時間：2023-08-20 14:47:25
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關(guān)鍵詞:變電站;鋼結(jié)構(gòu);節(jié)點設(shè)計
中圖分類號： TU391文獻標識碼：A文章編號：
0、引言
在變電站建筑中，變電站結(jié)構(gòu)主要指建筑物(如主控樓、配電樓等)和構(gòu)支架,目前我國南方地區(qū)的構(gòu)支架已逐步采用鋼管桿代替了水泥桿,建筑物也已由鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)代替了磚混結(jié)構(gòu),這些均大大提高了變電站的安全性。
1變電站框架結(jié)構(gòu)設(shè)計
目前,我國的變電站已基本實現(xiàn)了標準化,南方電網(wǎng)甚至有標準設(shè)計的細化方案,將變電站的主要建筑物———主控樓(綜合樓)的平面布置、層數(shù)已基本確定下來,設(shè)計人員只需根據(jù)實際情況進行微調(diào)來確定最終的方案。
變電站框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要有以下內(nèi)容:
(1)有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計的說明。包括主要的設(shè)計依據(jù),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(chǔ)設(shè)計。當(dāng)采用天然基礎(chǔ)且柱下擴展基礎(chǔ)的寬度比較寬時,或地基不均勻時,或者地基比較軟時,應(yīng)當(dāng)利用柱下條基。并且應(yīng)考慮到在節(jié)點的地方基礎(chǔ)底面積由于被雙向反復(fù)使用而帶來的不利影響,應(yīng)適當(dāng)?shù)丶訉捇A(chǔ)。當(dāng)采用樁基礎(chǔ)時,應(yīng)根據(jù)地質(zhì)資料選用樁型,一般情況下,采用預(yù)應(yīng)力環(huán)形桿較多,且為端承摩擦樁,當(dāng)淤泥層較厚時,還需考慮負摩擦。
(3)平面設(shè)計。現(xiàn)澆板的配筋應(yīng)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(shè)部推廣使用）。鋼筋布筋應(yīng)采用大直徑和大間距的方式。板上下的鋼筋的間距應(yīng)該相等,鋼筋直徑可以不相等,但其直徑的類型不宜過多?？蚣艿奶畛鋲Υ蠖酁檩p質(zhì)隔墻（筆者所在地多為使用灰砂磚或輕質(zhì)水泥磚）,過梁通常不使用預(yù)制混凝土過梁,采用的是現(xiàn)澆梁帶。應(yīng)該注明使用的輕質(zhì)隔墻的圖集和做法,當(dāng)過梁與柱連接時,柱應(yīng)當(dāng)甩筋,過梁應(yīng)當(dāng)現(xiàn)澆。由于繼保室、通信室等房間電纜較多,可采用活動地板結(jié)構(gòu)。
(4)樓梯的設(shè)計。休息平臺與梯段板平行方向的上筋均應(yīng)拉通,并且應(yīng)與梯段板的配筋互相適應(yīng)。梯段板的厚度通常采取跨度的1 /25～1 /30。
(5)梁的設(shè)計。梁的上面有次梁的地方應(yīng)附加箍筋和吊筋,并應(yīng)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(yīng)當(dāng)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(xiàn)澆板,抗扭問題不嚴重。理論上梁縱筋應(yīng)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(yīng)滿足要求,并且要與梁斷面互相適應(yīng)。挑梁應(yīng)做成等截面。梁從構(gòu)造上要避免沖切破壞以及斜截面的受彎破壞等。
(6)柱的設(shè)計。柱應(yīng)采用高強度混凝土來應(yīng)對軸壓比的制約,應(yīng)減小斷面尺寸。應(yīng)避免柱過短,短柱的箍筋應(yīng)采取全高加密,短柱的縱筋不應(yīng)過大。由于豎向地震的影響,對柱的軸壓比和配筋應(yīng)多一些考慮。獨立柱的上面或中部有挑梁時,應(yīng)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(yīng)采用機械連接,而不應(yīng)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(jié)構(gòu)構(gòu)架設(shè)計
為了節(jié)省投資,一般變電站均采用架空出線,變電站內(nèi)部導(dǎo)線均采用構(gòu)架進行連接、跳線,因而構(gòu)架也是常規(guī)變電站必不可少的一部分。目前在南方地區(qū),由于經(jīng)濟較發(fā)達,且對變電站的使用要求較高,普遍采用鋼管桿構(gòu)支架,梁采用格構(gòu)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(nèi)力
隨著科技的進步,出現(xiàn)了不少可以計算和分析內(nèi)力的軟件。例如美國RE I公司開發(fā)的STADD /CH INA2000空間結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計程序,利用該程序?qū)?gòu)架柱進行內(nèi)力計算和分析,能夠更加接近構(gòu)架的實際受力情況,有利于縮短設(shè)計周期。也可采用東北電力設(shè)計院編制的構(gòu)架計算軟件( SST)進行簡單的計算,根據(jù)計算結(jié)果分析桿件內(nèi)力。
2. 2結(jié)構(gòu)節(jié)點設(shè)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(jié)省鋼材,缺點是焊接需在現(xiàn)場操作,焊縫外還要現(xiàn)場噴鋅,質(zhì)量沒有保障,焊縫處鋼管內(nèi)側(cè)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(xiàn)場組裝。由于不需現(xiàn)場焊縫,鋼管的防腐能力很強,安裝工作比較方便,可以節(jié)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(yīng)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(fù)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(yīng)設(shè)法減少柱頭連接的偏心。綜合考慮,人字柱柱頭應(yīng)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(yīng)滿足規(guī)范的要求。兩根人字柱中心線之間的距離一般為100 mm,可基本滿足固結(jié)假定要求。
(3)人字柱與橫撐構(gòu)件采用剛性連接的方式。當(dāng)變電構(gòu)架柱承受水平力時,破壞形式是受壓柱的失穩(wěn)性破壞,這時受拉桿會經(jīng)過橫撐而對受壓桿發(fā)生約束作用。為了增強這個約束作用,柱與橫撐的連接應(yīng)為剛性連接,而且橫撐應(yīng)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(yīng)的人字柱經(jīng)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(xiàn)橫撐構(gòu)件與人字柱的剛性連接。
(4)人字柱與基礎(chǔ)采用杯口插入形式連接?；A(chǔ)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(shè)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C 20,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(jù)(2)式進行計算:
H =N / ΣSC ×FCV (2)
式中: ΣSC ———杯口內(nèi)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(wěn)定,在構(gòu)架安裝完成后,鋼管的柱腳處應(yīng)灌注C 30細石混凝土。
一般設(shè)備支架插入杯口的深度H≮1. 0D,構(gòu)架H≮1. 5D。
3結(jié)束語
總之，在變電站結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要考慮的因素很多，包括建筑結(jié)構(gòu)的荷載、混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計、抗震性等，同時還應(yīng)當(dāng)考慮地方性的建筑規(guī)范以及需使用當(dāng)?shù)亟ㄖ袌龀Ｒ?guī)建筑材料，方便就地取材。所以，要綜合考慮各種因素，以設(shè)計出經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)體系。
