面大；集中式結構軟件復雜，修改工作量大，系統調試麻煩；另外組態不靈活，需要根據現場實際進行設計制造，生產成本大不利于推廣和維護。考慮到上述缺點，這種結構模式近年來在電力系統和用戶中已經很少用到，新建臺站也不再使用。

（2）分散式與集中組屏相結合的結構模型。隨著單片機技術和通信技術的發展，特別是現場總線和局域網技術的應用，有條件解決全微機化的變電站二次系統的優化設計問題，目前常用的措施是按每個電網元件，如一條出線、一臺變壓器、一組電容器等為對象，集保護、測量、控制為一體，設計在同一控制屏內。而對于35kV以下配電線路，將一體化的微機測控保護裝置分散安裝在各個開關柜中，然后又監控主機通過光纖或通信電纜網絡，對它們進行管理和交換。這就是分散式與集中組屏相結合的結構。

這種結構將35kV以下線路保護采用分散式結構，就地安裝，節約控制電纜，通過現場總線與保護管理機交換信息。高電壓等級線路和變壓器保護采用集中組屏結構，保護屏安裝在控制室中，是這些重要的保護裝置處于比較好的工作環境，避免電磁干擾，對可靠性較為有利。

這種分散與集中組屏結合的結構目前在電網中高電壓等級變電站中普遍使用，考率到廣播發射臺站變電站設備區環境的電磁干擾，部分臺站的站用變在高壓開關柜內安裝，或者高壓開關柜與配電變壓器在同一配電室內，造成環境溫度較高，不利于微機保護裝置中電子器件的長期工作，也可以考慮將這些設備的保護測控裝置集中組屏安裝于較好環境中，保障系統可靠運行。

（3）完全分散式。完全分散式自動化系統結構是指以變壓器、斷路器、母線等一次主設備為安裝單位，將微機保護裝置、非電量保護裝置、智能儀表燈單元就地分散安裝在開關柜的二次柜門上，由通訊服務器通過現場總線與這些分散的智能單元進行通訊，控制單元通過網絡與監控主機聯系。

這種結構模式目前在無線局許多臺站都正在使用，結合實際維護經驗，這種結構模式具十分突出的優點，如顯著減少了變電站主控室設備。因為二次設備與一次設備就近安裝，節省了大量連接電纜。減少了現場施工和調試工程量，由于安裝在開關柜的微機保護裝置在開關柜出廠前已由生產廠家安裝和調試好，現場需敷設的電纜數量大大減少，因此可顯著縮短現場施工的工期和現場調試的時間。完全分散式結構可靠性高，組態靈活，檢修方便。

完全分散式結構雖然具有許多優點，但是也要考慮環境因素的影響，盡量不要在高溫和強電磁環境下采用這種結構。

2.2 廣播發射臺變電站自動化系統的網絡設計方案

通過IEC61850標準的研究和分析，對間隔層網絡結構的分析比較，結合廣播電臺變電站自動化系統的技術需求，對變電站自動化系統的網絡結構進行設計。設計網絡結構時，既要考慮所有信息傳輸的快速性即需簡化網絡，又要考慮信息傳輸的可靠性即需適當增加網絡的冗余度。通過分析對比上述變電站自動化網絡結構，經過對廠家的微機保護裝置的分析和設計后，結合廣播發射臺實際確定出適合廣播發射臺變電站自動化系統的網絡結構設計出一種新的網絡結構模式――采用獨立雙網的分布式變電站自動化系統網絡。

具體設計方案如圖2所示，我們在站控層設計由兩臺操作員站（操作員1和操作員2），1臺微機防誤工作站，1個GPS天文時鐘，1臺打印機2個，2個光纖交換機（站控層光纖交換機A和站控層光纖交換機2），及數據網線構成一個雙以太網絡，通訊協議為TCP/IP協議。間隔層由各種微機保護測控裝置，4臺交換機（間隔層光纖交換機A和間隔層交換機B連接35kV室微機保護裝置，間隔層光纖交換機C和間隔層交換機D連接10kV室微機保護裝置），3臺串口服務器（連接智能儀表及其他以RS232/485/422通訊的智能設備），由以上設備和傳輸介質組成雙光纖以太網，通訊協議為CANBUS協議。

2.3 站控層網絡結構設計思路

站控層網絡采用屏蔽雙絞線網絡運用TCP/IP傳輸協議，數據傳輸速率9600bps，采用兩臺優肯UKG2402GC光纖交換機（該交換機提供8個10/100M/1000M RJ45電口和24個SFP光口）采用集連或非集連星型連接方式，直接接入雙以太網。使用UKG2402GC光纖交換機的8個RJ45電口，采用TCP/IP協議將所有站控層設備連接成獨立的雙以太網絡，使雙網絡形成冗余備份，加快數據傳輸速度和系統運行可靠性。沒有選擇光纖以太網的原因是，站控層設備都在一個相對集中的地方，例如控制室、值班大廳等，傳輸距離并不遠，受到干擾的可能性不大；另外考慮到光纖以太網的投資會比較大，維護沒有屏蔽雙絞線方便。使用UKG2402GC光纖交換機的24個SFP光口連接間隔層光纖交換機。

2.4 間隔層網絡結構設計思路

間隔層微機保護裝置全部采用完全分散式安裝方式，將微機保護裝置就地安裝在相應開關設備上。網絡采用雙光纖以太網絡是為了提高系統的安全性和可靠性，以保證變電站的運行安全，雙光纖以太網絡是運用CANBUS傳輸協議，數據傳輸速率2Mbps，分配節點IP地址理論上沒有限制，實際上企業變電站信息層設備、間隔層設備和控制層設備總量一般都不會超出60個節點IP地址，而控制層的工作站應用程序基本分配節點IP地址個數為225個，根據各發射臺需要還可以加以擴展。間隔層的全部設備采用兩臺優肯UKG2402GC光纖交換機（該交換機提供8個10/100M/1000M RJ45電口和24個SFP光口）采用集連或非集連星型連接方式，直接接入雙以太網。使用UKG2402GC光纖交換機的24個SFP光口，將所有間隔層的微機保護裝置、串口服務器等設備連接成獨立的雙光纖以太網絡，使雙網絡形成冗余備份，加快數據傳輸速度和系統運行可靠性。間隔層光纖網絡全部選用100base-fx單模光纖，傳輸距離可達10-20千米，可以滿足有多個配電室的且相距較遠的臺站，不需要在單獨配置光收發器，減少設備數量，簡化網絡，提高運行可靠性。

2.5 其它智能設備的接入

變電站內的其他第三方設備，如數字化智能儀表、直流屏、微機五防系統、小電流接地選線裝置、消諧裝置、電度表等，大多都提供RS232接口或RS 485串口通訊方式，因此選擇Moxa CN2600系列網絡冗余型16口RS-232/422/485串口服務器將第三方設備接直接接入系統的以太網絡，具體方案是將Moxa CN2600串口服務器接入優肯UKG2402GC光纖交換機的RJ45電口，對于不同廠商提供的外部相關設備來說，這種方案給予第三方設備接入系統帶來很大的方便，同時第三方設備的運行情況的好壞，還不會影響到整個系統的安全穩定性。CN2600系列還支持雙以太網，我們設計將Moxa CN2600串口服務器的兩個獨立網口分別接入以太網交換機A或B（優肯UKG2402GC光纖交換機的RJ45電口），充分利用以太網絡的靈活性，提高系統運行可靠性。

3 結語

獨立雙網分布式變電站自動化系統網絡結構的設計方案具有可靠性高、運行穩定、抗干擾能力強等特點，對于保障廣播發射臺的高質量電力供應，降低維護人員工作量，提供了很大幫助，對類似的同樣對電源質量要求極高的無線傳輸臺站有一定的借鑒意義。

參考文獻

篇（6）

Abstract: With the social progress and raising the level of economic development, the construction of national circuit network has made considerable progress. Electric power engineering structure design is complicated and heavy responsibility. Therefore we shall attach great importance to structure design. This paper introduces the common problems and the transformer substation in structural design of civil engineering structure design scheme.

