變電站220 kV架構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

李彩紅

（國網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，山東 濟(jì)南 250000）

引言

一直以來我國針對變電站架構(gòu)設(shè)計(jì)均采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方法，為了控制安全性，往往存在較大的安全富裕，但是這也在一定程度上造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。基于此種情況，對變電站輸電鐵塔架構(gòu)開展優(yōu)化設(shè)計(jì)具有非常重要的意義[1]。在本文的研究當(dāng)中選擇采用3D3S軟件對某一220 kV變電站架構(gòu)進(jìn)行建模分析，并探索優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體方法。

1 空間模型

采用3D3S作為空間建模工具，根據(jù)工程實(shí)際情況建立模型，該模型的具體架構(gòu)如圖1中所示。完成空間模型建立之后，還需要根據(jù)工程實(shí)際情況，將架構(gòu)所承擔(dān)的荷載施加到結(jié)構(gòu)之上。具體來說所需要施加的荷載主要包含：地震力、風(fēng)力、導(dǎo)線、架構(gòu)本身重量以及導(dǎo)線所受到的風(fēng)荷載等。在進(jìn)行荷載施加時(shí)需要嚴(yán)格按照實(shí)際情況進(jìn)行分析，并合理施加荷載。

圖1 模型架構(gòu)（mm）

2 檔距選擇

檔距的選擇是桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所考慮的重點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)也是控制工程成本的重要方法。單基桿塔的重量及單位公里桿塔數(shù)量決定了單位公里的塔重。單基塔重與桿塔基礎(chǔ)成反比[2]。因此，在實(shí)際當(dāng)中針對檔距的選擇往往只能依賴于經(jīng)驗(yàn)，即在滿足結(jié)構(gòu)受力的前提之下盡量選擇最優(yōu)的檔距。基于此種情況，在本文的研究當(dāng)中結(jié)合筆者的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，針對不同的塔型設(shè)計(jì)了多組不同的檔距方法，并對不同設(shè)計(jì)方案的單位公里塔重進(jìn)行了測算。根據(jù)比選結(jié)果，在該工程當(dāng)中所采用的檔距如表1所示。

表1 該項(xiàng)目優(yōu)化后的各種檔距數(shù)值 mm

3 基礎(chǔ)選型

在桿塔設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)具有非常重要的意義，也是影響工程造價(jià)的重要因素，尤其是隨著電壓等級的不斷提升，基礎(chǔ)造價(jià)在工程總造價(jià)中所占據(jù)的比例正在不斷提升[3]。另外，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)涉及的因素相對較多，需要綜合考慮施工條件、施工進(jìn)度要求、承載力等多種要求。因此，基礎(chǔ)選型也存在著較大的難度[4]。基于此種情況，在本文當(dāng)中以SJ411C型桿塔為例對基礎(chǔ)選型進(jìn)行了分析。

該桿塔基礎(chǔ)最初選擇采用斜柱插入式基礎(chǔ)，基礎(chǔ)露頭為900 mm，埋深為4.5 m，具體設(shè)計(jì)如下頁圖2所示。但是經(jīng)施工單位反饋在開挖過程中出現(xiàn)流砂，同時(shí)基坑存在嚴(yán)重坍塌情況，若繼續(xù)采用原有基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案，則必須要做好基坑支護(hù)以及井點(diǎn)降水技術(shù)處理，這必然會造成成本費(fèi)用的嚴(yán)重浪費(fèi)。在本工程項(xiàng)目當(dāng)中綜合考慮多種因素，選擇將基礎(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)大處理，同時(shí)將實(shí)際地基情況輸入到3D3S中對基礎(chǔ)進(jìn)行承載力、上拔穩(wěn)定驗(yàn)算、下壓穩(wěn)定驗(yàn)算、沖切破壞驗(yàn)算，具體設(shè)計(jì)結(jié)果如圖3所示。

圖2 原基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（mm）

圖3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)優(yōu)化（mm）

4 結(jié)語

以某一220 kV變電站為例分析了變電站架構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，指出了桿塔檔距選擇以及基礎(chǔ)選型優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，希望能對變電站架構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化有所啟發(fā)。