參考文獻:
【關(guān)鍵詞】變電站；土建工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計；現(xiàn)存問題；解決措施
1變電站土建設(shè)計常見問題
1.1變電站地址選擇方面的問題
變電站土建工程是工程特殊復(fù)雜，變電站內(nèi)運用到高電壓、大電流的電器設(shè)備，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且各電路系統(tǒng)之間相互交織，不良的氣候條件和自然災(zāi)害的出現(xiàn)和發(fā)生，比如冰凍、洪澇、特大暴雨、風(fēng)雪、地震以及雷電等，極易損壞電氣設(shè)備，造成電路系統(tǒng)短路，導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸等嚴重安全事故。與此同時，設(shè)備使用和運行過程中產(chǎn)生的噪音等形成噪聲污染，影響周圍人民的日常生活，在實際施工過程中，如果變電站選址不當(dāng)，選擇低洼或暴雨雷電頻發(fā)區(qū)域，會引發(fā)上述問題，影響變電站的安全可靠性，造成經(jīng)濟損失。因此，變電站地址的選擇至關(guān)重要，然而在一些變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于土建結(jié)構(gòu)設(shè)計人員不重視變電站選址，在選址前未進行縝密調(diào)查，致使變電站選址不合理，成為土建結(jié)構(gòu)設(shè)計中的凸顯問題之一。
1.2土建結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性方面的問題
變電站內(nèi)部使用電氣設(shè)備眾多，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電氣設(shè)備的工作環(huán)境也不同，安全性成為變電站土建工程設(shè)計中的重要問題。
1.2.1荷載設(shè)計方面存在的問題
荷載的設(shè)計值取值是永久組合值的1.5倍，但設(shè)計師通?；煜O(shè)計值與永久組合值，錯誤使用。當(dāng)?shù)鼗冃挝闯鲈O(shè)計值時，即被視為不滿足設(shè)計要求，就需要增加基礎(chǔ)底面積和深度，浪費工程材料。設(shè)計師在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，誤認為屋面全跨布置產(chǎn)生最大內(nèi)力，忽視半跨式設(shè)計的可荷載更大這一特點，進而影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。變電站中存在大量的建筑結(jié)構(gòu)，其使用性能關(guān)系到建筑的整體質(zhì)量，是變電站重要的組成部分，如果建筑基礎(chǔ)不牢固，土建結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng)，將會降低建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性，縮減建筑本身使用壽命，影響變電站的正常運行，變電站內(nèi)部使用的電氣設(shè)備對工作環(huán)境要求不同，如果土建設(shè)計人員在設(shè)計變電站的主體建筑結(jié)構(gòu)時，對潛在安全問題不采取相應(yīng)的預(yù)防措施，會影響變電站的正常供電，甚至威脅生命安全。
1.2.2建筑物結(jié)構(gòu)質(zhì)量不合標準
變電站是電能供應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施河核心部分，在變電站土建過程中，應(yīng)高度重視土建結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性和耐久性，進行變電站建設(shè)時，如果選用的建筑構(gòu)件質(zhì)量不附和標準，變電站選址時地基不牢固，建設(shè)時為減少工程量加快施工進度，未將地基夯實，地基建筑面積未達到標準規(guī)范要求，就忙于施工，都會導(dǎo)致建筑物的結(jié)構(gòu)性能差，安全性和穩(wěn)定性降低，影響變電站安全性及使用壽命。
1.3站內(nèi)整體布局方面的問題
1.3.1設(shè)計圖紙方面存在的問題
土建結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙是土建結(jié)構(gòu)施工的重要參考依據(jù)，是整個土建結(jié)構(gòu)施工中的重要一方面，如果結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙中存在較突出的設(shè)計缺陷和問題，尤其是設(shè)計圖紙的科學(xué)規(guī)范性和標準化方面，將會對后續(xù)的施工建設(shè)產(chǎn)生錯誤的指導(dǎo)，造成施工干擾和困難。
1.3.2尺寸設(shè)計存在的問題
針對變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，具體的構(gòu)件尺寸設(shè)計方面存在諸多較為突出問題，特別是設(shè)計室外變配電構(gòu)架中所使用的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件厚度時，設(shè)計人員缺乏專業(yè)經(jīng)驗，忽視節(jié)點構(gòu)造需求和結(jié)構(gòu)厚度的重要性，只單一依據(jù)強度以及穩(wěn)定性計算數(shù)據(jù)進行設(shè)計，或者為謀求更高的利潤，追求利益最大化，而選用厚度不足的設(shè)計模式，如果在后期使用中設(shè)計的相對應(yīng)構(gòu)件厚度不能滿足構(gòu)造應(yīng)用的需求，就會產(chǎn)生一些安全隱患，影響整體土建結(jié)構(gòu)設(shè)計效果以及安全穩(wěn)定性。
1.3.3保護層厚度設(shè)計不合理
目前大量變電站存在內(nèi)部布局不合理的問題，變電站除建筑整體結(jié)構(gòu)外，還使用大量的電氣設(shè)備，而絕大多數(shù)電氣設(shè)備對安裝環(huán)境都有較高要求，站內(nèi)建筑平面布局的不合理直接影響電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定。部分土建結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在具體設(shè)計過程中，未能充分考慮電氣設(shè)備安裝方面的注意事項，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)與電氣安裝工程發(fā)生沖突，部分設(shè)計人員在設(shè)計過程中忽視細節(jié)問題，例如通風(fēng)口直徑過大且未設(shè)置防護網(wǎng)，為設(shè)備運行設(shè)下了潛在的安全隱患。
1.3.4間距設(shè)計
土建結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對于伸縮縫間距設(shè)計爭議頗大，按照設(shè)計規(guī)范標準，要求如果屋面不進行隔熱層設(shè)計，應(yīng)確保間距不超過0.5m，由于施工材料與結(jié)構(gòu)會隨溫差的變化發(fā)生伸縮，加之設(shè)計人員未嚴格按照相關(guān)設(shè)計要求標準進行伸縮縫間距設(shè)計，導(dǎo)致目前很多建筑即使設(shè)置伸縮縫，仍存在溫度裂縫現(xiàn)象。
2針對現(xiàn)階段建設(shè)設(shè)計問題的解決措施
2.1土建結(jié)構(gòu)設(shè)計前進行可行性研究
由于變電站土建工程周期長，使用設(shè)備數(shù)量種類多，參與人員眾多，在前期調(diào)研時，應(yīng)對變電站選址、電網(wǎng)規(guī)劃、供電需求、人員流動等進行綜合分析，搜集變電站選址處的地質(zhì)資料，對地質(zhì)狀況、承載能力和環(huán)境進行實際勘察，為變電站土結(jié)構(gòu)設(shè)計提供可靠依據(jù)。依據(jù)變電站的選站位置、建站面積等因素及當(dāng)?shù)卣膶彶榕鷱?fù)意見，科學(xué)論證變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計，確保設(shè)計的可行性。
2.2合理精確進行變電站選址
進行變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計時，變電站選址涉及變電站的正常穩(wěn)定運行及高效利用，在確保選址方案科學(xué)合理、具有可行性的前提下，還應(yīng)充分考慮以下要素。
