发布时间：2023-10-05 10:23:42
绪论：一篇引人入胜的变电站结构设计，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0082-01
1 引言
变电站能够实现对电力系统供配电的有效控制，主要是通过电气设备的组装来实现控制功能，随着我国对电力资源需求的提升，为了有效的降低电力系统本身的电能损耗，通常都选择高电压来进行电能传输，而变电站的结构设计则是关系到电力系统能否安全运行、能否满足用户用电需求的重要内容。
2 变电站框架结构设计
我国的变电站框架结构设计已经比较成熟，为了更好地满足变电站的使用需求，在对变电站一次设计的时候要根据具体情况对变电站框架结构进行合理微调最终确定方案。
变电站框架结构设计内容：
（1）变电站的结构设计要根据变电站所处地区的土质、地基均衡性等特性，通过负荷值的计算来选用适当强度的材料，并且对重点部位进行图纸标注和文字信息说明；
（2）变电站的基础设计部分，可以通过柱下条基的方式来加强变电站基础的稳固性能，对于基础薄弱的部位可以通过较宽的基础来提升电站的稳固性能；
（3）变电站基础采用大直径的钢筋布置方式，以浇筑梁的方式来增强变电站平面结构的合理性，对于一些隔断墙体则可以通过设置隔墙的方式来进行隔断，但是不能够以预制混凝土作为墙体的过梁，对于变电站中通讯室比较多的房间则要求地板能够拆卸，便于地下通讯电缆设备的埋设。
（4）变电站梁体的设计要求能够根据附加钢筋的设计需求，并且根据梁体的承载能力以及梁体的纵筋搭设，在浇筑的过程中很容易出现弯曲、变形等问题，因此要根据梁体抗裂能力保证其设计能够满足的使用的需求。
（5）变电站的结构设计中有关柱的设计要求设计者充分的考虑到混凝土结构所能够承受的荷载能力，并且要根据实际情况尽可能的降低柱体的断面尺寸，对于一些比较短的柱体要求设计中纵筋使用短小型的，而且通过加密的方式来增强柱体的强度。钢筋的连接则要求采用机械性连接，提升柱体的可靠性。
3 变电站的钢结构设计
为了能够节约变电站的建设成本，在变电站设计中一般都是通过架空线路的方式设计的，通过导线来对变电站的大体框架结构进行连接。根据现今阶段我国的变电站设计情况来看，在一些工业、经济等比较发达的地区由于其对于电力资源的需求比较高，所以通过钢管杆构支架的方式，这样更加简便、实用。
3.1 对内力的计算
根据目前国际中有关结构力学的分析研究我们了解到，在美国著名的科技公司中通过STADD软件能够实现对钢结构框架的内力分析，并且能够根据设计需求对框架的模拟承受能力进行计算，在我国的电力设计行业中，也有一些软件可以对钢结构内力进行计算，例如SST等都是常见的杆件内力计算软件；
3.2 钢结构节点设计
（1）在钢结构体系中的管柱类部件的连接中，首先要根据管件的使用情况结合具体情况，为变电站建设施工提供较为便捷的部件需求，可以通过分段加工的方式来避免一些长度较大的管件的使用，之后再通过焊接的方式来对管件进行焊接，从而实现钢结构建筑整体化的作用，这种方式不但比较简便，而且能够保证钢结构主体的美观性和实用性，但是在现场进行焊接的过程中要注意防火，焊接完成之后要对焊接部位进行防腐处理。根据目前我国的变电站中钢结构的使用情况来看在对钢结构部件的连接中一般都是通过法兰连接的形式进行的。
（2）由于钢结构的人字柱头的焊接是钢结构焊接中的重要内容，因此要根据其受力情况通过转轴力的方式来尽量的降低人字柱的错位成都，而且在人字柱头的焊接之前要做好柱头定位避免出现移位等情况。对于一般的人字柱头焊接一般都将两个柱头之间的距离设定为10cm，这样便能够取得很好的钢结构部件的稳固效果。
（3）钢结构体系中部件与柱头之间的连接，由于变电站的钢结构体系要承担比较大的压力，所以如果设计不够合理则很容易导致钢结构部件整体被破坏，因此在钢结构体系的整体设计中要求我们能够提升其约束作用，达到增强结构刚度的目的。
（4）对于钢结构中的人字柱与基础部分的连接中，设计者一般都采用杯口插入的方式进行连接，具体的插入深度要根据抗拔能力的大小进行确定，具体的计算公式为：
H=N/（3.14D×F）。式子中H代表的是钢管所需要插入到杯口中的具体深度，而N则表轴力的具体设计数值，D表示拉杆的外部直径，F表示抗粘剪的强度。
4 变电站结构设计的辅助工作
4.1 技术交底
变电站的结构设计完成之后，要求设计者能够对施工单位对设计中的重要技术参数和设计规范进行技术交底，保证施工单位能够明确设计意图和设计需要，并且根据设计要求使用材料和设备。对于在施工过程中所涉及到的新设备、新方案，通过技术交底来进行双方协商，从而保证变电站的建设工作能够保质保量的在规定的期限内完成，避免由于技术交底不到位而导致后期出现工程返工，最大限度的降低人力、物力的浪费。
