變電站結構設計中的安全性及耐久性分析

孔德昊

[摘 ? ?要 ]為了維護變電站建設運行安全性，必須全面提升變電站結構設計耐久性、安全性，減少不良影響，提高變電站結構穩(wěn)定性。變電站工程建設期間，結構設計安全性影響比較多，因此必須做好試驗與計算，優(yōu)化安全設計，提出科學化安全防護措施，以此維護變電站運行效益。

[關鍵詞]變電站;結構設計;安全性;耐久性

[中圖分類號]TM63;TU311.2 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）06–00–02

[Abstract]In order to maintain the safety of substation construction and operation， it is necessary to comprehensively improve the durability and safety of the substation structure design， reduce the adverse effects caused by the structure， and maintain the stability of the substation structure. During the construction of the substation project， the structural design has a lot of influence on the safety， so it is necessary to do tests and calculations， optimize the safety design， and propose scientific safety protection measures to maintain the operational benefits of the substation.

[Keywords]substation; structural design; safety; durability

在電力傳輸系統(tǒng)中，變電站屬于重要樞紐，能夠維護用電安全。變電站長期處于運行狀態(tài)，因此必須保證穩(wěn)定性、耐久性，確保變電站物資合理分配，實現長久穩(wěn)定發(fā)展運行目標。在變電站結構設計中，安全性、耐久性屬于核心理念，設計人員必須基于多角度分析，制定科學化設計方案，以此確保變電站結構設計效益。

1 變電站結構安全性與耐久性

1.1 結構安全性分析

（1）維護結構安全性，可以避免倒塌事故，屬于結構工程重要內容。結構承載能力安全性主要表現在荷載標準值、荷載分項系數、材料強度分項系數方面，在標準荷載作用下，可以體現出安全系數。注重建筑物地基基礎結構，高效處理工程不均勻地基、軟土地基。在開挖復雜、軟弱地基之前，應當注重軟弱部位加固與換填處理，制定標準化處理方案，確保基礎型式選擇合理性，全面滿足承載力需求，避免出現不均勻沉降，同時控制結構裂縫。主變壓器不僅可以校核軌距細部，還需要校核主變基礎、油坑基礎承載力。圖1為主變壓器結構，設備支架、進出線構架，注重地基承載力校核，同時分析構件拉力、桿件相互作用，防止拉線張力比較大，致使構件裂縫，影響構件使用壽命。

（2）結構牢固性。結構整體牢固性，是產生局部破壞影響后，也不會引發(fā)倒塌事故。結構牢固性，對結構延性、冗余度依賴較強，有助于降低災害影響。在變電站結構中，土建工程牢固性多會受到自然災害、人為失誤等影響，建筑物不會破壞倒塌，經過簡單修護之后，可以恢復正常運行。一般來說，將變形縫設置在建筑物局部，可以加大安全防護力度，同時設置防護線。在設備支架底部、基礎連接部位，設置墊片、防振螺絲等構件，可以維護建筑物牢固性，以免產生倒塌事故。

1.2 變電站結構耐久性

變電站結構耐久性、結構設計穩(wěn)定性的關系密切，同時會受到結構施工材料、質量安全影響。開展地下室施工時，必須確保混凝土材料具備防滲效果，鋼筋保護層厚度達標，鋼結構防腐涂層達標。通過上述分析可知，變電站結構設計耐久性，可以直接影響結構運營壽命。當結構混凝土產生裂縫、質量隱患時，在設計結構期間，必須全面分析建設地區(qū)環(huán)境。當變電站結構環(huán)境較差時，必須加大防護力度。如拌和混凝土材料時，必須按照標準配合比拌和，注重混凝土原材料質量管控。澆筑混凝土之后，加大養(yǎng)護處理力度。如果變電站處于鹽漬土地區(qū)、沿海地區(qū)，必須充分考察環(huán)境，加大防腐設計力度。

2 變電站結構設計安全性、耐久性影響因素

通過分析變電站結構耐久性、安全性條件，可以掌握相關影響因素，主要表現在地理環(huán)境、混凝土保護層、鋼筋混凝土強度等級、堿含量、氯離子含量等方面。

2.1 周邊環(huán)境因素

變電站結構設計期間，必須按照工程地理環(huán)境，考慮耐久性與安全性指標。在結構設計中，設計人員沒有意識到地理環(huán)境影響。在不同地理環(huán)境下，需要應用不同設計方式。當環(huán)境效益較差時，必須通過科學防護措施，以免影響環(huán)境結構耐久性與安全性;當項目處于寒冷地區(qū)，遵循標準設計要求，充分考慮到氣候影響，以免損害輸電線路運行效益。部分設計人員開展設計時，過度關注工程材料影響問題，不注重環(huán)境因素，致使結構設計的環(huán)境威脅比較大。在變電站結構設計中，設計人員深入實地考察，對環(huán)境因素所致不良影響予以控制，以此保證變電站運行耐久性與安全性。

