变电所架构介绍

变电所架构介绍

王石玉

一、概述

变电架构是变电所、变电站等室外导线、设备的主要支持结构的统称。它是根据变电所的电压等级、规模、设备布置、施工运行条件以及当地的气候条件来确定的。根据电气的性质，不同的电压等级，要求导线之间、导线对地、导线对构筑物要求保持一定的距离，因此变电架构特点是柱高而断面细小，属于大柔度结构。

二、架构分类

就工艺布置型式分类，架构有中型布置、半高型布置、高型布置。半高型布置、高型布置多用于电压等级高的变电所。目前，电气化铁路牵引变电所均为中型布置。

就其用途分类，架构分进线架、母线架、中央门型架、转角架、变压器组合架等，单杆设备支架等。

就架构的外形分类，架构常用的形式有AH型进出线架构、A∏型带避雷线支架进出线架构、A∏型架构、A?型架构、∏型架构、转角架构、大字形架构、带拉线进出线架构等。

就架构受力情况分类，架构有：中间架构、终端架构，打拉线架构。

就架构采用的材质分类，一般有：现场预制钢筋混凝土架构、钢筋混凝土柱钢梁架构、钢架构、钢管混凝土复合架构。

三、各类型架构特点及应用

架构的布置形式、架构外形由变电所电压等级、导线、设备布置情况决定，架构采用的材质与架构本身所承受的荷载大小有关，变电所的电压等级高，架构本身所承受的荷载大，电压等级低，架构本身所承受的荷载小。

各种材质的架构有其相应的优缺点和适用范围。

现场预制钢筋混凝土架构

现场预制钢筋混凝土梁柱，施工工作量大，需采用大量的模板。属早期的变电架构，早已淘汰。

钢筋混凝土柱钢横梁架构

由预应力环形截面混凝土圆杆或非预应力环形截面混凝土圆杆、轻钢桁架梁共同组成的架构。优点是环形截面混凝土圆杆和横梁均可以工厂化定型生产，工艺简单，节约钢材，造价低，尤其是预应力环形截面混凝土圆杆架构更是节约钢材，基本后期无维护问题。轻钢桁架梁材料利用合理、外形轻巧。缺点是环形截面混凝土圆杆承载能力有限；结构自重大，运输、安装不便；单杆长度一般不超过12米，需根据需要现场组装；进线架构因满足受力要求，一般需为人字形支柱，平面占位大；另外预应力环形截面混凝土圆杆或非预应力环形截面混凝土圆杆存在混凝土裂缝问题。

钢筋混凝土柱钢横梁架构一般多用于电压等级不高，架构高度不高的变电所，如110 KV 、220KV电压等级的变电所。

钢架构

钢架构一般有两种型式，钢管柱、正三角形或倒三角形断面钢管桁架横梁架构；格构式型钢钢柱、格构式矩形或三角形断面横梁架

构。钢架构结构承载能力强，如格构式型钢钢柱，用作220 kV变电所进线即构时，可采用 型架构，不需人字形柱。钢架构外形轻巧，便于施工安装，特别是钢管柱、三角形断面桁架横梁架构，造型简洁、美观，用于位于城市或城市近郊的变电所，整洁、通透，景观效果好。缺点是相对钢筋混凝土架构，造价高，存在钢结构防腐问题，需定期维护。

钢架构一般多用于220KV及以上电压等级的变电所。电力系统的变电所、变电站用的较普遍。

钢管混凝土架构

由钢管混凝土柱，三角形断面钢管桁架横梁共同组成的架构。钢管混凝土柱是采用薄壁钢管，通过高速旋转将一定厚度的混凝土离心旋喷于钢管内臂，由钢管与混凝土共同组成的新型钢-混凝土复合结构，钢管混凝土结构充分发挥了钢和混凝土这两种材料的物理力学特性。除具有钢管柱的外形轻盈、线条流畅、美观、景观效果好的特点外，主要优点是可节省钢材、降低造价，很好地解决了钢管柱的内防腐问题，并且抗弯及抗扭强度和刚度都很大。但其缺点是造价高，相对钢管柱自重大，且外壁只能采用热喷锌防腐。

目前电力系统220KV、500KV电压等级变电站架构多有采用钢管混凝土架构，尤其是500KV电压等级变电站。

确定架构采用何种材质，除与架构本身所承受的荷载有关，另外与大环境经济发展状况有关。近年来，我国经济得以快速发展，钢产量几近突破2亿万吨，成为世界产钢大国。钢结构作为一种结构形式，以它特有的特点，越来越普遍的被采用。

四、电气化铁路牵引变电所架构

电气化铁路牵引变电所自丰沙大线、郑洛线、京郑线、郑武线、大秦线、京秦线、武衡线，到目前正在进行施工设计的郑徐线为止，变电所电压等级均为110KV，架构一直采用的是预应力环形截面混凝土圆杆或非预应力环形截面混凝土圆杆、轻钢桁架梁架构。只是早期采用的是非预应力环形截面混凝土圆杆，从大秦线二期开始采用预应力环形截面混凝土圆杆。

随着电气化铁路的快速发展，快速、高速铁路不断出现，对电气化铁路牵引变电所的要求不断提升，牵引变电所架构的要求也需不断的改进。