2.2.1確保周圍環(huán)境
變電站選址應(yīng)盡可能選擇在周圍環(huán)境良好的地區(qū)，選在負荷中心，盡可能建設(shè)在進出線走廊，以便于變電站與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，交通便捷，便于工作及運輸人員的正常工作。選址區(qū)域最好在開闊、平坦及居民區(qū)較少的區(qū)域，能夠?qū)υ胍粲幸欢ň彌_的地方，最大限度減少因設(shè)備運行產(chǎn)生的噪音對周圍居民的影響。如選址區(qū)域整體環(huán)境較差，應(yīng)在上風(fēng)位建設(shè)變電站，降低周圍不良環(huán)境對變電站的影響。
2.2.2地質(zhì)條件的選擇
我國地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地形地貌多樣，影響變電站土建施工，所以變電站進行選址時要充分考慮工程所在地的實際地質(zhì)情況，尤其是要避免風(fēng)口、斷層、滑坡、塌陷等自然災(zāi)害高發(fā)區(qū)域，避開山坡，降低因滑坡和滾石對站內(nèi)電氣設(shè)備的損壞，變電站站址最好選擇在高地勢處，避免因洪水堆積低洼區(qū)域造成影響，確保變電站充分的發(fā)揮作用。
2.2.3遵循電氣設(shè)備及線纜進出線的規(guī)范和用地原則
變電站地址應(yīng)在負荷中心較近處，且與工程所在地城鄉(xiāng)規(guī)劃相協(xié)調(diào)，在比較開闊的區(qū)域設(shè)置進出線走廊應(yīng)，以便于電纜埋設(shè)及進出線架空。在不影響變電站正常建設(shè)的前提下，要嚴格遵循節(jié)約用地原則，減少土地占用，節(jié)約經(jīng)濟支出。
2.3優(yōu)化結(jié)構(gòu)荷載取值
在進行土建工程結(jié)構(gòu)設(shè)計時，荷載取值實際設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要綜合考慮全跨布置的取值范圍和半跨式結(jié)構(gòu)可能承受的應(yīng)力范圍，以最危險狀況下的極值來設(shè)計，從而確保土建結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。此外，在分析設(shè)計積雪荷載時，應(yīng)分別對全跨和半跨情形進行分析，半跨式對積雪均勻的不同情況進行分析，全跨式需分析均勻與不均勻分布產(chǎn)生的影響，以確保屋面結(jié)構(gòu)的安全性。
2.4重視設(shè)計安全性
變電站土建設(shè)計要從多角度出發(fā)，充分考慮建筑結(jié)構(gòu)壽命和周期，做好建筑設(shè)計安全措施，進行科學(xué)的預(yù)測和分析，按照變電室安全標準，科學(xué)設(shè)計配電室穿墻套管與地面之間的距離，同時還應(yīng)考慮變電站內(nèi)部建筑物的實用性，多將休息室與主控室臨近設(shè)計，根據(jù)實際需求在配電室與主控室之間設(shè)置外開門，預(yù)防火災(zāi)發(fā)生時及時疏散人員得到，接近主變側(cè)留門窗滿足防火標準，使變電站質(zhì)量達到合格的水平，嚴重杜絕安全隱患。
2.5重視工程建設(shè)質(zhì)量
針對工程建設(shè)中的質(zhì)量問題必須高度重視，變電站土建設(shè)計人員首先應(yīng)從思想上提高對施工質(zhì)量重要性的認識，增強責(zé)任意識，樹立安全意識，著眼于工程的安全性和耐久性，通過科學(xué)分析、精確的理論計算及實驗檢驗，進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，確立科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)體系，延長變電站的使用周期到規(guī)定的使用壽命之上。
3結(jié)語
綜上所述，變電站工程項目隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的擴大而與日俱增，變電站土建設(shè)計涉及整個工程的質(zhì)量、安全性及可靠運行性，潛在安全隱患影響正常電能的供應(yīng)和使用，阻礙正常生活生產(chǎn)的和經(jīng)濟運行，威脅工作和使用生命安全，必須足夠重視土建結(jié)構(gòu)設(shè)計，結(jié)合土建設(shè)計理論與實際工作，分析和研究變電站土建設(shè)計中常遇到的問題，制定科學(xué)合理的設(shè)計方案，提高施工質(zhì)量，從根本上消除變電站土建工程中現(xiàn)存的以及潛在的各種問題和安全隱患，推動我國變電站土建設(shè)計工作迅速長遠發(fā)展。
作者:曾柯 單位:四川電力設(shè)計咨詢有限責(zé)任公司
參考文獻
關(guān)鍵詞：變電站；結(jié)構(gòu)設(shè)計；結(jié)構(gòu)體系；內(nèi)力分析
Abstract: based on the substation structure design through in practice and experience, according to the structural design of the proposed relevant design key points, and carry on the discussion, as to provide a reference for similar projects.
Keywords: substation; Structure design; Structure system; Internal force analysis
中圖分類號：TU318文獻標識碼：A文章編號：
1． 引言
變電站結(jié)構(gòu)設(shè)計不但要遵循國家規(guī)定的技術(shù)經(jīng)濟政策，同時結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)重點做到安全適用，盡可能采取先進的技術(shù)，在確保結(jié)構(gòu)質(zhì)量的前提下應(yīng)經(jīng)濟合理。對于變電站的結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，設(shè)計時應(yīng)當(dāng)重點滿足強度、穩(wěn)定、變形、抗裂及抗震等要求，并在總結(jié)實踐經(jīng)驗和科學(xué)試驗的基礎(chǔ)上，積極慎重地推廣國內(nèi)外先進技術(shù)，因地制宜地采用成熟的新結(jié)構(gòu)和新材料。
2． 變電站結(jié)構(gòu)體系考慮
對于變電站結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)根據(jù)建筑的重要性、安全等級以及抗震設(shè)防烈度等而采用合理的結(jié)構(gòu)體系。通過工程實踐表明，對于變電站結(jié)構(gòu)的梁及柱宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，對預(yù)留孔較多的部位或防水要求較高的屋面、樓面宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板。同時，變電站建筑物在經(jīng)濟合理和非強侵蝕介質(zhì)環(huán)境的情況下，可采用輕型鋼結(jié)構(gòu)，如熱軋輕型型鋼、輕型焊接和高頻焊接型鋼、冷彎薄壁型鋼以及薄鋼板、薄壁鋼管等作為主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，并在構(gòu)件設(shè)計上并應(yīng)優(yōu)先采用定型的和標準化的構(gòu)件以及標準化的節(jié)點型式，以及優(yōu)先采用與輕型鋼結(jié)構(gòu)相適應(yīng)或配套的建筑材料。對于變電站結(jié)構(gòu)的屋面大梁宜采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)，受施工限制且跨度超過15m時也可采用鋼屋架，對于跨度超過18m時也可采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。
3． 變電站結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載取值技巧
變電站建、構(gòu)筑物應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果(危及人的生命、造成經(jīng)濟損失、產(chǎn)生社會影響等)的嚴重性，采用不同的安全等級。500kV變電站的主要結(jié)構(gòu)(如主控制樓、500kV配電裝置結(jié)構(gòu))宜采用一級，其余結(jié)構(gòu)宜采用二級。對于變電站中的屋外變電構(gòu)架的關(guān)于導(dǎo)線荷載及設(shè)備自重的取值問題。導(dǎo)線荷載應(yīng)由工藝專業(yè)提供，應(yīng)考慮最低溫、最大風(fēng)、最大覆冰和安裝檢修工況條件下導(dǎo)線懸掛點所產(chǎn)生的水平張力、垂直荷重和側(cè)向風(fēng)壓的標準值，導(dǎo)線的偏角，弛度和荷載因子D值。