Keywords: common problem; structure of substation; structure; design; solution treatment; optimization

中圖分類號：TU318文獻標識碼：A 文章編號：

電力工程結構設計直接影響和決定電力工程質量安全。結構設計要高度重視電力工程結構設計方面常見問題，工作中嚴格遵照電力工程設計規范、標準，以科學嚴謹的態度對待，保證電力工程質量，確保供電安全。變電站施工工程在工程建設全過程中所占時間相對較長。

1結構設計中的樓層平面剛度問題

有些電力工程結構設計，在結構布置缺乏必要措施或缺乏基本的結構觀念情況下，采用樓板變形的計算程序。盡管計算機程序的編程在數學力學模型上是成立的甚至是準確無誤的，但在確定樓板變形程度上卻很難做到準確。因此，這樣的建筑結構設計定會存在著結構某些構件或部位安全儲備過大或者結構不安全成分等現象。設計時應盡可能將樓層設計成剛性樓面，以使計算機程序的計算結果基本上反映結構的真實受力狀況而不至于出現根本性的誤差。當然，要實現這一點，首先應在建筑設計甚至方案階段就避免采用樓面有變形的平面比如凹槽缺口太深、塊體之間成“縮頸”連接、外伸翼塊太長、樓層大開洞等。

2結構縫設置以及縫寬度問題

溫度的變化對建筑結構有著不利影響，因此，電力工程物尤其是超長電力工程物設置合理的伸縮縫是十分有必要的。但是部分結構設計人員不使用伸縮縫減少溫度影響而使用后澆帶代替，這種做法存在一定的問題。因為后澆帶不能解決溫度變化的影響，僅能減少混凝土材料干縮的影響。在后澆帶處的混凝土封閉后，若結構再受溫度變化的影響，后澆帶就不能再起任何作用了。一些超長建筑結構不便或不能設置溫度伸縮縫時，應采取其他構造加強措施，不能只留設施工后澆帶，例如：采用預應力混凝土結構、對受溫度變化影響較大的部位適當配置間距較密、直徑較小的溫度筋、加強頂層屋面的保溫隔熱措施等。

3變電站的前期規劃

3．1總圖布置

變電站的總圖布置應充分考慮遠近結合，在滿足工程規范、規程和工藝流程的前提下壓縮建筑物間距，做到用地規整，布局緊湊合理，使得圍墻內用地和站址總用地面積盡可能保證最小，在滿足使用功能條件下，建筑物盡量合并為一棟綜合樓，減少占地面積，順帶減少相應附屬的圍墻、場地平整等費用。

3．2站址選擇

站址選擇應結合國土部門和規劃部門各方面的要求，選擇能直接利用水源和市政設施、拆遷量少、道路連接短、地形平坦的地區，避開斷層、滑坡、山區風口或高差較大的地形。盡量不拆遷房屋或搬遷線路或墳墓。特殊情況下采用旋轉、平移、總平面局部切角等方式降低工程總體造價，減少賠償費用。選擇站址時也要注意多方案比較選擇，確保最終方案的合理性。

3．3地基處理

在前期規劃階段，地下情況是必須要充分了解的，地下是否有文物古跡、主要管道、地下文物、防空洞，地基是否處于礦區采空區、區域性斷裂帶、滑坡地區等，都是要提前了解的，如果做不到提前了解的話可能會造成不必要的搬遷和基地處理費用。

4具體設計

4．1總平面布置

主要優化道路接口、給排水接口、道路接口、消防和安全距離等方面。根據規范、規程合理布置已確定規模的各建筑物，盡可能合并共用設施，向空中發展，使平面布置更緊湊、道路占地面積減少，達到節約用地的目的。戶內可采取兩個出線間隔公用一跨、將電容器室、配電室和主控室合為一體的方式，縮小整體面積。

4．2結構設計

在變電站設計時應以建立新型的結構體系為目標，這一新型的結構體系包括預制裝配結構體系和鋼結構體系。在保證結構有足夠的耐久性、穩定性和強度的前提下，優先選用構建簡單、結構明確的結構體系。用工廠化、通用化、標準化規范建筑構件的選擇，將全壽命周期成本概念引入結構設計中，充分論證建筑和結構關系，最后對設計方案進行論證和比選，進行多專業可行性研究，確定最優方案。

4．3建筑設計

在變電站建設中，變電站內建筑物也是十分重要的一環，因此，在滿足生產要求前提下，變電站內的建筑物要合理布置房間，減少不必要的附屬面積，采用工業建筑標準統一模式建設。同時，要做好建筑的節水，節地，節能，和節材工作。采用框架結構，降低單位建筑面積造價，形成相對較大的空間，節約占地面積和造價，便于電氣設備布置。同時還要注意盡量不設屋外水消防，盡力控制建筑物體積。

4．4地基與基礎設計處理

變電站基礎設計是施工設計優化的重點，建筑物基礎選型時，必須因地制宜，結合地質情況，充分利用天然地基。同時要熟讀地質資料，務求優化基礎。盡量利用天然地基，基礎滿足設備安裝運行要求.同時，盡量淺埋。有些地方必須要用樁做基礎，這種情況下要根據地質資料選擇合適的樁形。

5結構荷載取值

5.1屋面可變荷載的取值和分布

并非在屋面全跨布置可變荷載產生的內力一定最大，往往在半跨布置可變荷載時結構可能更為不利。因此對于屋架和拱殼屋面除了全跨布置可變荷載時做出計算外，還應考慮半跨布置可變荷載，并做出相應的計算，然后按最不利的情況進行設計。對屋面可變荷載的取值應十分謹慎，特別是對于屋架和拱殼屋面，因為這類屋面荷載的分布對結構的內力很敏感。例如積雪荷載應按全跨均勻分布、不均勻分布，半跨均勻分布的幾種情況進行設計，這樣才能保證屋面結構的安全。

5.2基礎設計時的荷載取值

在建筑地基基礎設計規范(GB 50007-2002)中做出了以下規定：計算地基變形時，傳至基礎底面上的荷載效應應按正常使用極限狀態下荷載效應的永久值組合，不應計入風荷載和地震作用。計算擋土墻土壓力、地基或斜坡穩定及滑坡推力時，荷載效應應按承載能力極限狀態下荷載效應的基本組合，分項系數均為1.0。按地基承載力確定基礎底面積及埋深或按單樁承載力確定樁數時，傳至基礎或承臺底面上的荷載效應應按正常使用極限狀態下荷載效應的標準組合。