4.2 严格管理设计变更
变电站的结构设计工作时根据业主方的使用需求以及变电站所处地区的实际情况继续综合分析考虑而制定的，因此设计变更除非在特殊情况下才可以实行，而且设计变更会对整个工程进度产生很大的影响，也容易造成一些施工单位为了能够在规定时间内完成施工要求而出现不按照规定进行施工作业的情况。在进行设计变更之前首先要征求业主方的意见，根据业主和施工单位的要求对施工方案进行变更，通过科学、充分的论证最终确定变更的施工方案，严格管理设计变更时变电站设计中要严肃对待的问题之一。
4.3 做好工程验收工作
在变电站的结构设计完成之后交由施工单位组织开展施工，在施工过程中要求能够根据设计需求对施工现场进行实地考察，达到设计要求的标准时候在进行施工，对于不能够满足施工需求的部位进行技术变更以满足设计和施工需求，从而更好地保证变电站建设工作的开展。
5 结束语
变电站是电力系统中的重要组成部分，其控制着较大范围内的电力供应，因此有关变电站的结构设计是保证供电系统安全运行的重要保证。为了能够更好地满足变电站的结构使用需求以及变电站整体的抗震能力，要根据变电站的使用需求以及不同地区的抗震等级要求进行综合考虑，从而更好地满足电力行业发展的需要。
参考文献
中图分类号：TM411+.4 文献标识码：A
1 智能变电站的含义
智能变电站是智能电网建设的重要节点之一，是在数字化变电站基础上发展形成的新一代变电站。随着经济与科技的发展，风电、光伏等新能源电力的应用越来越多，这对传统的电力系统设备提出了巨大的挑战。在这种背景下，电力系统的安全性和可靠性必须提高，作为连接用户和发电站之间的变电站的结构设计也必须进一步优化。计算机技术以及通信技术的飞速发展，为解决电力系统和变电站所面临的问题提供了新的解决方法——智能变电站，它能将智能化一次设备和网络化二次设备进一步融合起来。依靠先进、安全、集成和低碳环保的智能化设施，智能变电站能够自动地完成信息的收集、分析、控制以及管理等工作，能够使得全站的信息数字化并且信息能够及时全面地得以共享，与此同时，智能变电站还具有通过及时分析数据为电网作决策提供信息支持以及自动控制的功能。依靠智能变电站，电网的工作不仅更加低碳环保，效率更高，而且能够消除很多的安全隐患。智能变电站能够为电网采集全面且及时的数据，通过对数据进行监测、控制和分析，为电网做出正确决策提供可靠的信息支持，同时它也是电网执行命令的部分，因此对智能变电站的结构设计进行优化具有重大的意义。
2 智能变电站二次系统配置方案
智能变电站以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，在智能变电站的发展中，随着装备制造技术、工艺的发展及建设、运行经验的积累，其一、二次系统最终将融合为一体，但目前的技术发展水平还无法实现。针对二次系统，可以在光纤以太网基础上，进行优化配置：将主保护和计量系统分布式就地实现，后备保护采用站域——广域后备保护系统，本地测量和整定与调度中心整定相结合，以达到后备保护的最优配合和最小的通信负担。
2.1 保护配置
其中，保护配置包括线路保护、变压器保护和母线保护。
2.1.1 主保护原理:线路保护采用速度更快的采样值差动和暂态量保护;变压器保护采用了可以避开励磁涌流影响的广义瞬时功率保护原理作为差动保护的辅助。两种新的保护原理都易于实现。
2.1.2 采用具有智能决策功能的广域后备保护系统，集中全网信息进行后备保护在线整定，并且所需通信量少，数据更新速度快。
2.1.3 保护的实现方式:将原来集控室内的主保护功能下放到智能一次设备单元内就地实现，简化了布线，减少了通信网络的负担。母线主保护采用具有主站的分布式差动和集中式母线保护的实现方式。
2.2 计量配置
计量系统创新地提出测量计量功能一体化为计量模块，计量模块的预处理数据为三态数据，三态数据(稳态数据，暂态数据，动态数据)统一采集和标准化。通过分析计量模块的误差量值溯源得到，在忽略算法误差情况下，误差主要来自于互感器，由于全站采用高精度的光学互感器，计量模块的精度要求完全满足计量规程的要求。既可以实现现场检验，也可以实现远程检验。通过计量模块在通信方面的优势，实现智能变电站与大用户互动，智能变电站具有向大用户实时传送电价、电量、电能质量及电网负荷信息的功能，支持电力交易的有效开展，实现资源的优化配置；激励电力市场主体参与电网安全管理，从而实现智能电网各环节的协调运行。
2.3 通信配置