4． 變電站結(jié)構(gòu)設(shè)計技巧
對于變電站的構(gòu)件技及其材料的選擇應(yīng)滿足使用年限要求，并應(yīng)考慮材料供應(yīng)，構(gòu)件加工制作以及施工安裝的具體條件，力求結(jié)構(gòu)合理、構(gòu)造簡單，合理統(tǒng)一構(gòu)件的尺寸和規(guī)格，便于工廠化制作和機械化施工。同時對于變電站中的最低設(shè)計使用年限25年的屋外配電裝置構(gòu)架、支架，可根據(jù)地區(qū)的工程經(jīng)驗采用鋼筋混凝土環(huán)形桿結(jié)構(gòu)。對于最低設(shè)計使用年限為50年的屋外配電裝置構(gòu)架、支架宜采用鍍鋅鋼結(jié)構(gòu)或鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，橫梁宜采用鋼結(jié)構(gòu)。
（1）緊湊型的屋外構(gòu)架結(jié)構(gòu)可采用局部聯(lián)合布置方案或全聯(lián)合布置方案，構(gòu)架結(jié)構(gòu)布置滿足聯(lián)合受力的同時，應(yīng)盡量減少或消除溫度應(yīng)力的影響。變電構(gòu)架柱一般宜優(yōu)先采用人字柱結(jié)構(gòu)或空間桁架結(jié)構(gòu)；但根據(jù)工程具體情況，在滿足運行、安裝和檢修條件下，也可采用單桿或單桿打拉線(條) 結(jié)構(gòu)。而對于組成構(gòu)架柱的結(jié)構(gòu)桿件應(yīng)盡量減少彎矩效應(yīng)，當(dāng)桿件承受較大彎矩時宜采用空間桁架結(jié)構(gòu)。
（2）針對變電站建筑中的屋外配電裝置構(gòu)架，設(shè)備支架等露天結(jié)構(gòu)，必須根據(jù)大氣腐蝕介質(zhì)，采取有效的防腐措施。對通常環(huán)境條件的鋼結(jié)構(gòu)宜采用熱鍍鋅或噴鋅防腐。通過結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，筆者認為對于人字柱的根開與柱高之比，不宜小于1/7。打拉線構(gòu)架平面內(nèi)柱腳根開與柱高(地面至拉線點的高度) 之比，不宜小于1/5。構(gòu)架梁的高跨比(高度與跨度之比) ：格構(gòu)式鋼梁不宜小于1/25；鋼筋混凝土梁不宜小于1/20；單鋼管梁直徑與跨度之比不宜小于1/40，單鋼管聯(lián)系梁直徑與跨度之比不宜小于1/50，采用單鋼管梁時應(yīng)注意采取預(yù)防微風(fēng)振動的措施。
同時對于構(gòu)架設(shè)計應(yīng)設(shè)有便利維護檢修人員上下的設(shè)施。對半高型和高型布置的構(gòu)架應(yīng)合理設(shè)置必要的維護檢修和運行操作的通道。高型及半高型屋外配電裝置構(gòu)架供人員上下的扶梯寬度不應(yīng)小于0.60m，雙側(cè)扶手的扶梯及水平通道寬度不應(yīng)小于0.80m；扶手欄桿高度不宜小于1.10 m。隔離開關(guān)操作平臺的寬度應(yīng)比設(shè)備尺寸大1.0m(每邊加0.5m) ，同時應(yīng)設(shè)置防止墜物的護沿，護沿高度不宜小于0.05m。供維護檢修人員上下的直爬梯的設(shè)置應(yīng)滿足帶電檢修的上人條件，梯寬不宜小于0.30m。半高型及高型配電裝置的平臺，走道、扶梯及牛腿宜采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)采用鋼平臺、鋼梁及鋼牛腿時，應(yīng)考慮其防腐及維護的方便。
（3）另外，對于變電站中當(dāng)建筑物長度大于55m時，宜設(shè)置后澆帶。后澆帶可每隔40m～55m設(shè)置一道，應(yīng)設(shè)在對結(jié)構(gòu)受力影響較小的部位，寬度為800mm～1000mm，鋼筋宜貫通不切斷，宜在后澆帶兩邊配置適量的加強鋼筋。在后澆帶區(qū)段中間，可設(shè)置一道膨脹混凝土加強帶。同時變電站結(jié)構(gòu)所采用的后澆帶應(yīng)通過建筑物的整個橫斷面，分開全部墻、梁和樓板。后澆帶的混凝土應(yīng)在主體結(jié)構(gòu)澆筑28d～60d后進行，澆筑時宜用微膨脹混凝土。
（4）對于變電站結(jié)構(gòu)中的鋼筋混凝土屋蓋的溫度變形及砌體干縮變形引起的頂層墻體的水平裂縫及各層墻體的八字裂縫，可根據(jù)具體情況采取下列措施：屋蓋上設(shè)隔熱板或其他保溫隔熱措施；減少屋蓋溫度變形對墻體產(chǎn)生推力的各種措施；減少墻體干縮變形的各種措施。
（5）對設(shè)有鋼筋混凝土圈梁的帶壁柱或鋼筋混凝土構(gòu)造柱的墻體，在柱的間距小于或等于30倍圈梁寬度且圈梁高度不小于120mm時，圈梁可視作不動鉸支座來校驗柱間墻體的高厚比。同時對于結(jié)構(gòu)設(shè)計的承重墻，當(dāng)梁跨度大于4.8m(對磚砌體)或4.2m(對砌塊和料石砌體)時，梁的支承面下應(yīng)設(shè)置混凝土或鋼筋混凝土墊塊，遇圈梁時墊塊與圈梁宜澆成整體；當(dāng)梁長大于或等于6m(對磚砌體)或4.8m(對砌塊和料石砌體)且墻體厚度等于240mm時，其支承處宜加設(shè)壁柱或采用其他加強措施；當(dāng)梁為預(yù)制結(jié)構(gòu)且跨度大于或等于9m(對磚砌體)或7.2m(對砌塊和料石砌體)時，其支承處應(yīng)加構(gòu)造柱，其端部應(yīng)采取錨固措施，并應(yīng)與柱或墊塊錨固連接。
5． 變電站結(jié)構(gòu)計算簡圖及其內(nèi)力分析
對于變電站結(jié)構(gòu)的計算簡圖的假定應(yīng)符合結(jié)構(gòu)的實際構(gòu)造和受力情況。對空間桿系、多層構(gòu)架的內(nèi)力分析宜采用三維結(jié)構(gòu)計算模型進行內(nèi)力分析，也可簡化為平面桿系。采用全聯(lián)合構(gòu)架結(jié)構(gòu)計算模型進行內(nèi)力分析時，應(yīng)考慮構(gòu)架聯(lián)系梁軸向剛度的影響。對于由鋼筋混凝土環(huán)形桿或鋼管混凝土構(gòu)件組成的人字柱，在主要承受水平力作用時，可按拉壓桿不等剛度的剛架進行內(nèi)力分析(剛度比可取1：2) ，也可按等剛度進行分析。在進行結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析以及變形驗算時，其抗彎剛度可近似地按下列規(guī)定選用：對格構(gòu)式鋼結(jié)構(gòu)，可按實腹式構(gòu)件的剛度乘以下列的修正系數(shù)，對焊接結(jié)構(gòu)取0.90，對螺栓結(jié)構(gòu)取0.80。對鋼筋混凝土環(huán)形截面構(gòu)件在混凝土出裂前EI＝0.425(1+αEρ)AEcrs2，混凝土出裂后EI＝0.3(1+αEρ)AEcrs2。
另外，對于變電站中的構(gòu)架在正常使用狀態(tài)下的變形限值，不宜超過表1所規(guī)定的數(shù)值。正常使用狀態(tài)可取安裝工況(10m／s風(fēng)，無冰及相應(yīng)的環(huán)境溫度) 條件作為變形驗算的荷載條件。在正常使用極限狀態(tài)(最大風(fēng)，復(fù)冰) 條件下的變形限值，不應(yīng)超過表1所規(guī)定數(shù)值的2倍。
表1構(gòu)架的允許撓度值
注：表中L－梁跨度，H¬－構(gòu)架柱計算點高度。
6． 結(jié)語
文章通過結(jié)合筆者從電站結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐經(jīng)驗，對變電站的結(jié)構(gòu)體系、荷載選取、構(gòu)件設(shè)計等問題進行了深入探討，提出了相應(yīng)的設(shè)計技巧，以有效地滿足變電站結(jié)構(gòu)強度、穩(wěn)定、變形、抗裂及抗震等要求。
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【關(guān)鍵詞】主網(wǎng)變電站 建筑框架結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架設(shè)計