6在變電站設計方案完成后的工作

6.1做好施工圖技術交底工作

在變電站設計方案完成后，要進行施工圖技術交底工作，這項工作的主要目的是使參與工程建設的各方了解工程設計的主導思想、對主要建筑設備和材料的要求、所采用的新技術、新工藝、新材料、新設備的要求以及施工中應特別注意的事項。這樣做既能保證工程質量，也能減少圖紙中的差錯、遺漏、矛盾和訛誤。消除施工隱患，使設計更符合要求，避免返工造成的人力、財力、物力各方面的浪費。

6.2制定好設計變更管理制度

為了完善工程設計、保證設計和施工質量、糾正設計錯誤以符合施工現場條件，設計變更成為了必不可少的設計修改程序，設計變更制度在施工過程中的作用非常重要，它不僅影響著工程的進度、節奏和程度，也對造價控制有著深遠的意義，它直接影響著施工的費用。因此，在對設計方案進行變更時要進行嚴密的方案論證，盡量控制設計變更的數量、幅度和費用。在這個過程中，制定好設計變更管理制度就顯得非常重要。

6.3做好工程驗收工作

設計方在設計好方案之后還需要到場驗收施工方工作。例如到場驗收確保施工開挖達到設計要求的地基土層或地質條件好的部位，如果出現個別設計地基與實際不符時，應根據現場實際情況改變技術方案，滿足施工要求。這樣一來，設計方和施工方形成了良好的互動，可以保證變電站建設更好地完成。

7.結束語

變電站在土建結構設計的方案處理，從前期規劃、過程設計以及后期處理三個方面對其進行詳細分析，為我國遍電話土建結構設計提供了一定的借鑒。結構設計規范是國內結構設計的法規，是建筑結構做到技術先進、安全適用、經濟合理的指導文件。為了更好的遵循這一法規，對結構設計規范應該熟悉，更應該正確理解，保證土建結構設計質量。

參考文獻

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關鍵詞：變電站；建筑結構；鋼結構；節點；設計

Key words: substation；building structure；steel；node；design

中圖分類號：TM63文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）08-0046-02

0引言

在變電站建筑中，其結構主要是主控樓、配電樓等和構支架，在我國大部分地區的構支架已逐漸采用鋼管桿代替了水泥桿，而磚混結構的變電站建筑也已由鋼筋混凝土框架結構所代替，這些都大大提高了變電站的安全性。目前，我國在變電站框架結構設計中已基本實現了標準化。為此，本文作者主要就變電站建筑結構設計及鋼結構節點進行了探討。

1變電站框架結構設計內容

1．1 基礎設計在柱下擴展基礎寬度較寬（大于4m）或地基不均勻及地基較軟時宜采用柱下條基。并應考慮節點處基礎底面積雙向重復使用的不利因素，適當加寬基礎。

混凝土基礎下應做墊層，當有防水層時，應考慮防水層厚度。當建筑地段較好，基礎埋深大于3m時，建議甲方做地下室。地下室底板，當地基承載力滿足設計要求時，可不再外伸以利于防水。每隔30m~40m設一后澆帶，并注明兩個月后用微膨脹混凝土澆筑。設置地下室可降低地基的附加應力，提高地基的承載力（尤其是在周圍有建筑時有用），減少地震作用對上部結構的影響。不應設局部地下室，且地下室應有相同的埋深。可在筏板區格中間挖空墊聚苯來調整高低層的不均勻沉降。當地下室外墻為混凝土時，相應的樓層處梁和基礎梁可取消。抗震縫、伸縮縫在地面以下可不設縫，連接處應加強，但沉降縫兩側墻體基礎一定要分開。新建建筑物基礎不宜深于周圍已有基礎。如深于原有基礎，其基礎間的凈距應不小于基礎間高差的1.5倍~2倍，否則應打抗滑移樁，防止原有建筑的破壞。底層內隔墻一般不用做基礎，可將地面的混凝土墊層局部加厚。基礎底板混凝土不宜大于C30，否則容易出現裂縫。

1．2 結構平面設計現澆板的配筋（板上、下鋼筋，板厚尺寸），盡量用二級鋼包括直徑ф10（目前供貨較少）的二級鋼，直徑不小于12的受力鋼筋，除吊鉤外，不得采用一級鋼。鋼筋宜大直徑大間距，但間距不大于200，間距盡量用200。跨度小于2m的板上部鋼筋不必斷開，鋼筋也可不畫，僅說明鋼筋為雙向雙排ф8@200。板上下鋼筋間距宜相等，直徑可不同，但鋼筋直徑類型也不宜過多。頂層采用現澆樓板，以利防水，并加強結構的整體性及方便裝飾性挑沿的穩定。現在框架填充墻一般為輕質隔墻，過梁一般不采用預制混凝土過梁，而是現澆梁帶。應注明采用的輕質隔墻的做法及圖集，當過梁與柱或構造柱相接時，柱應甩筋，過梁現澆。

1．3 樓梯的設計樓梯梯段板計算方法：當休息平臺板厚為80~100，梯段板厚100~130，梯段板跨度小于4m時，應采用1/10的計算系數，并上下配筋相同；當休息平臺板厚為80~100，梯段板厚160~200，梯段板跨度約6m左右時，應采用1/8的計算系數，板上配筋可取跨中的1/3~1/4，并且不得過大。以上兩種計算方法是偏于保守的。任何時候休息平臺與梯段板平行方向的上筋均應拉通，并應與梯段板的配筋相應。梯段板板厚一般取1/25~1/30跨度。

注意：當板式樓梯跨度大于5m時，撓度不容易滿足，應注明加大反拱或增大配筋。當休息平臺板為懸挑板時，其內部的樓梯梯段板負筋應大于休息平臺板的板上筋，長度也應大于平臺板筋。樓層處休息平臺板的配筋應與樓層板統一考慮配筋，主要是板的負筋。

1．4 梁的設計梁的上面有次梁的地方應附加箍筋和吊筋，并應首先使用附加箍筋。不能將次梁搭建在主梁的支座的附近，如果搭建在主梁支座的附近，就應當考慮由于次梁所引起的主梁抗扭，或者增加抗扭箍筋和縱筋。如果采用現澆板，抗扭問題不嚴重。理論上梁縱筋應遵循小直徑和小間距的原則，這對抗裂有利，但鋼筋的間距應滿足要求，并且要與梁斷面互相適應。挑梁應做成等截面。梁從構造上要避免沖切破壞以及斜截面的受彎破壞等。

1．5 柱的設計柱應采用高強度混凝土來應對軸壓比的制約，應減小斷面尺寸。應避免柱過短，短柱的箍筋應采取全高加密，短柱的縱筋不應過大。由于豎向地震的影響，對柱的軸壓比和配筋應多一些考慮。獨立柱的上面或中部有挑梁時，應限制挑梁的長度。繪制施工圖時，較大直徑的鋼筋的連接方式應采用機械連接，而不應采用焊接，兩者的造價相差不大，但機械連接更加可靠并且檢查方便。