2.2 混凝土質量與結構影響

外部環(huán)境對結構影響非常大，然而內部因素影響也比較明顯。工程材料性能與質量，對結構設計影響較大。在現代建筑工程中，混凝土屬于重要原材料。所以，混凝土耐久性、質量安全，對變電站結構安全性影響非常大。①混凝土質量屬于變電站質量影響因子，科學管控混凝土材料質量，可以保障變電站結構質量。材料類型比較多，且不同材料硬度指標差異大，因此對混凝土質量提出不同要求。在檢查混凝土時，既要注重強度檢測，還需要關注骨料硬度、水泥粗細度檢測。②選擇質量過關混凝土原材料，科學控制水灰比、外加劑配置合理性。當二者配比不當時，將無法滿足工程要求，對混凝土結構穩(wěn)定性影響非常大，還會危害工程耐久性與安全性。

2.3 結構檢測影響

分析變電站內外因素，同時分析定期結構檢測因素。結構檢測對耐久性、安全性影響非常大。通過檢測工作，可以掌握變電站系統(tǒng)安全隱患，以此維護變電站安全性。然而，變電站設計期間，過度關注工程建設，不注重后期檢測與維護。在前期設計中，并未納入檢測內容，也沒有檢測變電站內部結構，致使變電站結構設計不合理，對建筑工程耐久性、安全性影響較大。

3 加強變電站結構耐久性與安全性的措施

3.1 提升結構安全性、耐久性措施

為了加強結構安全性與耐久性，設計人員必須基于全局角度出發(fā)，維護結構設計安全性與合理性，同時預留安全儲備。在變電站建筑結構設計期間，必須采用計算方式，控制裂縫寬度，以此處理鋼筋腐蝕問題。注重現場環(huán)境、結構設計風險分析，優(yōu)化安全設計，同時做好定期檢測與維修。

3.2 理清結構設計思路

設計人員開展變電站結構設計時，必須基于范圍大小、方位、水文地質等因素，做好全方位考慮分析。①變電站結構設計期間，注重總平面布設、選址分析，規(guī)避不良場地，減少場地平整工程量。圖2為變電站總布局圖。②在設計變電站建筑物時，必須認真分析建筑結構設計要點，重點說明工程施工注意部位。③為了確保施工建設進度與質量安全，通過質量保障措施，科學選擇技術工藝，提升變電站結構安全性、耐久性。

3.3 制定科學化結構檢測方案

變電站工程竣工后，必須定期檢測變電站安全性、耐久性，在結構設計期間，規(guī)定檢測要求與技術方法，按照結構施工情況，優(yōu)化調整結構檢測方案。①按照國家標準規(guī)定，定期檢測變電站耐久性、安全性。②按照工程施工進度，合理檢測項目模塊，將結構檢測方案作為參考依據，檢測階段性結構。③按照設計要求，實地考察結構相關數據，如建筑結構、寬度、坡度等。

3.4 深度考慮結構荷載

①風壓、自重、溫度、電氣設備所致荷載。②部分混凝土結構過度追求低成本化，導致混凝土使用量計算不準確，對變電站結構安全影響非常大，還會導致鋼筋配置不足。當受到地震作用影響后，極易發(fā)生混凝土結構開裂。③遵循標準化規(guī)范開展設計，參考建筑結構設計施工經驗，總結歸納變電站結構設計理論，并且將其應用到具體設計中。變電站結構設計，應當落實設計標準、安全系數要求。

3.5 優(yōu)化施工圖設計

在變電站結構施工圖設計中，詳細標注混凝土結構特點、施工要求，掌握工程設計壽命要求。針對施工企業(yè)提出的技術要求，必須落實到設計圖紙上，以此維護結構設計質量與效益。

4 結束語

綜上所述，變電站結構設計中，必須高度重視安全性、耐久性問題，將其作為工程后期建設標準。變電站結構設計工作，對于設計人員的專業(yè)性要求比較高，既要分析結構設計耐久性、安全性，還需要采取科學化防護措施，以此維護變電站結構安全效果。深入分析國家相關設計標準，應用可靠性理論，聯(lián)合結構耐久性內容，加強變電站結構設計效果，同時分析工程失效的不良影響，滿足變電站結構設計要求。

參考文獻

[1] 孫凱.變電站土建結構設計存在的問題及處理方案研究[J].工程建設與設計，2020，28（24）：18-19.

[2] 李忠富，閆亞剛，吳軍輝，等.一種ZF11-252型GIS不停電擴建裝置的電場仿真及結構設計研究[J].電工技術，2020，16（17）：82-84.

[3] 郭放.220 kV變電站預制艙式二次組合設備機架式結構設計方案[C].河南省電機工程學會2020年優(yōu)秀科技論文集.2020.

[4] 郭放.220 kV變電站預制艙式二次組合設備機架式結構設計方案[J].河南電力，2020，28（S1）：60-62.

[5] 蘇銀君，姜波，翁其平.與上部建筑結合的地下變電站轉換結構分析與設計[J].巖土工程學報，2017，39（S2）：166-170.

[6] 李朋.淺談變電站土建結構設計存在的問題及針對性措施[J].信息化建設，2016，11（1）：375-376.