现阶段的智能变电站内通信设备配置与数字化变电站及传统变电站基本相同，但随着电网中智能变电站投运数量的不断增加，快速增长的采集数据量的不断汇聚，对光纤通信传输网络带宽和传输可靠性提出更高要求。因此，通信平台的建设与改造必须同步进行。
3 智能变电站二次系统设计与实现
3.1 系统构成
变电站二次系统在功能逻辑上分为站控层、间隔层和过程层。站控层由主机、操作员站、远动通信装置、保护故障信息子站和其他各种功能站构成，提供站内运行的联系界面，实现管理控制间隔层、过程层设备等功能，形成全站监控、管理中心，并与远方监控/调度中心通信。间隔层由保护、测控、计量、录波、相量测量等若干子系统组成，在站控层及网络失效情况下，仍能独立完成间隔层设备的就地监控功能。过程层由互感器、合并单元、智能终端等构成，完成与一次设备相关的功能，包括实时运行电气量的采集、设备运行状态的监测、控制命令的执行等。
其中过程层最终发展目标为智能一次设备，就是一次设备集成互感器、智能终端等，实现在一次设备上直接的数字化接口。目前投运的智能站采取设置就地智能终端箱的方式，将一次设备运行状态、控制等信号和命令通过智能终端转换成数字化信号。
3.2 网络结构
过程层网络按照电压等级分别组网。双重化配置的保护及安全自动装置应分别接入不同的过程层网络；单套配置的保护及安全自动装置、测控装置宜同时接入两套不同的过程层网络，并采用相互独立的数据接口控制器。220kV及以上变电站站控层、间隔层网络采用双重化星形以太网络，110kV变电站站控层、间隔层网络采用单星形以太网络。总之，依据不同电压等级和电气一次主接线配置不同的网络形式，有双星形、单星形、点对点等。鉴于对变电站运行维护及网络安全方面的考虑，智能变电站在兼顾网络跳闸方式的同时仍保留直采直跳的方式，尤其对高电压等级、联网运行的变电站。
3.3 二次设备的配置原则
站控层设备的配置，以220kV变电站为例，主机按照双套配置，对于无人值班变电站主机可兼操作员工作站和工程师站。保护及故障信息子站应与变电站系统共享信息采集，不独立配置。远动通信装置也双套配置。①隔层设备测控装置独立配置时，应单套配置，220kV电压等级若采用继电保护就地安装时，采用保护测控一体化装置，110kV及以下电压等级推荐采用保护测控一体化装置。对于继电保护装置的配置与常规变电站配置原则一致，220kV及以上电压等级按照双重化原则配置。故障录波及网络分析记录装置，对于220kV变电站按照电压等级分别配置，主变压器单独配置。110kV及以下变电站统一配置。66kV及以上独立配置电能计量表计，计费关口满足相应规程规范要求。设置网络打印机，通过变电站二次系统的工程师站打印全站各装置的保护告警、事件、波形等数据，取消装置屏上的打印机。②程层设备的配置原则，220kV-750kV除母线外，智能终端宜冗余配置。66kV及以下配电装置采用开关柜布置时不配置智能终端。110kV及以上主变压器本体配置单套的智能终端。智能终端分散布置于配电装置场地智能组件柜内。合并单元配置原则：220kV及以上电压等级各间隔冗余配置，110kV及以下电压等级各间隔单套配置，双重化保护的主变各侧冗余配置，同一间隔内电压互感器和电流互感器合用一个合并单元。③络通信设备配置原则：220kV及以上电压等级变电站的站控层网络交换机冗余配置，每台交换机端口数量应满足实际工程需要。一般采用100M电口，站控层交换机之间级联端口采用1000M端口。当交换机处于同一建筑物内且距离较短时采用电口连接，否则需采用光口互联。间隔层网络交换机按照设备室或电压等级来配置，交换机端口数量满足工程规模要求。过程层交换机按照间隔配置，每台交换机的光纤接入数量不超过16对，任两台智能电子设备之间的数据传输路由不超过4个交换机。对于规模较大的变电站，其间隔层和过程层需配置大量的交换机，与常规变电站在配置上的主要差别也在于此，采用网络方式，就多了交换机这一环节，当交换机出现故障，可能引发多个间隔的保护拒动，近而造成大的事故发生。因此交换机的可靠性是智能变电站安全稳定运行的关键。
结语
在实现智能电网的建设过程中，智能变电站建设始终是智能电网建设的核心问题之一。为了实现智能变电站在智能电网中的支撑作用，要求对当前变电站二次系统的架构体系不断进行升级与改进，发挥智能变电站的高度集成、兼容、互动、协同功能。本文从保护、计量及通信等方面，对智能变电站二次系统的配置方案及其设计与实现进行了有益的探讨。应该指出的是，随着科技的不断进步和装备制造水平的不断提高，智能变电站的一次、二次系统必将融为一体。
参考文献
[1]肖世杰．构建中国智能电网技术思考[J]．电力系统自动化，2009(09).