【 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(fā)電廠發(fā)出來的電能輸送到較遠的地方，必須把電壓升高，變?yōu)楦邏弘姡接脩舾浇侔葱枰央妷航档?，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(shè)備組裝起來,用以切斷或接通、改變或者調(diào)整電壓, [1]而在電力系統(tǒng)中,變電站是輸配電的關(guān)鍵點。變電站的結(jié)構(gòu)的安全性及穩(wěn)定性對于整個電力系統(tǒng)的安全運行及穩(wěn)定性具有重要的意義。目前,我國的變電站已基本實現(xiàn)了標準化,甚至有些電網(wǎng)（如南方電網(wǎng)）已經(jīng)擁有了標準化設(shè)計的具體實施方案，對于實現(xiàn)基建工程“一體化、規(guī)范化”管理有著重要意義。在主網(wǎng)變電站建構(gòu)物中，主控樓、配電樓及構(gòu)支架是其結(jié)構(gòu)的主體，建筑結(jié)構(gòu)主要采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；構(gòu)支架主要采用鋼管桿。本文將就主網(wǎng)變電站結(jié)構(gòu)設(shè)計的兩個設(shè)計要點——變電站框架結(jié)構(gòu)設(shè)計和鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架設(shè)計進行分析和探討。
2.變電站框架結(jié)構(gòu)設(shè)計
變電站建筑宜根據(jù)建筑物重要性、安全等級、抗震設(shè)防烈度采用適宜的結(jié)構(gòu)形式，且變電站結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足強度、穩(wěn)定、變形、抗裂及抗震等要求，并在總結(jié)實踐中積極慎重推廣先進技術(shù)，采用成熟的新結(jié)構(gòu)和新材料。隨著經(jīng)濟及技術(shù)的發(fā)展，我國大部分地區(qū)磚混結(jié)構(gòu)變電站建筑已被鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)所代替。為此本文作者就變電站框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要要點闡述如下:
2.1變電站結(jié)構(gòu)設(shè)計的詳細說明
變電站結(jié)構(gòu)設(shè)計的說明書一般而言主要包括：結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論依據(jù)以及現(xiàn)實依據(jù),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(zhì)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(chǔ)設(shè)計
變電站的框架基礎(chǔ)，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件好時，首先考慮采用單獨基礎(chǔ)，其次為條形基礎(chǔ)，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(chǔ)，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(shè)計時，一定要按照地基的實際情況進行設(shè)計。比如，柱下擴展基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。另外，節(jié)點地方的基礎(chǔ)面積應(yīng)該要給予適當(dāng)?shù)募訉?，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(chǔ)時，則一定要按照當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況進行選樁。
2.3 結(jié)構(gòu)平面設(shè)計
在進行結(jié)構(gòu)平面設(shè)計時，梁板布置應(yīng)根據(jù)電氣設(shè)備布置及荷重分布狀況，選擇經(jīng)濟合理的梁板布置方案。樓（地）面活荷載應(yīng)根據(jù)電氣運行、檢修、設(shè)備布置等情況進行取值。現(xiàn)澆板的配筋的選擇不能過于隨意，一定要按照相關(guān)的規(guī)范及標準進行選擇。一般情況下，現(xiàn)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(jié)構(gòu)的質(zhì)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(yīng)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(zhì)的的隔墻，過梁也多是使用現(xiàn)澆的梁帶。在做結(jié)構(gòu)平面設(shè)計時，一定要對這些情況進行詳細的說明。
2.4 梁的設(shè)計
梁的設(shè)計應(yīng)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(xiàn)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(fā)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(guān)要求，與梁橫截面相配合。[2]
2.5 框架柱的設(shè)計
柱的設(shè)計中，應(yīng)對軸壓比的制約要使用強度較高的混凝土,同時應(yīng)適當(dāng)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(xiàn)。盡量避免短柱，短柱箍筋應(yīng)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(shè)柱，避免有較大跨度的懸挑結(jié)構(gòu)?？蚣苤目v橫兩個方向盡可能對應(yīng)設(shè)柱，以滿足雙向支承要求。
2.6 樓梯的設(shè)計
根據(jù)建筑圖對樓梯的布置，確定鋼筋砼樓梯的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)構(gòu)架設(shè)計
變電構(gòu)架的受力主要以水平荷載為主，承受的主要水平荷載是導(dǎo)線及地線的張力，其次是風(fēng)力。構(gòu)架特點是柱高而斷面細小，屬于大柔度結(jié)構(gòu)。當(dāng)前，我國南方地區(qū)尤其是一些經(jīng)濟比較發(fā)達的地區(qū)的變電站多采用鋼管桿構(gòu)架,梁采用格構(gòu)式或鋼管梁,與混凝土相比，具有較高的強度和韌性，性能穩(wěn)定，適合批量生產(chǎn)，既節(jié)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(jié)點進行受力分析
當(dāng)前計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，計算機技術(shù)已經(jīng)開始深入到學(xué)科的各個領(lǐng)域，
同時也為改善我國變電站系統(tǒng)的設(shè)計提供了強大的技術(shù)支持。所以在進行變電站的結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，應(yīng)該要積極引進信息化自動系統(tǒng)，以便能夠準確的分析變電站的鋼架結(jié)構(gòu)的各個節(jié)點的受力情況，避免人工計算帶來的誤差，影響整個結(jié)構(gòu)的設(shè)計的準確度，使得變電站的設(shè)計走上自動化發(fā)展的道路。對于構(gòu)架使用空間結(jié)構(gòu)計算分析軟件來完成靜力分析更符合結(jié)構(gòu)實際受力性能，計算結(jié)果更精確，空間結(jié)構(gòu)計算分析軟件首推STAAD/CHINA。
3.2 變電站的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架設(shè)計要點
變電站構(gòu)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(dǎo)線和地線之間形成的張力。還有就是來自外界的風(fēng)力。而導(dǎo)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(dǎo)線的檔距、弧垂、導(dǎo)線自重、覆冰厚度、引下線重量和安裝導(dǎo)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(dǎo)線的弧垂。[3]因此根據(jù)電氣的相關(guān)的要求，帶電導(dǎo)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(gòu)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(jié)構(gòu)的節(jié)點的設(shè)計是整個變電站設(shè)計的重點之一。變電站的節(jié)點的設(shè)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(gòu)件的連接及人字柱與基礎(chǔ)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(fù)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(guān)的設(shè)計的要求。人字柱與橫撐構(gòu)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(wěn)定性極其容易受到破壞。人字柱與基礎(chǔ)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(guān)注相關(guān)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(jié)語