2鋼結構構架設計

為了節省投資，一般變電站均采用架空出線，變電站內部導線均采用構架進行連接、跳線，因而構架也是常規變電站必不可少的一部分。目前在南方地區，由于經濟較發達，且對變電站的使用要求較高，普遍采用鋼管桿構支架，梁采用格構式或鋼管梁，使整個變電站更加美觀和實用。

2.1 采用空間分析程序計算內力隨著科技的進步，出現了不少可以計算和分析內力的軟件。例如美國REI公司開發的STADD/CHINA2000空間結構分析和設計程序，利用該程序對構架柱進行內力計算和分析，能夠更加接近構架的實際受力情況，有利于縮短設計周期。也可采用東北電力設計院編制的構架計算軟件（SST）進行簡單的計算，根據計算結果分析桿件內力。

2.2 結構節點設計

2．2．1 鋼管柱的連接方式鋼管柱的長度受到加工、運輸以及熱鍍鋅的影響，一次成型比較困難，所以，要首先分段加工，然后利用剖口對焊進行連接或利用法蘭進行連接。鋼管利用剖口對焊進行連接，不僅外形美觀，還能節省鋼材，缺點是焊接需在現場操作，焊縫外還要現場噴鋅，質量沒有保障，焊縫處鋼管內側的防腐能力比較差。法蘭連接所有的焊接工作以及熱鍍鋅可以在工廠完成，只需要進行現場組裝。由于不需現場焊縫，鋼管的防腐能力很強，安裝工作比較方便，可以節省工期，但缺點是耗材大，而且為了使法蘭連接的接觸面比較平整，對加工精度的要求很高。目前，法蘭連接應用較為普遍，有剛性法蘭和柔性法蘭兩種形式。

2．2．2 人字柱的柱頭利用鋼板焊接人字柱的柱頭的受力情況非常復雜，它需要傳遞很大的軸力、剪力以及彎距。為了減小人字柱的位移，柱頭連接必須保證有充足的剛度，并且應設法減少柱頭連接的偏心。綜合考慮，人字柱柱頭應將兩桿連接為整體，利用鋼板進行焊接，剪力板、柱頭處的頂板以及加勁板的厚度應滿足規范的要求。兩根人字柱中心線之間的距離一般為100mm，可基本滿足固結假定要求。

2．2．3 人字柱與橫撐構件采用剛性連接的方式當變電構架柱承受水平力時，破壞形式是受壓柱的失穩性破壞，這時受拉桿會經過橫撐而對受壓桿發生約束作用。為了增強這個約束作用，柱與橫撐的連接應為剛性連接，而且橫撐應具有一定剛度，故橫撐使用鋼管材料。為了便于熱鍍鋅和安裝，橫撐鋼管分為兩部分，分別與相應的人字柱經過剖口進行對焊剛性連接，然后再由橫撐中間的法蘭盤剛性連接，以實現橫撐構件與人字柱的剛性連接。

2．2．4 人字柱與基礎采用杯口插入形式連接基礎與鋼管柱的連接適合采用杯口插入形式。鋼管插入到杯口的深度是由抗拔決定的，其計算公式為：H=N/（3.14D×FCV）（1）

式中:H為鋼管插到杯口的深度；N為受拉桿的軸力設計值；D為受拉桿的外直徑；FCV為抗粘剪的強度，如果二次灌漿細石混凝土的強度為C20，則：FCV=0.5MPa。

如果受拉的鋼管插入杯口的部分焊有多于或者等于兩道鋼箍，剪切面可控杯口壁計算，插入杯口的深度根據（2）式進行計算：

H=N/∑SC×FCV（2）

式中:∑SC杯口內壁的平均周長。

插入杯口的深度不僅要滿足計算的要求，還必須滿足：H≥1.5D。此外，為了確保柱腳處局部穩定，在構架安裝完成后，鋼管的柱腳處應灌注C30細石混凝土。一般設備支架插入杯口的深度H≮1.0D，構架H≮1.5D。

3結語

總而言之，在變電站結構設計時，要考慮的因素很多，包括建筑結構的荷載、混凝土的結構設計、抗震性等，同時還應當考慮地方性的建筑規范。所以，要綜合考慮各種因素，以設計出經濟合理的結構體系。

參考文獻:

篇（8）

Abstract : with the social progress and raising the level of economic development, the construction of national circuit network has made considerable progress. Among them, the transformer substation construction has aroused extensive attention, how to design more safety and science becomes suspends in front of civil structural designer subject. In this paper, the substation in the design of civil engineering structures for treatment are discussed, in order to seek a better way of treatment.

Keywords: substation; structure; design; solution treatment; optimization

[中圖分類號] TU271.103[文獻標識碼]A[文章編號]

隨著國家電網的發展，關于變電站在土建結構設計中的方案處理方式方法也得到了諸多關注和討論，為了更好的發揮變電站的作用，我們需考慮其安全性、可行性、經濟性和實用性等方方面面的問題，因而在土建結構中，變電站的設計方案至關重要。下文將通過前期規劃、具體設計、后期處理三個方面探討變電站在土建結構設計的方案處理。

1．前期規劃

1．1 總圖布置

變電站的總圖布置應充分考慮遠近結合，在滿足工程規范、規程和工藝流程的前提下壓縮建筑物間距，做到用地規整，布局緊湊合理，使得圍墻內用地和站址總用地面積盡可能保證最小，在滿足使用功能條件下，建筑物盡量合并為一棟綜合樓，減少占地面積，順帶減少相應附屬的圍墻、場地平整等費用。

1.2站址選擇

站址選擇應結合國土部門和規劃部門各方面的要求，選擇能直接利用水源和市政設施、拆遷量少、道路連接短、地形平坦的地區，避開斷層、滑坡、山區風口或高差較大的地形。盡量不拆遷房屋或搬遷線路或墳墓。特殊情況下采用旋轉、平移、總平面局部切角等方式降低工程總體造價，減少賠償費用。選擇站址時也要注意多方案比較選擇，確保最終方案的合理性。

1．3 地基處理

在前期規劃階段，地下情況是必須要充分了解的，地下是否有文物古跡、主要管道、地下文物、防空洞，地基是否處于礦區采空區、區域性斷裂帶、滑坡地區等，都是要提前了解的，如果做不到提前了解的話可能會造成不必要的搬遷和基地處理費用。

2.具體設計

2．1總平面布置

主要優化道路接口、給排水接口、道路接口、消防和安全距離等方面。根據規范、規程合理布置已確定規模的各建筑物，盡可能合并共用設施，向空中發展，使平面布置更緊湊、道路占地面積減少，達到節約用地的目的。戶內可采取兩個出線間隔公用一跨、將電容器室、配電室和主控室合為一體的方式，縮小整體面積。

2．2結構設計

在變電站設計時應以建立新型的結構體系為目標，這一新型的結構體系包括預制裝配結構體系和鋼結構體系。在保證結構有足夠的耐久性、穩定性和強度的前提下，優先選用構建簡單、結構明確的結構體系。用工廠化、通用化、標準化規范建筑構件的選擇，將全壽命周期成本概念引入結構設計中，充分論證建筑和結構關系，最后對設計方案進行論證和比選，進行多專業可行性研究，確定最優方案。