1前言
近年来，为了解决电力能源短缺的问题，我国开展了大量的变电站建设的工程项目，这在很大程度上缓解了我国电力供应紧张及增加了人民的生活质量，同时还使得我国电力系统运行更加稳定可靠。但是由于我国工程技术水平还不太完善，使得在变电站土建设计过程中存在很多不科学、不恰当的问题，经常会导致电力设备出现故障，并使得电力系统运行不正常。所以，设计人员应该把土建设计工作放在重要位置，保证变电站工程质量具有国际标准，保证变电站安全可靠运行，从而提高电力企业经济效益。
2变电站土建结构设计中常见问题
通常情况下，变电站土建工程具有非常大的复杂性、综合性，使得在变电站土建结构设计中经常会发生一些具体的问题，其主要表现在如下几个方面：
2.1变电站选址不合理由于变电站土建工程设计的技术与知识比较复杂，变电站整个工作系统具有非常多的电气设备，这些电气设备的工作状态紧密的联系在一起，在开展建设工程及设备工作过程中将给附近人们的日常生活带来严重的影响，例如：机械设备工作时出现非常大的噪音及电磁辐射污染等问题。如果变电站施工所在区域频繁出现一些恶劣天气状况，比如：暴雨、狂风、洪涝等，又由于变电站内部电压非常高、冲击电流大，非常容易出现变电站相关设备出现短路而损坏的问题，严重时会出现火灾现象，使得变电站附近的居民生命财产安全受到威胁，并给国家带来很大的经济损失。
2.2变电站内部设计不合理变电站的内部通常由很多的电气设备构成，不同的电气设备需要工作在不同的电气运行环境下。因此，在变电站土建结构设计时，若不对变电站主体结构展开全面考虑，且不重视预防一些可能会发生的安全问题，使得变电站内部容易出现着火问题，使得变电站工作运行不正常。设计人员在对变电站土建结构设计时，如若忽视一些设计细节，使得变电站预设通风口比较大或者在通风口位置未设置防护网，很容易使部分小动物从通风口跑进电气设备内，引起电气设备内部出现短路。
2.3变电站结构型式选用不合理在土建结构设计过程中，设计人员往往不重视变电站结构型式的选用环节，很多变电站土建结构设计员往往仅为了减小设计工作量，缺乏重视变电站结构型式的选择是否适用于变电站地基的实际需求，特别是填方区的设备基础选型设计如果考虑不当，导致建筑物的地基基础缺乏稳定性。同时，结构构件的质量及耐用性往往会造成地基及混凝土质量出现问题，如果地基出现稳定，将会导致混凝土发生裂缝问题或基础不均匀沉降，这将会严重影响变电站结构的使用寿命。
2.4变电站在整体布局上存在问题由于变电站内部是一个非常复杂的系统，包含很多的电气设备元件，这些电气设备还具有非常高的安装环境需求，如果变电站内部建筑平面的布局出现一些问题，很容易导致电气设备不能正常工作。通过对我们目前的变电站实际考察，发现大多数变电站整体布局存在很大的不合理性。同时，在实际变电站设计时，设计人员未全面考虑变电站整体布局的合理性问题，使得变电站建筑结构与电气安装存在一些互相冲突的部分，变电站内部工作稳定性受到严重的影响。
3针对变电站土建设计中常见问题
进行对策研究通常来说，变电站建设工程比较复杂，需要全面考虑选址问题、选址的地质条件、变电站内部电气设备所需的工作环境等方面的问题，这些因素都会影响变电站土建结构设计的实施方案。所以，设计人员必须保证变电站土建结构设计工作的科学性，在设计过程中出现的问题展开详细分析，并提出具体的解决方案，保证变电站土建结构设计在科学的指导下进行。
