試析高強鋼在大型變電站聯合構架中的實踐

■李祥龍 ■國網四川瀘州供電公司，四川 瀘州 646000

我國輸變電工程變電站構架方面，還存在著諸多的問題，鋼材材質比較的單一，并且沒有較高的強度，這樣設計出來的構架就沒有較高的經濟效益。在時代飛速發展的今天，我國輸變電工程有著更高的電壓，并且電網有著更大的規模，如果依然采用傳統的鋼材，那么大荷載變電構架的使用要求就無法得到滿足。針對這種情況，就可以將高強鋼應用過來。實踐研究表明，高強鋼構架可以將鋼材強度高的優點給充分發揮出來，同時，用鋼量也可以得到有效減少，因此，以后將會得到更加廣泛的應用。

1 應用高強鋼筋的意義

鋼材在變電站基本建設中，是必不可少的一項材料。特別是近些年來，工程結構要求鋼具有更高的性能，那么將高強鋼應用到變電站聯合構架中，更是不可逆轉的趨勢。相較于普通鋼來講，高強鋼具有一系列的優勢，經濟效益和社會效益較高。

一是解決工程中相關技術難題:首先是建筑安全性得到提升，設計條件不變，將高強鋼應用過來，就會提升強度，因此，如果按照相同的安全等級來設計建筑結構，將高強鋼應用過來，結構的安全性能可以得到提升，并且，變電站建筑物的設計使用年限也可以得到延長;其次，可以優化設計大跨度、大負荷建筑，變電站房屋屬于工業建筑，電氣設備所需要的空間有著較大的跨度和較高的層高，并且有著較大的設備荷載，因此，局部梁柱就有著較大的受力;如果將二級鋼筋應用過來，有著較多的配筋數量，如果混凝土梁柱沒有較大的截面，就會有超筋現象出現，這樣梁柱截面就比較的大。而將三級鋼筋應用過來，鋼筋數量就可以得到減少，同時，優化設計梁柱截面。最后是方便施工，部分結構有著較多的配筋和較密的鋼筋間距，在施工過程中，混凝土澆筑難度較大，混凝土澆筑的密實度也無法得到保證，因此就可以將三級鋼筋應用過來，促使鋼筋使用數量得到減少。

二是經濟效益:將高強鋼筋應用到結構設計中，鋼筋用量可以得到節約，那么變電站的工程造價就可以得到降低，如果可以對梁柱截面尺寸同時減小，還有間接經濟效益產生，這樣建筑的使用面積得到了增加，建筑的使用功能得到了提升。

2 案例分析

本文以某大型330kV變電站工程的聯合構架為例，分析了聯合構架的空間應力。本聯合構架通過對出線構架、中央構架六跨連續，母線構建靠攏聯合進出線構架，主變進線構架靠攏中央構架，這樣就會有巨型鋼結構聯合構架形成。出線構架、中央構架、主變進線構架為三列6孔連續門型構架，每列長度為140米，橫向聯合寬度為73米。出線構架單孔跨度為22米、25米和21米;母線采用的是軟母線。

在荷載工況方面，依據變電站結構設計方面的規定，大風工況、覆冰有風工況以及安裝工況和地震作用工況等都是構架計算的荷載工況。在荷載類型方面，首先是結構自重，依據相關的軟件，結合模型截面規格來計算聯合構架的結構自重;結合建筑結構荷載規范來計算構架風荷載，在大風工況下，風速為每秒30米，覆冰有風工況下風速為每秒10米。在導線荷載方面，電力導線掛設于構架梁，終端構架梁單側掛設三根，中間構架梁兩側各掛設三根，由電氣工藝專業計算后，提供各個荷載工況下的導線荷載。

在變電站運行過程中，大風工況為承載能力極限狀態控制工況，在這種情況下，構架的構件有著最大應力，出線構架的人字柱柱底出現了最大應力，比高強鋼的屈服強度要小，說明在各個荷載工況下，聯合構架都可以保持安全狀態。在變電站運行過程中，大風工況為正常使用極限狀態控制工況，在這種情況，構架有著最大的變形，出線構架的柱頂避雷針出現了最大位移，位移能夠滿足正常使用的變形驗算條件，說明聯合構架整體穩定可以得到保證。在安裝變電站導線的過程中，導線的掛設利用吊車升降機來完成，并且安裝天氣需要保證是無風或者小風，只有較小的導線安裝荷載，構架受力比大風等工況遠遠要小，因此，安裝工況下聯合構架分析就不需要考慮。

對比高強鋼和普通鋼聯合構架用鋼量，在本地區，很多大型變電站的聯合構架都將普通鋼作為材料，將人字柱、三角形斷面梁給應用過來，將圓鋼管作為主材。結合普通鋼建模結合，如果有著不變的構架布置、構架高度和荷載，那么控制工況時，普通鋼多數構件的應力值都大于235MPA，比屈服強度要大，因此，如果將普通鋼應用過來，就需要對構架的構件截面規格進行加大。而將高強鋼應用過來，就可以在較大程度上減小構架柱梁的構件截面和壁厚，鋼材用量可以得到明顯節約，如在13米高母線架柱、梁截面方面，高強鋼和普通鋼用鋼量比為0．83，24米高出線架柱、梁截面高強鋼和普通鋼用鋼量比為0．60;在18．8米高出線架柱、梁截面方面，高強鋼和普通鋼用鋼量比為0．63，。

3 結語

通過上文的敘述分析我們可以得知，在大型變電站聯合構架中，大部分依然采用普通鋼，為了滿足荷載要求，就需要對構架截面進行增大，這樣就需要增加施工成本。而將高強鋼應用過來，聯合構架有著安全的結構，整體穩定性得到了提升。通過對比普通鋼構架，將高強鋼應用到聯合構架中，可以促使構件截面得到有效減小，用鋼量也可以得到有效降低，這樣經濟效益和社會效益就可以得到明顯提升。在具體實踐過程中，需要科學的分析，合理設計施工方案，保證變電站能夠穩定的運行。本文簡要分析了高強鋼在大型變電站聯合構架中的實踐，希望可以提供一些有價值的參考意見。

［1］王智慧．高強鋼在聯合構架中的應用分析［J］．蘭州工業學院學報，2014，21(2):123-125．

［2］韓選民，李麗媛．變電站聯合構架Q420鋼的應用分析［J］．電力建設，2012，2(33):199-210．

［3］戴剛平，王淑紅．ASTM A572GR．65高強鋼在變電所鋼構架應用中的焊接技術研究［J］．電力建設，2008，2(2):44-46．

［4］黃譚發．低合金高強度結構鋼在變電站構架上的應用［J］．北京電力高等專科學校學報，2012，29(10):155-157．