2．3建筑設計

在變電站建設中，變電站內建筑物也是十分重要的一環，因此，在滿足生產要求前提下，變電站內的建筑物要合理布置房間，減少不必要的附屬面積，采用工業建筑標準統一模式建設。同時，要做好建筑的節水，節地，節能，和節材工作。采用框架結構，降低單位建筑面積造價，形成相對較大的空間，節約占地面積和造價，便于電氣設備布置。同時還要注意盡量不設屋外水消防，盡力控制建筑物體積。

2．4地基與基礎設計處理

變電站基礎設計是施工設計優化的重點，建筑物基礎選型時，必須因地制宜，結合地質情況，充分利用天然地基。同時要熟讀地質資料，務求優化基礎。盡量利用天然地基，基礎滿足設備安裝運行要求.同時，盡量淺埋。有些地方必須要用樁做基礎，這種情況下要根據地質資料選擇合適的樁形。

3.后期處理

3.1做好施工圖技術交底工作

在變電站設計方案完成后，要進行施工圖技術交底工作，這項工作的主要目的是使參與工程建設的各方了解工程設計的主導思想、對主要建筑設備和材料的要求、所采用的新技術、新工藝、新材料、新設備的要求以及施工中應特別注意的事項。這樣做既能保證工程質量，也能減少圖紙中的差錯、遺漏、矛盾和訛誤。消除施工隱患，使設計更符合要求，避免返工造成的人力、財力、物力各方面的浪費。

3.2制定好設計變更管理制度

為了完善工程設計、保證設計和施工質量、糾正設計錯誤以符合施工現場條件，設計變更成為了必不可少的設計修改程序，設計變更制度在施工過程中的作用非常重要，它不僅影響著工程的進度、節奏和程度，也對造價控制有著深遠的意義，它直接影響著施工的費用。因此，在對設計方案進行變更時要進行嚴密的方案論證，盡量控制設計變更的數量、幅度和費用。在這個過程中，制定好設計變更管理制度就顯得非常重要。

3.3做好工程驗收工作

設計方在設計好方案之后還需要到場驗收施工方工作。例如到場驗收確保施工開挖達到設計要求的地基土層或地質條件好的部位，如果出現個別設計地基與實際不符時，應根據現場實際情況改變技術方案，滿足施工要求。這樣一來，設計方和施工方形成了良好的互動，可以保證變電站建設更好地完成。

4.結束語：

本文探討了變電站在土建結構設計的方案處理，從前期規劃、過程設計以及后期處理三個方面對其進行詳細分析，為我國遍電話土建結構設計提供了一定的借鑒。

參考文獻

篇（9）

中圖分類號：TM63文獻標識碼： A

前言：土建的安全性與耐久性是變電站工程質量評價的重要指標，因此，相關設計與研究人員應當加強有關變電站土建結構安全性與耐久性的分析，綜合考慮影響安全性與耐久性的多種環境因素，以不斷提高土建結構的安全水準與耐久性。

1變電站土建設計中的安全性與耐久性

1.1變電站土建的安全性

變電站土建設計的安全性是指建筑結構防御破壞的性能，在房屋遭受外界自然災害或其他影響過程時能夠避免出現結構損壞或倒塌的性

能，其是評價變電站工程質量的重要指標之一。變電站結構使用方式、建筑施工水平、施工工藝、施工材料性能與質量、結構設計的合理性、工程的維護與監測等都會對變電站的安全性產生影響。變電站土建結構的安全性主要包括以下三方面的內容：（1）耐久安全性。耐久安全性主要是指建筑混凝土結構地域腐蝕、自然災害、時間等的性能。由于混凝土鋼筋腐蝕或裂縫引起的混凝土安全事故，其危害程度要遠遠大于因結構構件承載不足而引起的安全事故。（2）整體牢固性。整體牢固性是指變電站在保證安全度的基礎上抗災害、防倒塌的性能。具有結構整體牢固性的建筑結構應當具有高強的延性與充足的冗余度，在遭遇自然災害的過程中能夠避免倒塌、減少損壞。（3）構件承載安全性。構件承載安全性是指變電站土建中使用的各項構件在正常工作中的最大承載性能。荷載分項系數、

構件承載性能大小、材料強度系數等是評價構件承載安全性的重要指標。目前國內規定的變電站樓板需要達到200kg每平方米的荷載性能。通常變電站的荷載分項系數增加，其結構的安全系數也會相應增大。

1.2耐久性

變電站土建結構的耐久性指的是工程的持久使用所能達到的水平，其對土建結構是否穩定產生一定的影響，同時也關系著建筑結構所使用的材料。變電站土建結構是否可以持久使用是由材料的耐用性和結構的穩定性所決定的，所以，讓變電站的土建結構保持耐久性是至關重要的，也就是說我們要盡可能的對變電站土建結構的使用年限進行延長。

2對土建結構的安全性與耐久性造成影響的因素

2.1混凝土結構和質量因素

在對變電站土建結構進行設計時，混凝土是最主要的使用材料，所以，混凝土本身的構成結構和質量直接影響了土建結構的安全性與耐久性。首先是混凝土本身的構成結構，對于混凝土來說，不僅采購要達標，在投入使用后，還要使水灰比、外加劑保持合理性，若對混凝土中的水灰比和外加劑進行調配時出現不足或者過度的情況，都會對混凝土結構的穩定性造成影響。

2.2 外界環境因素

對變電站的土建結構進行設計時，若想要保證其的耐久性，我們就要以環境類別為中心來進行設計，通常設計人員在設計土建結構時都忽略了對處于不利環境的土建結構進行有效的防護，

2.3 結構檢測因素

想要了解變電站土建結構的安全性與耐久性，就要定期的對其進行結構檢測，但是，我國在對變電站的土建結構進行設計時，卻忽視了檢測對于土建結構的重要性，在進行設計的過程中并沒有對結構檢測做出相應的規定，亦或是結構的使用和結構檢測的頻率沒有相關性，從而造成無法及時的檢測出變電站中存在的不合格的土建結構，進一步的可能會導致發生嚴重的事故。

3. 提高變電站土建結構安全性與耐久性的具體措施

3.1施工設計

在變電站土建施工設計時，應當根據現行規程與規范確定整體設計發難，然后再根據實際工程要求做局部調整。

3.1.1結構設置。

變電站的結構設置應當與周圍環境相適應，在符合使用功能與立面標準的條件下盡可能減少多余附屬建筑面積，并按照變電站的工作要求對跨度壓縮層高進行降低；在室外配電裝置設計中應當盡可能使用成型預制鋼筋混凝土環形桿；在保證結構強度的條件下，盡可能運用磚混結構，減少鋼筋混凝土結構的使用。

3.1.2邊坡與擋土墻。對于填方區擋土墻應當在分析地基承載力的基礎上對斷面形式與擋土墻材料進行確定，在地基承載力不高的區域應當擴大基礎面并縮小基礎埋置身度；在順坡地質條件下可以采用擋土墻與護坡相配合的方式；在邊坡與擋土墻設計紅只能怪應當計算場地平整高程，并恰當利用地質地形數據資料；對于高程在8m以上的工程應當使用扶壁式擋土墻和天然地基。