從以上的分析中我們可以了解到，主網(wǎng)變電站的整體構(gòu)架的設(shè)計比較復(fù)雜，涉及到的因素也比較多，例如：建筑結(jié)構(gòu)的荷載、混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計、抗震性、變電站的地基結(jié)構(gòu)等，而變電站的鋼架結(jié)構(gòu)的設(shè)計則是整個變電站設(shè)計的重中之重，在其設(shè)計的過程中，必須要準確的分析各個節(jié)點的受力情況以及相關(guān)的節(jié)點的連接方式，使得整個的設(shè)計符合相關(guān)的要求，最好可以實現(xiàn)整個設(shè)計的自動化進行，盡量的減少設(shè)計中的數(shù)據(jù)誤差，使我國變電站的設(shè)計更加合理，促進我國變電站的健康可持續(xù)發(fā)展。
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關(guān)鍵詞：變電站 戶外柜 結(jié)構(gòu)設(shè)計
中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（a）-0056-01
變電站繼電保護對戶外柜的機械剛度和強度都有很高要求，機柜必須要能夠承載一定的電氣應(yīng)力以及機械應(yīng)力的材料構(gòu)成，并且要使這些材料能夠在惡劣環(huán)境下保持完整，不受環(huán)境影響。因此，外柜機的機柜表面應(yīng)該涂抹上防腐材料，做好防腐保護工作，確保機械結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，方便操作，使用安全并且便于機械維修。
1 變電站繼電保護戶外柜的基本結(jié)構(gòu)及其材料準備
1.1 變電站繼電保護戶外柜的結(jié)構(gòu)
變電站繼電保護戶外柜的結(jié)構(gòu)不止一種形式，它可以分為雙層密封柜與單層密封柜，裝配方式也有兩種，分別是組裝式、全焊式。單層密封柜在結(jié)構(gòu)設(shè)計上具有很多優(yōu)勢，例如它的設(shè)計比較簡單，并且制作成本低等，不過它也存在不足，熱特性太差就是它最大的缺陷。雙層密封柜與單層密封貴特點剛好相反，它的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制作成本很高，不過它的熱特性很好，方便控制。
另外，組裝機柜的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，制作成本高，不過它在流水線生產(chǎn)中非常適用。全焊機柜制作成本低，結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，不過它加工起來比組裝柜要復(fù)雜，在流水生產(chǎn)線中并不適用。
1.2 變電站繼電保護戶外柜結(jié)構(gòu)設(shè)計的材料準備
通常，為了使變電站繼電保護戶外柜能夠適應(yīng)室外的惡劣環(huán)境，會使用不銹鋼作為機柜的主要材料，這樣才能避免其因外界污染而生銹，甚至腐蝕，不過制作成本偏高。如果等鋁板氧化后，在其表面做好噴涂工作，這樣也能夠達到防污染的目的。不過采取這種方式有一個缺陷，就是柜機的承受及其防護能力會大大降低。因此，戶外機的設(shè)計一定要有針對性，把問題考慮全面。一般的鋼板
柜機在機械強度上不存在任何問題，不過它無法經(jīng)受外的惡劣環(huán)境，為了改變這個現(xiàn)狀，必須要先對其進行必要的處理，例如采取非電解涂鋅方法就是對它最好的處理方式，雖然它的制作流程比較復(fù)雜，但是制作成本低，隔熱效果非常好。
2 變電站繼電保護戶外柜的防水、防塵設(shè)計
2.1 機械防水結(jié)構(gòu)設(shè)計
如果有水侵入到戶外柜的內(nèi)部，變電站的各種設(shè)備會因此受損，甚至可能會被完全破壞，這就要求戶外柜能夠不受惡劣天氣環(huán)境的影響。因此，在戶外柜需要以機柜的結(jié)構(gòu)特點和安裝方法為依據(jù)來設(shè)計。一般來說，二次機柜的擺放都是垂直放置，柜頂?shù)脑O(shè)計就比較特別，它要求設(shè)計成防雨帽的形狀，以便最大限度為戶外柜遮擋雨水，使戶外柜不被雨水侵入。防雨帽一定要有足夠的面積才能夠起到保護柜機的作用，其上表面需要設(shè)計一定坡度，以免形成積水，周圍設(shè)計成垂直樣式，方便與戶外柜主體進行裝配。
2.2 機械防塵結(jié)構(gòu)設(shè)計
變電站繼電器保護外柜機的集成度很高，不過其材料強度偏低。一旦有較大的固體顆粒物侵入到設(shè)備中，便會給設(shè)備造成很大損害。機柜設(shè)計一定要具備防塵功能，否則，無法確保它日常工作的正常運轉(zhuǎn)。通常情況下，機柜的防塵級別要達到IP5X才能視為合格產(chǎn)品。在對外柜機進行設(shè)計時，要對做好對柜壁縫隙的處理工作，并且在防塵墊周圍要具備彈力，控制好彈性壓縮的距離。同時，對通風(fēng)口也要進行處理，工作人員可以利用凝膠到堵住通風(fēng)口，不過此時要考慮到凝膠的性能，觀察期是否能夠適應(yīng)室外的惡劣環(huán)境條件，如果能夠達到要求，便可以使用，也要定期做好更換與維護工作。
2.3 變電站繼電保護戶外機的防火結(jié)構(gòu)設(shè)計
著火事故在電氣設(shè)備中很常見，變電站繼電保護戶外機的設(shè)計一定要把防火功能考慮在范圍內(nèi)，在設(shè)計時盡量減少內(nèi)部易燃材料的使用數(shù)量，如果出現(xiàn)引火現(xiàn)象，一定要把火勢控制在機柜內(nèi)部。在材料選擇上要特別注意盡可能選擇不易致燃的材料。戶外柜機的安裝與其他設(shè)施沒有太大關(guān)聯(lián)，它比較獨立，因此，其它設(shè)備可以與它保持適當(dāng)距離，避免發(fā)生火災(zāi)時設(shè)備受到牽連，損失會更加嚴重。機柜內(nèi)還可以設(shè)置防火隔擋板，防止火勢肆意蔓延。
2.4 照明設(shè)施設(shè)計
機械設(shè)備的夜間維修工作對于工作人員來說很有難度，夜間由于光線比較暗，如果沒有照明設(shè)備，工作人員的工作很難開展下去。因此，機柜可以安裝照明裝備，為工作人員的夜間維修工作創(chuàng)造一個良好的環(huán)境。
3 結(jié)語
變電站繼電保護戶外柜機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要從多個方面來進行考慮，本文主要介紹了戶外柜的基本結(jié)構(gòu)與材料準備，并對如何做好戶外柜的防護設(shè)計進行了詳細分析，為設(shè)計出完美的戶外柜提供了理論條件。
參考文獻
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【關(guān)鍵詞】C/S；B/S；結(jié)構(gòu)；MVC模式
對于小型變電站，大部分供用電單位的變壓器及其供電線路還在自然狀態(tài)下運行，實際節(jié)電效果不明顯。因此需要開發(fā)研制一套實用、快捷的變壓器網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟運行計算分析程序，以實現(xiàn)變壓器的經(jīng)濟運行。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計是基于企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的應(yīng)用，可供變電站管理人員、變電站運行值班人員和其他變壓器用戶進行異地或遠程分析計算所需，是一種方便、快捷、經(jīng)濟、高效的變壓器經(jīng)濟運行分析方案。
一、系統(tǒng)設(shè)計原則
基于混合模式的變壓器經(jīng)濟運行系統(tǒng)主要是從提高系統(tǒng)資源的共享性，更新的快速性和維護的方便性出發(fā)，期望最終實現(xiàn)一個網(wǎng)絡(luò)化的開放式系統(tǒng)。
實用性原則：提交到用戶手中的系統(tǒng)都應(yīng)該是實用的，能解決用戶的實際問題。用戶權(quán)限管理：保證使用安全。計算分析結(jié)果的準確性：該系統(tǒng)的開發(fā)就是為了代替變壓器經(jīng)濟運行計算分析的手工計算和單機版分析軟件，因此系統(tǒng)不僅要方便適用，更要保證計算的準確性要高。用戶界面簡潔并易操作，升級能力良好。
