试析高强钢在大型变电站联合构架中的实践

■李祥龙 ■国网四川泸州供电公司，四川 泸州 646000

我国输变电工程变电站构架方面，还存在着诸多的问题，钢材材质比较的单一，并且没有较高的强度，这样设计出来的构架就没有较高的经济效益。在时代飞速发展的今天，我国输变电工程有着更高的电压，并且电网有着更大的规模，如果依然采用传统的钢材，那么大荷载变电构架的使用要求就无法得到满足。针对这种情况，就可以将高强钢应用过来。实践研究表明，高强钢构架可以将钢材强度高的优点给充分发挥出来，同时，用钢量也可以得到有效减少，因此，以后将会得到更加广泛的应用。

1 应用高强钢筋的意义

钢材在变电站基本建设中，是必不可少的一项材料。特别是近些年来，工程结构要求钢具有更高的性能，那么将高强钢应用到变电站联合构架中，更是不可逆转的趋势。相较于普通钢来讲，高强钢具有一系列的优势，经济效益和社会效益较高。

一是解决工程中相关技术难题:首先是建筑安全性得到提升，设计条件不变，将高强钢应用过来，就会提升强度，因此，如果按照相同的安全等级来设计建筑结构，将高强钢应用过来，结构的安全性能可以得到提升，并且，变电站建筑物的设计使用年限也可以得到延长;其次，可以优化设计大跨度、大负荷建筑，变电站房屋属于工业建筑，电气设备所需要的空间有着较大的跨度和较高的层高，并且有着较大的设备荷载，因此，局部梁柱就有着较大的受力;如果将二级钢筋应用过来，有着较多的配筋数量，如果混凝土梁柱没有较大的截面，就会有超筋现象出现，这样梁柱截面就比较的大。而将三级钢筋应用过来，钢筋数量就可以得到减少，同时，优化设计梁柱截面。最后是方便施工，部分结构有着较多的配筋和较密的钢筋间距，在施工过程中，混凝土浇筑难度较大，混凝土浇筑的密实度也无法得到保证，因此就可以将三级钢筋应用过来，促使钢筋使用数量得到减少。

二是经济效益:将高强钢筋应用到结构设计中，钢筋用量可以得到节约，那么变电站的工程造价就可以得到降低，如果可以对梁柱截面尺寸同时减小，还有间接经济效益产生，这样建筑的使用面积得到了增加，建筑的使用功能得到了提升。

2 案例分析

本文以某大型330kV变电站工程的联合构架为例，分析了联合构架的空间应力。本联合构架通过对出线构架、中央构架六跨连续，母线构建靠拢联合进出线构架，主变进线构架靠拢中央构架，这样就会有巨型钢结构联合构架形成。出线构架、中央构架、主变进线构架为三列6孔连续门型构架，每列长度为140米，横向联合宽度为73米。出线构架单孔跨度为22米、25米和21米;母线采用的是软母线。

在荷载工况方面，依据变电站结构设计方面的规定，大风工况、覆冰有风工况以及安装工况和地震作用工况等都是构架计算的荷载工况。在荷载类型方面，首先是结构自重，依据相关的软件，结合模型截面规格来计算联合构架的结构自重;结合建筑结构荷载规范来计算构架风荷载，在大风工况下，风速为每秒30米，覆冰有风工况下风速为每秒10米。在导线荷载方面，电力导线挂设于构架梁，终端构架梁单侧挂设三根，中间构架梁两侧各挂设三根，由电气工艺专业计算后，提供各个荷载工况下的导线荷载。

在变电站运行过程中，大风工况为承载能力极限状态控制工况，在这种情况下，构架的构件有着最大应力，出线构架的人字柱柱底出现了最大应力，比高强钢的屈服强度要小，说明在各个荷载工况下，联合构架都可以保持安全状态。在变电站运行过程中，大风工况为正常使用极限状态控制工况，在这种情况，构架有着最大的变形，出线构架的柱顶避雷针出现了最大位移，位移能够满足正常使用的变形验算条件，说明联合构架整体稳定可以得到保证。在安装变电站导线的过程中，导线的挂设利用吊车升降机来完成，并且安装天气需要保证是无风或者小风，只有较小的导线安装荷载，构架受力比大风等工况远远要小，因此，安装工况下联合构架分析就不需要考虑。

对比高强钢和普通钢联合构架用钢量，在本地区，很多大型变电站的联合构架都将普通钢作为材料，将人字柱、三角形断面梁给应用过来，将圆钢管作为主材。结合普通钢建模结合，如果有着不变的构架布置、构架高度和荷载，那么控制工况时，普通钢多数构件的应力值都大于235MPA，比屈服强度要大，因此，如果将普通钢应用过来，就需要对构架的构件截面规格进行加大。而将高强钢应用过来，就可以在较大程度上减小构架柱梁的构件截面和壁厚，钢材用量可以得到明显节约，如在13米高母线架柱、梁截面方面，高强钢和普通钢用钢量比为0．83，24米高出线架柱、梁截面高强钢和普通钢用钢量比为0．60;在18．8米高出线架柱、梁截面方面，高强钢和普通钢用钢量比为0．63，。

3 结语

通过上文的叙述分析我们可以得知，在大型变电站联合构架中，大部分依然采用普通钢，为了满足荷载要求，就需要对构架截面进行增大，这样就需要增加施工成本。而将高强钢应用过来，联合构架有着安全的结构，整体稳定性得到了提升。通过对比普通钢构架，将高强钢应用到联合构架中，可以促使构件截面得到有效减小，用钢量也可以得到有效降低，这样经济效益和社会效益就可以得到明显提升。在具体实践过程中，需要科学的分析，合理设计施工方案，保证变电站能够稳定的运行。本文简要分析了高强钢在大型变电站联合构架中的实践，希望可以提供一些有价值的参考意见。

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