3.2結構設計

在結構設計中應當考慮以下內容：應當使用恰當的構造系統和構造鋼筋，使用對結構耐久性有利的最佳配筋率，對不恰當的約束因素要采取技術措施進行消除，并恰當設置后澆帶與變形縫；制定結構設計的基本安全標準，并考慮工程失效的風險后果、資源供給等；在結構體系的設計中應當加強理論計算與試驗結果分析，確保承載能夠有效傳遞；在受力骨架的配置中，應當做好相應的剛度與強度計算和裂縫寬度及抗裂性能驗算，以防止由于裂縫寬度過高或結構開裂造成鋼筋腐蝕；對于變電站使用中的安全性，應當做好定期的維護修理與檢測，并在設計說明中

注明最低使用壽命要求；[3]在豎向及平面調整中應當確定最佳標高，以保證最小的場平工程量；在變電站鋼架結構中應當盡可能使用耐候鋼，以提高鋼材的耐腐蝕性能；在安全系數設計中，應當按照工程實際要求考慮電氣設備、風壓、溫度、雪壓、結構自重的條件下的荷載，確保框架結構能夠實現荷載的有效傳遞。

3.3綜合地對外部的影響因素進行考量

設計人員不僅需要按照國家的相關標準來對環境影響因素進行執行，更重要的是要對使用混凝土過程中的規范性進行提高，而支撐變電站土建結構的耐久性的基礎正是混凝土規范性的提高。列舉一個耐久性是 100 年的環境土建結構的例子，其在各個方面對混凝土的要求都是極為嚴苛的，例如，在對土建結構進行設計時，最低的鋼筋混凝土的強度等級不能低于 C30；最低的混凝土結構預應力的強度等級不能低于 C40；含有的氯離子的數量不能高出 0.05%；在混凝土中建議選擇非堿性的骨料，而且骨料中含堿的數量不能超過 3.0 kg每立方米，這樣才可以使土建結構具有更強的耐久性；在對混凝土進行保護層的建設時，必須要對保護層采取有效的保護措施，必要的時候可以適當的對保護層的厚度進行降低，除此之外，還可以著重的對土建結構的耐久性進行設計，從而可以使其更好的適應外部環境的變化。

3.4對施工過程中的混凝土進行考量

在對變電站土建結構進行設計時，應當根據工程建設的實際情況以及實際需求來對混凝土進行選擇，按照設計土建結構時需要遵循的安全標準來對在市場上已經達標的混凝土進行采購，同時，在配置混凝土時，要嚴格的根據設計土建結構時所需要的參數和數據，例如，對混凝土結構的預應力進行設計時，必須要按照實際設計的土建結構來采用一些相關的保護措施，同時，還要按照相關標準對混凝土抗腐蝕、抗滲的能力進行檢測，主要是要對混凝土的硬度、配置比、參數以及性能等物理特性進行檢測，只有檢測合格后才可以將其投入使用。

結束語：對變電站的土建結構進行設計的過程是復雜而又系統的，而且需要設計人員具備豐富的專業知識以及極高的水平，所以，在對變電站的土建結構進行設計時，安全性與耐久性就成為了兩個關鍵的因素。文章對變電站土建設計中的結構安全性與耐久性進行了分析總結，希望對相關行業可以起到一定的幫助作用；

參考文獻：

[1]鄒海江，賈寶書.蒸壓加氣混凝土砌塊復合保溫外墻性能與構造[J].建筑技術.2010，05（35）：57~58.

篇（10）

文章以海城某新建小區一座戶外式400KV?A（12KV）白鋼雙變壓器箱式變電站（以下簡稱白鋼雙變）為例，論述白鋼雙變的結構設計及制作工藝。

關鍵詞：結構設計、制作工藝、材料選擇、使用條件

中圖分類號： TU2 文獻標識碼： A

引言

通常箱變多以歐式箱變為主，其內部由高壓室、變壓器室、低壓室組成。按“目字型”或“品字型”布置。“目字型”與“品字型”布置相比，“目字型”接線較為方便，故大都采用“目字型”布置。如圖1所示。

而以下要論述的白鋼箱雙變，由于是兩個變壓器，所以布局比較特殊，箱變的體積也較單變大，所以制作工藝也較以往的歐式箱變復雜。白鋼雙變布局如圖2所示。

一、為什么要先擇白鋼板制作雙變外殼？

一般歐式箱變的殼體多采用雙面保溫板、單面保溫板或金屬雕花板，框架采用標準型材方管、角鋼、槽鋼等制作。雖然防潮隔熱的性能很好，但強度不夠，在吊裝、運輸過程中經常出現殼體變形的情況。

由于雙變的體積較大，重量也較重，若采用保溫板或金屬雕花板制作雙變外殼，則殼體的變形程度會更大，為了必免殼體嚴重變形而產生的各樣事故，在客戶的要求下，選用剛度強度、耐腐蝕性更好的白鋼板制作（代號304，一鉻十八鎳九鈦）制作雙變外殼。

在選擇白鋼板的時候要注意，白鋼板也有很多種，比如有一種代號為201的白鋼板，外觀與304白鋼板類似，但耐腐蝕性差，焊口處易生銹；還有一種叫敷鋁鋅板，它具有耐腐蝕性，但強度不夠。所以，綜合考慮304白鋼是制作白鋼雙變的最好選擇，但是價格高，制作工藝復雜。

二、400KV?A（12KV）白鋼雙變壓器箱式變電站的大體結構

400KV?A（12KV）白鋼雙變壓器箱式變電站的大體結構，如圖3所示

（1）底座 （2）立柱 （3）上門坎 （4）上梁 （5）下門坎 （6）上蓋 （7）、（8）、（9）低壓室門 （10）死門 （11）低壓室左檢修門 （12）箱變防盜盒鎖 （13）銘牌 （14）考核表箱 （15）高壓室檢修門 （16）變壓器室1門 （17）變壓器室2門 （18）軸流風機散熱窗 （19）低壓室右檢修門 （20）高壓室門 （21）門鉸鏈

（22）上蓋防雨槽 （23）低壓室隔板 （24）高壓室隔板 （25）變壓器室隔板

注：在兩個變壓器室門口分別焊有一套圍欄。

三、白鋼雙變各部分的結構設計與制作工藝

1、底座

底座又稱底拍，是整個箱變的基礎，所以，底排一定要結實、牢固。一般普通箱變底排是用140槽鋼和50角鋼制作，按高壓柜、變壓器、低壓柜下底安裝孔的位置，按一定的順序焊接而成。

而這臺雙變由于箱變內需要放置兩臺變壓器，低壓柜也要比以往單變要多，所以殼體的體積較大，底拍所承受的重量也比單變要重，所以，這臺雙變的底拍槽鋼采用160槽和50角鋼制作，來增加底拍的強度。按引言中圖2的雙變布局，底拍焊接圖如下圖4所示。

待底拍焊接完成后，要噴防銹漆，以免生銹。

2、立柱

立柱是整個雙變的支柱，整個雙變的重量幾乎都由立柱來支撐，故立柱必須有足夠的強度，否則在上房蓋和門板的時候會被壓彎或變形，在安裝門板時就會有露縫出現，所以為了增加立柱的強度，立柱的板材要用δ2.0mm白鋼板制作，而且在立柱內加一層加強槽。如圖5所示。