二、 B/S結(jié)構(gòu)與C/S結(jié)構(gòu)相結(jié)合
1.C/S結(jié)構(gòu)特點
（1）減少了網(wǎng)絡(luò)的流量。使用C/S模式，客戶計算機和服務(wù)器相互協(xié)調(diào)工作，它們只傳輸必要的信息。如果需要數(shù)據(jù)庫更新的話，只傳送要更新的內(nèi)容即可。由于處理數(shù)據(jù)的過程和數(shù)據(jù)是放在一起的，數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容不必傳來傳去。
（2）C/S結(jié)構(gòu)通常能帶來較短的響應(yīng)時間。這一改進的原因之一是網(wǎng)絡(luò)的流量減少了，另一個原因是由于相當(dāng)多的運算、數(shù)據(jù)處理是在比客戶機功能更強大的服務(wù)器上完成的，這比在客戶機上完成要有效得多。
（3）C/S結(jié)構(gòu)可以充分利用客戶機（如微機）和服務(wù)器（如大的機器）雙方的能力，組成一個分布式應(yīng)用環(huán)境。
（4）通過把應(yīng)用程序同它們處理的數(shù)據(jù)隔離，可以使數(shù)據(jù)具有獨立性。數(shù)據(jù)的封裝性使得改變對數(shù)據(jù)本身的操作較為容易，可以更快地開發(fā)出新的應(yīng)用，以及通過少量的改動把新的數(shù)據(jù)集成到已有的應(yīng)用中。
（5）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持的并發(fā)連接數(shù)有限，限制了同時運行的客戶端程序的數(shù)目。
（6）業(yè)務(wù)邏輯處理和界面顯示都由客戶端程序負責(zé)處理，一旦業(yè)務(wù)或顯示界面發(fā)生變化，則需要對整個客戶端程序進行修改，不利于軟件的維護和功能的擴展。
2.B/S結(jié)構(gòu)的特點
（1）B/S結(jié)構(gòu)將程序中的界面顯示和業(yè)務(wù)邏輯處理都移動到了WEB服務(wù)器中來實現(xiàn)，其應(yīng)用全部集中到了WEB服務(wù)器，客戶端只需要具有瀏覽器就可以作為B/S構(gòu)架的終端，而不用安裝和部署任何程序。
（2）B/S結(jié)構(gòu)中的用戶操作界面是由WEB服務(wù)器創(chuàng)建的，當(dāng)要修改系統(tǒng)提供的用戶操作界面信息時，只需要在WEB服務(wù)器修改相應(yīng)的網(wǎng)頁文檔，整個系統(tǒng)的更新部署不需要在客戶機上進行任何操作設(shè)置，在用戶的不知不覺中就迅速完成，可以做到快速服務(wù)響應(yīng)。
（3）客戶端不直接與數(shù)據(jù)庫建立連接，而是只有WEB服務(wù)器端的程序需要與數(shù)據(jù)庫建立連接，所以數(shù)據(jù)庫并發(fā)連接數(shù)量有限制的問題也得到了解決。
（4）客戶端做任何操作必須已經(jīng)連接到了WEB服務(wù)器，而且功能不是特別強大。
（5）數(shù)據(jù)安全性問題。B/S結(jié)構(gòu)是種開放的結(jié)構(gòu)模式，并采用TCP/IP這一類運用于Intemet的開放性協(xié)議，其安全性只能靠數(shù)據(jù)服務(wù)器上管理密碼的數(shù)據(jù)庫來保證。
（6）對服務(wù)器要求過高、數(shù)據(jù)傳輸速度慢。
3、B/S結(jié)構(gòu)與C/S結(jié)構(gòu)相結(jié)合的優(yōu)點
對于C/S和B/S結(jié)構(gòu)優(yōu)越性來說，不能簡單說B/S結(jié)構(gòu)比C/S結(jié)構(gòu)優(yōu)越。從方便性和可維護性上來說B/S結(jié)構(gòu)好一些，從穩(wěn)定性和安全性上說C/S結(jié)構(gòu)好一些。B/S結(jié)構(gòu)使用在網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品中，而對于安全性和穩(wěn)定性要求比較高的軟件系統(tǒng)使用C/S結(jié)構(gòu)好一些。因此在變電站經(jīng)濟運行系統(tǒng)設(shè)計中，充分利用這兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，把兩種結(jié)構(gòu)結(jié)合使用，經(jīng)濟運行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
結(jié)合后具有以下特點：
（1）充分發(fā)揮了C/S與B/S體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，彌補了二者不足。充分考慮用戶利益，保證瀏覽查詢者方便操作的同時也使得系統(tǒng)更新快捷，維護簡單靈活，易于操作。
（2）經(jīng)濟性計算采用C/S結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，計算功能只在某臺計算工作站上完成即可。整個系統(tǒng)中只需要一臺運行PB客戶端應(yīng)用程序的計算機，在該計算機上安裝PB客戶端應(yīng)用程序，來完成系統(tǒng)維護、數(shù)據(jù)更新、經(jīng)濟計算等功能，計算結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫中，界面友好靈活，易于操作。由于只需要一臺客戶機，不存在完全采用C/S結(jié)構(gòu)帶來的眾多客戶端導(dǎo)致的維護工作量大等缺點。
（3）眾多的工作地點（主機）需要獲得經(jīng)濟計算的結(jié)果，經(jīng)濟計算的結(jié)果信息采用B/S結(jié)構(gòu)，保持了瘦客戶端的優(yōu)點。在服務(wù)器計算機Tomcat服務(wù)器上，創(chuàng)建計算數(shù)據(jù)的網(wǎng)站，客戶機上只需有WWW瀏覽器即可。由于WWW瀏覽器和網(wǎng)絡(luò)綜合服務(wù)器都是基于工業(yè)標準，可以在所有的平臺上工作，所以眾多的工作地點（主機）可以通過瀏覽器訪問Web站點獲取信息。
三、基于MVC模式的B/S部分
MVC的基本思想是將一個應(yīng)用體系分成三個部分：Model（模型）、View（視圖）和 Controller（控制器）， 每個部分有其各自的功能作用，如圖2所示。
使用MVC模式開發(fā)B/S信息系統(tǒng)可以將表示邏輯和業(yè)務(wù)邏輯分離，大大減小表示層的工作，使表示層的代碼更加的簡潔和便于修改，增加代碼的重用率，減少數(shù)據(jù)表達，數(shù)據(jù)描述和應(yīng)用操作的耦合度，同時它還提高了應(yīng)用系統(tǒng)的可維護性、可擴展性、可移植性和組件的可復(fù)用性。
MVC的優(yōu)點表現(xiàn)在以下幾個方面：
1.將系統(tǒng)的顯示邏輯和業(yè)務(wù)邏輯分開，最大限度的降低了軟件系統(tǒng)各模塊之間復(fù)雜的耦合關(guān)系，使得程序設(shè)計的過程更清晰，提高了可復(fù)用程度；
2.當(dāng)接口設(shè)計完成以后，可以開展并行開發(fā)，從而提高了開發(fā)效率；
3.可以為一個模型在運行時同時建立和使用多個視圖。變化-傳播機制可以確保所有相關(guān)的視圖及時得到模型數(shù)據(jù)變化，從而使所有關(guān)聯(lián)的視圖和模型做到行為同步；
4.模式中各組件的分界線就是很自然的分發(fā)接口點，使得應(yīng)用程序的更容易，并且支持漸進式升級；
5、提高了系統(tǒng)靈活性，因為數(shù)據(jù)模型、用戶交互和數(shù)據(jù)顯示等部分都可以設(shè)計為可接插組件；
6.模型的可移植性。模型的相對獨立性使得它很容易被移植到新的平臺工作。需要做的只是在新平臺上對視圖和控制器進行新的修改。
圖2 MVC各部分功能關(guān)系圖
四、小結(jié)
本系統(tǒng)主要采用PB客戶端與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器構(gòu)成C/S結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)復(fù)雜的經(jīng)濟性分析計算；采用基于MVC模式的B/S系統(tǒng)實現(xiàn)經(jīng)濟性分析計算結(jié)果的。采取此模式可充分發(fā)揮各種模式的優(yōu)越性――避免了B/S結(jié)構(gòu)在安全性、保密性和響應(yīng)速度等方面的缺點，以及C/S結(jié)構(gòu)在維護和靈活性等方面的缺點，易于操作，升級能力良好。
參考文獻：
[關(guān)鍵詞]變電站；結(jié)構(gòu)設(shè)計；思路研究
中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）27-0082-01
