变电站双层出线架构设计研究

强若辰 严薇 卢义兵 曹强飞

【摘  要】变电站双层架构出线方式能够有效地减少配电装置的占地面积。本文首先对变电站双层出线架构的影响因素进行了详细的阐述与分析，其次，对变电站双层架构柱的选材进行了充分的探讨，最后，对变电站双层架构的出线方案进行了详细的介绍，希望可以为变电站双层架构出线方案的设计提供一定的借鉴与参考。

【关键词】变电站;双层架构;钢结构;出线方式

1引言

随着社会的不断前进与发展，电力系统在人们的日常生活中发挥着越来越重要的作用，已经成为人们日常生活中不可缺少的一部分。变电站作为电力系统的重要组成部分，承担着电能转换与分配的重要作用。在当前阶段，变电站的架空出线结构通常采用单层架构，这种架构在应用过程中通常占用的土地面积较大。对于一些经济发达的地区，土地资源有限，单层架构的变电站出线方式难以满足实际需求。因此，本文开展变电站双层架构典型出线方案的研究，具有一定的现实意义。变电站双层架构的出线方案能够有效的减少配电装置占用面积，而且能够实现在一个空间间隔宽度内出线两回，具有较为广泛的发展前景。在当期阶段，针对变电站双层架构出线方式的研究较少，因此，本文从输电线路的自重与张力、出现构架的着力因素两个方面对变电站双层架构出线方案设计中的影响因素进行了探讨，并对变电站双层架构柱的选材与出现方案进行了介绍，这对于进一步提升变电站架构出线方式的合理性具有一定的积极意义。

2变电站双层出线架构的影响因素

2.1输电线路的自重与张力

在变电站架构上，输电线路的受力主要包括两个方面，分别是自身的重力与张力，因此，导线的最低点与两端悬挂点在垂直方向上存在的一定的距离，也就是弧垂现象。另外，随着输电线路自重的增加，弧垂现象也就越明顯，同时，输电线路所受到到的张力也在增加，且张力与重力的比值也在不断增加，不仅会给变电站的出现架构带来较大的负担，而且还存在一定的安全隐患。因此，在对变电站双层出现架构的设计中，需要对导线的自重与张力进行全面的考虑，将弧垂控制在合理的范围之内，并在此基础上，合理的对相间距离以及输电线路的排线方式进行设计，确保变电站出线架构能够满足实际需求。与此同时，还可以通过适当提升输电线路截面面积的方式，提升输电线路的抗拉能力。

2.2出现构架的着力因素

变电站的出现架构在实际应用中，除了会受到输电线路重力与张力对架构的影响之外，还有一些同样十分重要的着力因素，例如，来自地线的张力等。另外，变电站出线架构在着力方面还包括一些环境因素，例如，大风、降雨、降雪等气象天气都会对使得变电站出线架构的受力情况发生一定的改变。在大风天气下，输电线路在风力的作用下，会导致输电线路的受力情况以及弧垂发生改变，从而影响到变电站的出线架构。在降雨或降雪天气下，输电线路上会覆盖一定的雨水或雪，同样会改变输电线路以及出现架构的受力情况。除此之外，变电站输电线路在定期的检修与维护中，检修工作人员以及检修设备也会增加出线构架的受力。因此，在变电站出线构架的设计中，应该对这些因素进行全面而又详细的考虑，如果考虑不够全面，会使得变电站的出现架构在实际应用中存在一定的安全隐患，甚至会导致变电站的出现架构在恶劣天气下发生安全事故。

3变电站出线架构的架构柱选材

在当前阶段，变电站出现架构的架构柱选材主要有以下两种方式。第一，钢筋混凝土环形杆。这种方式所采用的的原材料主要是钢筋与混凝土，这些原材料在我国都有着较为丰富的储量，价格相对较为低廉，在变电站出线架构的构建上，所需要投入的成本较低，正是因为如此，钢筋混凝土环形杆的变电站出线架构在我国有着较为广泛的应用。但是，钢筋混凝土环形杆的变电站出线架构同样也存在着一定的弊端。一方面，钢筋混凝土环形杆的自重较大，在实际的施工过程中难度较大。另一方面，钢筋混凝土环形杆在生产与制造的过程中，对工艺的要求较为严格，如果在某一环节出现问题，则钢筋混凝土环形杆的质量很难得到保障，在实际的应用过程中容易出现裂缝，而且内部的钢筋在长时间的使用后容易出现老化现象，给变电站出线架构的正常使用带来严重的威胁。除此之外，钢筋混凝土环形杆的变电站出线架构在后期的使用维护中，所需要投入的费用较高。第二，钢管柱。近些年，钢结构由于自重轻、可靠性高等众多优点，逐渐被广泛的应用在了建筑工程当中。在变电站出线架构的构建中，利用钢管柱的变电站出线架构具有众多的优势。与钢筋混凝土环形杆的变电站出线架构相比，钢结构的变电站出线构架虽然在构建上所需要投入的成本较高，但是，其不仅在生产与制造上较为方便，而且在后期的使用维护上所需要投入的费用也较低。除此之外，钢结构的变电站出线构架还具有更换改造方便，回收利用率好等众多优点。从变电站出线架构的全寿命周期中来看，采用钢结构的变电站出线构架的优势十分明显，因此，本文在变电站双层构架的出现方案中采用钢结构。

4变电站双层架构的出线方案

本文研究采用钢结构，通过STAAP.Pro软件建模分析双层出线构架，在满足构架强度、稳定性的条件下，合理控制柱顶位移及梁的挠度，选择合理的构架柱、梁截面尺寸。具体的出线方案设计如下：由于双层架构出线，要保证出线后线路分支的方便，还要保证现有的线路终端塔的充分利用，所以考虑到基本的终端塔的设计，采用双回路的出线方案，双回路的出线方案可以采用两种方式，具体的方法如图1和2所示，分别是同塔同间隔双回路出现与同塔异间隔双回路出现。同塔同间隔方式的两个回路来自同一间隔，而同塔异间隔方式的两个回路来自不同间隔。另外，对同回路的相间距离和危险相进行了验算，并且验算合格。

5结束语

本文针对当前变电站单层出现架构的局限性，对变电站双层出线架构的设计进行了研究，包括变电站双层架构的影响因素、构架柱的选材与出线方案。双层粗线架构在变电站上的应用，不仅对于有效减少变电站对土地的占用面积具有十分重要的作用，而且对于变电站工程的发展也具有着里程碑的意义。

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（作者单位：国网陕西省电力公司经济技术研究院）