變電站雙層出線架構設計研究

強若辰 嚴薇 盧義兵 曹強飛

【摘 ?要】變電站雙層架構出線方式能夠有效地減少配電裝置的占地面積。本文首先對變電站雙層出線架構的影響因素進行了詳細的闡述與分析，其次，對變電站雙層架構柱的選材進行了充分的探討，最后，對變電站雙層架構的出線方案進行了詳細的介紹，希望可以為變電站雙層架構出線方案的設計提供一定的借鑒與參考。

【關鍵詞】變電站;雙層架構;鋼結構;出線方式

1引言

隨著社會的不斷前進與發展，電力系統在人們的日常生活中發揮著越來越重要的作用，已經成為人們日常生活中不可缺少的一部分。變電站作為電力系統的重要組成部分，承擔著電能轉換與分配的重要作用。在當前階段，變電站的架空出線結構通常采用單層架構，這種架構在應用過程中通常占用的土地面積較大。對于一些經濟發達的地區，土地資源有限，單層架構的變電站出線方式難以滿足實際需求。因此，本文開展變電站雙層架構典型出線方案的研究，具有一定的現實意義。變電站雙層架構的出線方案能夠有效的減少配電裝置占用面積，而且能夠實現在一個空間間隔寬度內出線兩回，具有較為廣泛的發展前景。在當期階段，針對變電站雙層架構出線方式的研究較少，因此，本文從輸電線路的自重與張力、出現構架的著力因素兩個方面對變電站雙層架構出線方案設計中的影響因素進行了探討，并對變電站雙層架構柱的選材與出現方案進行了介紹，這對于進一步提升變電站架構出線方式的合理性具有一定的積極意義。

2變電站雙層出線架構的影響因素

2.1輸電線路的自重與張力

在變電站架構上，輸電線路的受力主要包括兩個方面，分別是自身的重力與張力，因此，導線的最低點與兩端懸掛點在垂直方向上存在的一定的距離，也就是弧垂現象。另外，隨著輸電線路自重的增加，弧垂現象也就越明顯，同時，輸電線路所受到到的張力也在增加，且張力與重力的比值也在不斷增加，不僅會給變電站的出現架構帶來較大的負擔，而且還存在一定的安全隱患。因此，在對變電站雙層出現架構的設計中，需要對導線的自重與張力進行全面的考慮，將弧垂控制在合理的范圍之內，并在此基礎上，合理的對相間距離以及輸電線路的排線方式進行設計，確保變電站出線架構能夠滿足實際需求。與此同時，還可以通過適當提升輸電線路截面面積的方式，提升輸電線路的抗拉能力。

2.2出現構架的著力因素

變電站的出現架構在實際應用中，除了會受到輸電線路重力與張力對架構的影響之外，還有一些同樣十分重要的著力因素，例如，來自地線的張力等。另外，變電站出線架構在著力方面還包括一些環境因素，例如，大風、降雨、降雪等氣象天氣都會對使得變電站出線架構的受力情況發生一定的改變。在大風天氣下，輸電線路在風力的作用下，會導致輸電線路的受力情況以及弧垂發生改變，從而影響到變電站的出線架構。在降雨或降雪天氣下，輸電線路上會覆蓋一定的雨水或雪，同樣會改變輸電線路以及出現架構的受力情況。除此之外，變電站輸電線路在定期的檢修與維護中，檢修工作人員以及檢修設備也會增加出線構架的受力。因此，在變電站出線構架的設計中，應該對這些因素進行全面而又詳細的考慮，如果考慮不夠全面，會使得變電站的出現架構在實際應用中存在一定的安全隱患，甚至會導致變電站的出現架構在惡劣天氣下發生安全事故。

3變電站出線架構的架構柱選材

在當前階段，變電站出現架構的架構柱選材主要有以下兩種方式。第一，鋼筋混凝土環形桿。這種方式所采用的的原材料主要是鋼筋與混凝土，這些原材料在我國都有著較為豐富的儲量，價格相對較為低廉，在變電站出線架構的構建上，所需要投入的成本較低，正是因為如此，鋼筋混凝土環形桿的變電站出線架構在我國有著較為廣泛的應用。但是，鋼筋混凝土環形桿的變電站出線架構同樣也存在著一定的弊端。一方面，鋼筋混凝土環形桿的自重較大，在實際的施工過程中難度較大。另一方面，鋼筋混凝土環形桿在生產與制造的過程中，對工藝的要求較為嚴格，如果在某一環節出現問題，則鋼筋混凝土環形桿的質量很難得到保障，在實際的應用過程中容易出現裂縫，而且內部的鋼筋在長時間的使用后容易出現老化現象，給變電站出線架構的正常使用帶來嚴重的威脅。除此之外，鋼筋混凝土環形桿的變電站出線架構在后期的使用維護中，所需要投入的費用較高。第二，鋼管柱。近些年，鋼結構由于自重輕、可靠性高等眾多優點，逐漸被廣泛的應用在了建筑工程當中。在變電站出線架構的構建中，利用鋼管柱的變電站出線架構具有眾多的優勢。與鋼筋混凝土環形桿的變電站出線架構相比，鋼結構的變電站出線構架雖然在構建上所需要投入的成本較高，但是，其不僅在生產與制造上較為方便，而且在后期的使用維護上所需要投入的費用也較低。除此之外，鋼結構的變電站出線構架還具有更換改造方便，回收利用率好等眾多優點。從變電站出線架構的全壽命周期中來看，采用鋼結構的變電站出線構架的優勢十分明顯，因此，本文在變電站雙層構架的出現方案中采用鋼結構。

4變電站雙層架構的出線方案

本文研究采用鋼結構，通過STAAP.Pro軟件建模分析雙層出線構架，在滿足構架強度、穩定性的條件下，合理控制柱頂位移及梁的撓度，選擇合理的構架柱、梁截面尺寸。具體的出線方案設計如下：由于雙層架構出線，要保證出線后線路分支的方便，還要保證現有的線路終端塔的充分利用，所以考慮到基本的終端塔的設計，采用雙回路的出線方案，雙回路的出線方案可以采用兩種方式，具體的方法如圖1和2所示，分別是同塔同間隔雙回路出現與同塔異間隔雙回路出現。同塔同間隔方式的兩個回路來自同一間隔，而同塔異間隔方式的兩個回路來自不同間隔。另外，對同回路的相間距離和危險相進行了驗算，并且驗算合格。

5結束語

本文針對當前變電站單層出現架構的局限性，對變電站雙層出線架構的設計進行了研究，包括變電站雙層架構的影響因素、構架柱的選材與出線方案。雙層粗線架構在變電站上的應用，不僅對于有效減少變電站對土地的占用面積具有十分重要的作用，而且對于變電站工程的發展也具有著里程碑的意義。

參考文獻：

[1]齊進平.變電站架空線路改造工程施工關鍵技術的探討[J].建材與裝飾，2018（38）：246-247.

[2]張瑞永，陶青松，竇飛，趙新宇，賈振宏.220kV變電站雙層架構典型出線方式研究[J].電力科學與工程，2012，28（05）：6-11.

[3]何慧雯.電纜出線變電站運行特性分析[D].華中科技大學，2007.

[4]林權.變電站主變壓器進出線方案設計要點[J].河南建材，2018（02）：231-233.

[5]楊文戈，李亞哲.變電站110kV側GIS設備增加出線間隔改造[J].電世界，2017，58（11）：12-15.

（作者單位：國網陜西省電力公司經濟技術研究院）