但要注意的是：立柱加強槽不能用方管，也必須用白鋼板來制作。若采用方管做加強槽，則防銹的效果會大大降低。因為方管外壁可以噴防銹漆，但內壁卻噴不到防銹漆，所以，方管的防銹效果不是很好，故不采用。

3、上門坎

它是起到一個加強防護等級的作用，它可以在立柱之后焊接，可用于測量立柱與立柱之間上沿的距離。

但在折彎時要注意折彎順序，上門坎的折彎圖與展開圖如圖6所示。

4、上梁

上梁是用于立柱與上蓋之間的連接，由于雙變過長，而白鋼板最大尺寸是1.22*2.44（m），在制作上梁時需要拼接，在接縫處要加備板，防止上蓋時焊開焊或彎曲變形。

5、下門坎

下門坎的藝與上門坎相同，但下門坎不是焊接在雙變底拍 ，而是采用螺栓連接，

這是為了方便 變壓器和高、低壓柜進入箱變，但要注意的是，由于下門坎總高為70mm，不管是低壓柜還是高壓柜的門下沿跑地面要高于70mm，否則，當柜體開門的時候，下門沿會撞到箱變的下門坎而使門打不開。

6、上蓋

上蓋的制作方式比較特別，是先用型材焊接成房架形狀，噴上防銹漆在用白鋼板包起來，這是為了加固房架結構，以免上蓋單薄坍塌。棚頂和房沿（雨達）要沖有散熱孔，可讓雙變內有良好的散熱效果。如圖7所示。

7、低壓室、高壓室和變壓器室門板制作

低壓室、高壓室和兩個變壓器室的門板上分別沖有通風孔，而且在門板上焊有加強筋加強門板的強度防止開門時門板發顫。除了加強筋外，在通風孔處還要加有篩網，雖然在門上開了通風孔可以有良好的散熱性能，但同時也降低了箱變的防掮 等級。所以，為了保持在通風的情況下，要在通風孔處粘上篩網來提高箱變的防護等級。

特別說明一下，在兩個變壓器室的門板上分別安有兩個軸流風機，這是因為變壓器的散熱量要遠大于高壓柜和低壓柜，只靠自然散熱是不夠的。

8、死門

死門是一個看起來比較藝術、做起來比較繁瑣的一個部分，這么做只是為了這臺雙變看起來不那么呆板，這部分是由幾塊板拼接而成，它的折彎圖如圖8所示。

圖8死門展開圖與折彎圖

由于白鋼板的焊接工藝一般若是不讓焊點外露，所以在整個箱變的焊接過程中都是在箱變內部采用點焊，如果必須在外面焊接時也要在焊接過后經過上光處理，以免焊點生銹。

死門的這種折彎方式恰好可以讓焊點隱藏在里面。

9、防盜盒鎖、門鉸鏈、考核表箱

圖9

10、圍欄

不論是哪種箱變，在變壓器室的門口都要焊有圍欄，這是為了防止工作人員在帶電操作時誤撞到一次線而發生觸電危險。

四、雙變的使用環境

1、要放置的地坪應選擇較高處，不能放在低洼處，以免雨水灌入箱內影響設備運行，但最高不能超過1000m。

2、周圍空氣溫度在+40。C～-25。C。

3、相對濕度：日均值≤95%，月均值≤90%（+25。C）。

4、風速≤35m/s。

5、無經常性劇烈振動，地震強度不超過8度。

6、安裝傾斜度≤5。。

結束語

本課題主要是對12KV(400KV?A)白鋼雙變壓器箱式變電站的殼體結構進行設計，系統地介紹了白鋼雙變的結構、特點、使用環境。

在這次設計里我積累了很多經驗，在加工中難免會出現各樣問題，而怎樣解決這些問題，是我在這次設計中學到的最重要的知識。

我會繼續地加以努力，積累更多的經驗。

篇（11）

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）05-0166-02

1 概述

變電站是屬于電力系統基建項目中最廣泛存在的項目，在工程實踐中，除出了電算模型有諸多方面需要注意，系數的選擇、計算過程的調節等都對設計結果產生影響，此外，諸如地基基礎的處理、構架支架的計算、矩形水池等特種結構非常見問題也是我們經常要面對的問題。

2 注漿技術

在電力工程施工建設過程中，經常會遇到水的威脅和不良地層的影響，致使工程事故、停滯而產生損失。對于此類地下工程水害和加固軟弱地層，堵水、截流、維幕、巖土加固等諸多技術共同構成的注漿技術。注漿材料的研究主要是探索新的品種，熟悉并掌握其性能，以便更好地為生產建設服務，解決地下水害的問題。最早用于注漿的材料，是石灰和粘土。法國的朗格于1934年對尤斯登法加以改進。他將一種鹽預先加入到水玻璃中，由于這兩種漿液的反應需要一段時間，所以可將這兩種漿液混合后，在凝膠之前采用單系統方式注入。其滲透能力和擴散半徑遠較尤斯登法為大。由于水玻璃材料來源豐富、價格便宜，所以，自問世以來就得到各國的重視，如德國、法國、英國、美國、前蘇聯、日本都先后進行了許多研究工作，并且大量用于注漿技術中，因而水玻璃化學注漿法也得到了不斷的改進與完善，直到現在還廣泛被用于礦井、隧道、大壩、橋墩等的注漿工程之中。據日本資料報道，在所有化學注漿材料中，水玻璃漿液最廣泛使用。

3 電力構架

1）構架、設備支架等構筑物應根據變電站的電壓等級、規模、施工及運行條件、制作水平、運輸條件及當地的氣候條件來選擇合適的結構，其外形應做到相互協調，支架還應與上部設備相協調。

2）330 kV及以上構架柱宜采用格構式鋼結構或A字柱鋼管結構。220 kV及以下構架柱可采用水泥桿或A字柱鋼管結構。梁宜用三角形或矩形斷面的格構式鋼梁。當A字柱平面外穩定不能滿足要求時，應設置端撐。500 kV及以上構架梁內宜設置走道并與柱的爬梯相連接。

3）變電站的屋外構支架應采用熱鍍鋅、噴鋅或其他可靠防腐措施。

4）屋外構支架撓度不宜超過限值。

5）配電裝置內的平臺兩端應設置扶梯，扶梯和走道欄桿的高度為1.1 m，走道板宜用熱鍍鋅的花紋鋼板。

6）構架及支架等構筑物，宜采用混凝土剛性基礎或鋼筋混凝土擴展基礎。

7）構架、支架及其他構筑物的基礎，當驗算上拔或傾覆穩定時，荷載效應應按承載能力極限狀態下荷載效應的基本組合，基礎上拔或傾覆彎矩應小于或等于基礎的抗拔力或抗傾覆彎矩除以限值表中的穩定系數。當基礎處于穩定的地下水位以下時，應計算浮力的影響。

8）架構及設備支架的柱插入基礎杯口的深度不應小于《220kV～750kV變電站設計技術規程》表7.4.8的規定值。根據吊裝穩定需要，柱插入杯口深度還不應小于0.05倍柱身高度。但當施工采取打臨時拉線等措施時可不受限制。