3.1合理选择变电站的地址对于变电站的选址问题，需要充分考虑可能发生的问题而做出具体的解决方案，主要表现在如下几个方面：①变电站选址区域需要充分满足输电线路及电气设备出入线的具体要求，尽量保证地址在负荷中心位置，使得电力负荷充分满足该地区未来规划发展的需求，并留出充足的进出线空间，保证变电站和输电线路的连接通道顺畅。②为了尽最大程度上满足地区规划发展及环境保护等政策，对变电站的选址问题应多方面考虑，加大现场勘探的力度，不断的比较选址的周围环境、城乡发展状况及附近区域的经济发展状况，从而确定出位置最佳的建设地址。③为了实现变电站建设相关材料的快速运输，方便工作人员的日常生活，变电站的选址需要尽量靠近公路。④变电站应该尽量选择在周围居民少、地势开阔、树木比较多的地区，这样可以有效阻隔噪音的传播。⑤变电站的选择应该注意考虑地质灾害问题，避免出现滑坡、塌陷问题。
3.2注重变电站内部结构设计的安全性变电站的安全问题一直是备受关注的，如果轻视结构设计的安全性能，将会很容易给周围居民及工作人员带来严重的生命安全问题。所以，在变电站土建结构设计时，需要充分考虑安全问题，主要可以从如下几个方面进行：①根据配电室安全标准，保证配电室穿墙套管与地面实际距离的科学性，在保证充分的安全条件下，为工作人员提供便利的工作环境。②为了有效解决紧急问题的出现，设计人员需要在配电室及主控室处设计合适的疏散通道，同时，使靠近主变压器附近的门窗满足防火要求。③尽量在门窗及通风口处安置防护网，防止小动物进入变电站内部导致火灾发生。④需要尽可能的增加变电站主控室的采光效果，方便值班人员可以清晰的观测主控屏及相关设备。
3.3注重变电站主体结构设计的合理性变电站内部结构的合理性直接决定了变电站工作的稳定性。为了使变电站主体结构具有充分的稳定性，不仅要完全防止在地质不稳定的区域建设变电站，还应该认真选用结构型式，应该选用具体的方法来增加主体结构的可靠性能。具体来说，就是在对变电站地基加固时，不仅要对变电站上方位置实施加固处理，还应对变电站下部位置展开有效的加固，使得变电站主体结构的稳定性满足要求。此外，还应该结合变电站具体的情况布置多道防线，从而尽最大程度上保证变电站场地的整体稳定性。
3.4强化变电站建筑地基的稳固性通常情况下，变电站的选址最好选择在地质条件稳定、承受负荷压力能力强的区域，但部分变电站的选址并不能完全满足地质条件要求，对于这些地质条件欠佳的地区，比如淤泥地质、沙土地质等。在开始建设变电站之前，应该雇佣人工对该地质进行改善，比如可以使用预制应力管桩或者采用砂石换土的方式来有效改善地基的地质情况。
3.5注重变电站工程建设的质量问题为了有效增加变电站的工程质量，变电站土建结构设计员应该充分认识到变电站工程质量的重要性，提高自我的责任感与综合素质，保证在施工安全的前提下，及时发现施工中可能出现的问题，并制定行之有效的解决措施。此外，还需要成立一个健全的施工监督管理机制，提高对现场施工人员的监督管理力度，防止出现不严格按照施工标准来开展施工的行为，保证整个施工过程完全按照施工设计开展施工作业，并能够对规划设计存在的问题进行及时的修改。设计人员在变电站土建结构设计过程中，需要尽可能的保证工程的安全性与科学性，保证变电站投入运行的实际寿命达到理论使用寿命，这就需要变电站正式投入使用后，定期的对其进行检修，及时解决检修中发现的问题，从而保证变电站可以安全稳定运行。
4结语
当前国家不断加大了对电力行业的投入力度，不断引进新技术与新设备，变电站作为我国电力网络重要的环节，其土建结构设计质量的的好坏将会牵涉到我国整个电力系统运行的正常与否，从而使得我国经济发展受到影响。所以，需要充分重视变电站土建结构工程的质量安全，土建结构设计人员需要一直保持认真、负责的精神，并不断提高自身的专业知识，以此来增加变电站建设工程的质量安全。同时，还应该注意变电站选址的合理性，注意变电站内部结构设计及安装的科学性，保证变电站建筑地基具有充分的牢固性，使得变电站可以安全稳定运行。
参考文献:
[1]龙小锐.变电站土建结构设计存在问题及方案处理研究[J].环球人文地理，2015（22）.