1 引言
變電站能夠?qū)崿F(xiàn)對電力系統(tǒng)供配電的有效控制，主要是通過電氣設(shè)備的組裝來實現(xiàn)控制功能，隨著我國對電力資源需求的提升，為了有效的降低電力系統(tǒng)本身的電能損耗，通常都選擇高電壓來進行電能傳輸，而變電站的結(jié)構(gòu)設(shè)計則是關(guān)系到電力系統(tǒng)能否安全運行、能否滿足用戶用電需求的重要內(nèi)容。
2 變電站框架結(jié)構(gòu)設(shè)計
我國的變電站框架結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)比較成熟，為了更好地滿足變電站的使用需求，在對變電站一次設(shè)計的時候要根據(jù)具體情況對變電站框架結(jié)構(gòu)進行合理微調(diào)最終確定方案。
變電站框架結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容：
（1）變電站的結(jié)構(gòu)設(shè)計要根據(jù)變電站所處地區(qū)的土質(zhì)、地基均衡性等特性，通過負荷值的計算來選用適當(dāng)強度的材料，并且對重點部位進行圖紙標注和文字信息說明；
（2）變電站的基礎(chǔ)設(shè)計部分，可以通過柱下條基的方式來加強變電站基礎(chǔ)的穩(wěn)固性能，對于基礎(chǔ)薄弱的部位可以通過較寬的基礎(chǔ)來提升電站的穩(wěn)固性能；
（3）變電站基礎(chǔ)采用大直徑的鋼筋布置方式，以澆筑梁的方式來增強變電站平面結(jié)構(gòu)的合理性，對于一些隔斷墻體則可以通過設(shè)置隔墻的方式來進行隔斷，但是不能夠以預(yù)制混凝土作為墻體的過梁，對于變電站中通訊室比較多的房間則要求地板能夠拆卸，便于地下通訊電纜設(shè)備的埋設(shè)。
（4）變電站梁體的設(shè)計要求能夠根據(jù)附加鋼筋的設(shè)計需求，并且根據(jù)梁體的承載能力以及梁體的縱筋搭設(shè)，在澆筑的過程中很容易出現(xiàn)彎曲、變形等問題，因此要根據(jù)梁體抗裂能力保證其設(shè)計能夠滿足的使用的需求。
（5）變電站的結(jié)構(gòu)設(shè)計中有關(guān)柱的設(shè)計要求設(shè)計者充分的考慮到混凝土結(jié)構(gòu)所能夠承受的荷載能力，并且要根據(jù)實際情況盡可能的降低柱體的斷面尺寸，對于一些比較短的柱體要求設(shè)計中縱筋使用短小型的，而且通過加密的方式來增強柱體的強度。鋼筋的連接則要求采用機械性連接，提升柱體的可靠性。
3 變電站的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計
為了能夠節(jié)約變電站的建設(shè)成本，在變電站設(shè)計中一般都是通過架空線路的方式設(shè)計的，通過導(dǎo)線來對變電站的大體框架結(jié)構(gòu)進行連接。根據(jù)現(xiàn)今階段我國的變電站設(shè)計情況來看，在一些工業(yè)、經(jīng)濟等比較發(fā)達的地區(qū)由于其對于電力資源的需求比較高，所以通過鋼管桿構(gòu)支架的方式，這樣更加簡便、實用。
3.1 對內(nèi)力的計算
根據(jù)目前國際中有關(guān)結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析研究我們了解到，在美國著名的科技公司中通過STADD軟件能夠?qū)崿F(xiàn)對鋼結(jié)構(gòu)框架的內(nèi)力分析，并且能夠根據(jù)設(shè)計需求對框架的模擬承受能力進行計算，在我國的電力設(shè)計行業(yè)中，也有一些軟件可以對鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)力進行計算，例如SST等都是常見的桿件內(nèi)力計算軟件；
3.2 鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點設(shè)計
（1）在鋼結(jié)構(gòu)體系中的管柱類部件的連接中，首先要根據(jù)管件的使用情況結(jié)合具體情況，為變電站建設(shè)施工提供較為便捷的部件需求，可以通過分段加工的方式來避免一些長度較大的管件的使用，之后再通過焊接的方式來對管件進行焊接，從而實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)建筑整體化的作用，這種方式不但比較簡便，而且能夠保證鋼結(jié)構(gòu)主體的美觀性和實用性，但是在現(xiàn)場進行焊接的過程中要注意防火，焊接完成之后要對焊接部位進行防腐處理。根據(jù)目前我國的變電站中鋼結(jié)構(gòu)的使用情況來看在對鋼結(jié)構(gòu)部件的連接中一般都是通過法蘭連接的形式進行的。
（2）由于鋼結(jié)構(gòu)的人字柱頭的焊接是鋼結(jié)構(gòu)焊接中的重要內(nèi)容，因此要根據(jù)其受力情況通過轉(zhuǎn)軸力的方式來盡量的降低人字柱的錯位成都，而且在人字柱頭的焊接之前要做好柱頭定位避免出現(xiàn)移位等情況。對于一般的人字柱頭焊接一般都將兩個柱頭之間的距離設(shè)定為10cm，這樣便能夠取得很好的鋼結(jié)構(gòu)部件的穩(wěn)固效果。
（3）鋼結(jié)構(gòu)體系中部件與柱頭之間的連接，由于變電站的鋼結(jié)構(gòu)體系要承擔(dān)比較大的壓力，所以如果設(shè)計不夠合理則很容易導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)部件整體被破壞，因此在鋼結(jié)構(gòu)體系的整體設(shè)計中要求我們能夠提升其約束作用，達到增強結(jié)構(gòu)剛度的目的。
（4）對于鋼結(jié)構(gòu)中的人字柱與基礎(chǔ)部分的連接中，設(shè)計者一般都采用杯口插入的方式進行連接，具體的插入深度要根據(jù)抗拔能力的大小進行確定，具體的計算公式為：
H=N/（3.14D×F）。式子中H代表的是鋼管所需要插入到杯口中的具體深度，而N則表軸力的具體設(shè)計數(shù)值，D表示拉桿的外部直徑，F(xiàn)表示抗粘剪的強度。
4 變電站結(jié)構(gòu)設(shè)計的輔助工作
4.1 技術(shù)交底
變電站的結(jié)構(gòu)設(shè)計完成之后，要求設(shè)計者能夠?qū)κ┕挝粚υO(shè)計中的重要技術(shù)參數(shù)和設(shè)計規(guī)范進行技術(shù)交底，保證施工單位能夠明確設(shè)計意圖和設(shè)計需要，并且根據(jù)設(shè)計要求使用材料和設(shè)備。對于在施工過程中所涉及到的新設(shè)備、新方案，通過技術(shù)交底來進行雙方協(xié)商，從而保證變電站的建設(shè)工作能夠保質(zhì)保量的在規(guī)定的期限內(nèi)完成，避免由于技術(shù)交底不到位而導(dǎo)致后期出現(xiàn)工程返工，最大限度的降低人力、物力的浪費。
4.2 嚴格管理設(shè)計變更
變電站的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作時根據(jù)業(yè)主方的使用需求以及變電站所處地區(qū)的實際情況繼續(xù)綜合分析考慮而制定的，因此設(shè)計變更除非在特殊情況下才可以實行，而且設(shè)計變更會對整個工程進度產(chǎn)生很大的影響，也容易造成一些施工單位為了能夠在規(guī)定時間內(nèi)完成施工要求而出現(xiàn)不按照規(guī)定進行施工作業(yè)的情況。在進行設(shè)計變更之前首先要征求業(yè)主方的意見，根據(jù)業(yè)主和施工單位的要求對施工方案進行變更，通過科學(xué)、充分的論證最終確定變更的施工方案，嚴格管理設(shè)計變更時變電站設(shè)計中要嚴肅對待的問題之一。
4.3 做好工程驗收工作
在變電站的結(jié)構(gòu)設(shè)計完成之后交由施工單位組織開展施工，在施工過程中要求能夠根據(jù)設(shè)計需求對施工現(xiàn)場進行實地考察，達到設(shè)計要求的標準時候在進行施工，對于不能夠滿足施工需求的部位進行技術(shù)變更以滿足設(shè)計和施工需求，從而更好地保證變電站建設(shè)工作的開展。
5 結(jié)束語
變電站是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，其控制著較大范圍內(nèi)的電力供應(yīng)，因此有關(guān)變電站的結(jié)構(gòu)設(shè)計是保證供電系統(tǒng)安全運行的重要保證。為了能夠更好地滿足變電站的結(jié)構(gòu)使用需求以及變電站整體的抗震能力，要根據(jù)變電站的使用需求以及不同地區(qū)的抗震等級要求進行綜合考慮，從而更好地滿足電力行業(yè)發(fā)展的需要。
參考文獻
[1] 全麗.談城市變電站結(jié)構(gòu)設(shè)計遇見的幾個常見問題.《山西建筑》.2013年33期.