9）構架及支架的杯口，當杯壁厚度與杯壁高度之比（當基礎為階梯型且杯口深大于第一臺階高度時，取壁厚與第一階壁高之比）大于或等于0.5（對構架）或0.4（對支架）時，允許杯壁內不配置鋼筋。杯壁厚度及底板扣除杯口深度后的凈厚度均不應小于150 mm。

10）空心管構、支架柱底內應采取可靠防止積水措施：管底埋管或灌混凝土，混凝土上部開瀉水孔；柱腳在地面以下的部分應采取強度等級較低的混凝土包裹（保護層厚度不應小于50 mm）。并應使包裹的混凝土高出地面不小于150 mm；當柱腳地面在地面以上時，柱腳地面應高出地面不小于l00 mm。

11）電纜溝的側壁宜采用砌體結構，在地質條件差、地基土不均勻的地段可局部采用鋼筋混凝土或混凝土結構，混凝土蓋板宜雙面配筋。對于嚴寒地區，濕陷性黃土、膨脹土等地區，不宜采用磚砌電纜溝。砌體溝壁頂端處宜設置混凝土壓頂梁。

4 矩形水池實例

4.1 設計資料

池頂活荷P1=4.5（kN/m2）；覆土厚度ht=200（mm）；池內水位Hw=3000（mm）；容許承載力R=90（kN/m2）。

水池長度H=12000（mm）；水池寬度B=8000（mm）；池壁高度h0=3000（mm）；底板外伸C1=500（mm）。

底板厚度h1=300（mm）；頂板厚度h2=200（mm）；墊層厚度h3=100（mm）；池壁厚度h4=250（mm）。

地基承載力設計值R=90（kPa）。

支柱數n1=2 ；支柱截面尺寸a1=300（mm）。

地下水位高于底板Hd=1500（mm）；抗浮安全系數Kf=1.10。

4.2 地基承載力驗算

1）底板面積AR1=（H+2*h4+2*C1）*（B+2*h4+2*C1）

=（12+2*0.25+2*0.5）*（8+2*0.25+2*0.5）=128.2（m2）

2）頂板面積AR2=（H+2*h4）*（B+2*h4）

=（12+2*0.25）*（8+2*0.25）=106.2（m2）

3）支柱重量Fk1=25*a1*a1*H0*n1=25*0.3*0.3*3*2=13.5（kN）

4）池頂荷載Pg=P1+ht*18=4.5+0.2*18=8.1（kN/m2）

5）池壁重量CB=25*（H+2*h4+B）*2*H0*h4=25*（12+2*0.25+8）*2*3*0.25=768.7（kN）

6）底板重量DB1=25*AR1*h1=25*128.2*0.3=961.5（kN）

7）頂板重量DB2=25*AR2*h2=25*106.2*0.2=531（kN）

8）水池全重G=CB+DB1+DB2+Fk1=768.7+961.5+531+13.5=2274.7（kN）

9）單位面積水重Pwg=（H*B*Hw*10）/AR1=（12*8*3*10）/128.2=22.46（kN/m2）

10）單位面積墊層重Pd=23*h3=23*0.1=2.3（kN/m2）

11）地基反力R0=Pg+G/AR1+Pwg+Pd=8.1+2274.7/128.2+22.46+1.79=50（kN/m2）

R0=50（kN/m2）

4.3 水池整體抗浮驗算

底板外伸部分回填土重Fkt=[（H+2 *h4+2*C1）+（B+2*h4）]*2*C1*H0*16=[（12+2*0.25+2*0.5）+（8+2*0.25）]*2*0.5*3*16=1056（kN）

抗浮全重Fk=G+ht*AR2*16+Fkt（抗浮時覆土容重取16 kN/m3）=2274.7+0.2*106.2*16+1056=3638（kN）

總浮力Fw=AR2*（Hd+h1）*10=106.2*（1.5+0.3）*10=1912（kN）

Fk=3638（kN）>Kf*Fw=2103.2（kN）整體抗浮驗算滿足要求。

4.4 水池局部抗浮驗算

單位面積抗浮力G1=[（16*ht+25*h1+25*h2）*AR2+Fk1]/AR2=[（16*0.2+25*0.3+25*0.2）*106.2+13.5]/106.2=16（kN/m2）

局部浮力Fw1=10*（Hd+h1）=10*（1.5+0.3）=18（kN/m2）

G1=16（kN/m2）

4.5 荷載計算

1）池內水壓Pw=rw*H0=10*3=30（kN/m2）

2）池外土壓Pt：池壁頂端Pt0=[Pg+rt*（ht+h2）]*[Tan（45-30/2）^2]=[8.1+18*（0.2+0.2）]*[Tan（45-30/2）^2]=5.09（kN/m2）

池壁底端Pt1=[Pg+rt*（ht+h2+H0-Hd）+rt*Hd]*[Tan（45-/2）^2]+10*Hd=[8.1+18*（0.2+0.2+3-1.5）+10*1.5]*[Tan（45-30/2）^2]+10*1.5=34.09（kN/m2）

池底荷載qD=Pg+（Fk1+CB）/AR2=8.1+（13.5+768.7）/

106.2=14.20（kN/m2）

4.6 內力計算

（H邊）池壁內力計算：H/H0=12000/3000=4，由于H/H0>2故按豎向單向板（擋土墻）計算池壁內力。

1）池外（土、水）壓力作用下池壁內力。

Pt0=Pt1-Pt2=34.09-5.09=29（kN/m2）

U=Pt2/Pt1=5.09/34.09=0.14

V=（9*U^2+7*U+4）/20）^0.5=（9*0.14^2+7*0.14+4）/20）^0.5=0.50

QA=[（11*Pt2+4*Pt1）*H0]/40=[11*5.09+4*34.09）*3]/40=14.0

Y0=（V-U）*H0/（1-U）=（0.50-0.14）*3000/（1-0.14）=1.2

最大彎矩Mn1=QA*Y0-[Pt2*（Y0^2）]/2-[（Pt0*（Y0^3）]/（6*H）

=14.0*1.2-[5.09*（1.2^2）]/2-[29*（1.2^3）]/（6*12）=12.4（kN·m）

底端彎矩Mn2=-（7*Pt2+8*Pt1）*H0^2/120=

-（7*5.09+8*34.09）*3^2/120=-23.0（kN·m）

角隅最大彎矩Mj1=-0.076*Pt1*H0^2=-0.076*34.09*3^2=-3.4（kN·m）

2）池內水壓力作用下池壁內力。

最大彎矩Mw1=0.0298*Pw*H0^2=0.0298*30*3^2=8.04（kN·m）

最大彎矩位置，距底端0.553*H0=1.659（m）

底 端 彎 矩Mw2=-（Pw*H0^2）/15=-（30*3^2）/15=-18（kN·m）

角隅最大彎矩Mj2=-0.035*Pw*H0^2=-0.035*30*3^2=-9.4（kN·m）

由于B邊池壁高度與H邊相同，故計算從略，內力計算結果參見H邊池壁計算。

5 結論

綜合考慮以各具體方案及現實存在的可變性因素和固定因素，進行總體上適用于電氣專業使用的結構、構筑物，分部上，每個具體構筑物或地基基礎的處理又都滿足相應的使用要求和安全性評價。

參考文獻

[1]韓立軍，張茂林，賀永年.巖土加固技術[M].徐州：中國礦業大學出版社，2005.