【关键词】变电站；土建工程；结构设计；现存问题；解决措施
1变电站土建设计常见问题
1.1变电站地址选择方面的问题
变电站土建工程是工程特殊复杂，变电站内运用到高电压、大电流的电器设备，内部结构复杂，并且各电路系统之间相互交织，不良的气候条件和自然灾害的出现和发生，比如冰冻、洪涝、特大暴雨、风雪、地震以及雷电等，极易损坏电气设备，造成电路系统短路，导致火灾或爆炸等严重安全事故。与此同时，设备使用和运行过程中产生的噪音等形成噪声污染，影响周围人民的日常生活，在实际施工过程中，如果变电站选址不当，选择低洼或暴雨雷电频发区域，会引发上述问题，影响变电站的安全可靠性，造成经济损失。因此，变电站地址的选择至关重要，然而在一些变电站土建结构设计中，由于土建结构设计人员不重视变电站选址，在选址前未进行缜密调查，致使变电站选址不合理，成为土建结构设计中的凸显问题之一。
1.2土建结构稳定性和安全性方面的问题
变电站内部使用电气设备众多，且结构复杂，电气设备的工作环境也不同，安全性成为变电站土建工程设计中的重要问题。
1.2.1荷载设计方面存在的问题
荷载的设计值取值是永久组合值的1.5倍，但设计师通常混淆设计值与永久组合值，错误使用。当地基变形未超出设计值时，即被视为不满足设计要求，就需要增加基础底面积和深度，浪费工程材料。设计师在进行结构设计时，误认为屋面全跨布置产生最大内力，忽视半跨式设计的可荷载更大这一特点，进而影响结构的稳定性。变电站中存在大量的建筑结构，其使用性能关系到建筑的整体质量，是变电站重要的组成部分，如果建筑基础不牢固，土建结构设计不当，将会降低建筑结构稳定性和耐久性，缩减建筑本身使用寿命，影响变电站的正常运行，变电站内部使用的电气设备对工作环境要求不同，如果土建设计人员在设计变电站的主体建筑结构时，对潜在安全问题不采取相应的预防措施，会影响变电站的正常供电，甚至威胁生命安全。
1.2.2建筑物结构质量不合标准
变电站是电能供应的基础设施河核心部分，在变电站土建过程中，应高度重视土建结构的安全性、稳定性和耐久性，进行变电站建设时，如果选用的建筑构件质量不附和标准，变电站选址时地基不牢固，建设时为减少工程量加快施工进度，未将地基夯实，地基建筑面积未达到标准规范要求，就忙于施工，都会导致建筑物的结构性能差，安全性和稳定性降低，影响变电站安全性及使用寿命。
1.3站内整体布局方面的问题
1.3.1设计图纸方面存在的问题
土建结构设计图纸是土建结构施工的重要参考依据，是整个土建结构施工中的重要一方面，如果结构设计图纸中存在较突出的设计缺陷和问题，尤其是设计图纸的科学规范性和标准化方面，将会对后续的施工建设产生错误的指导，造成施工干扰和困难。
1.3.2尺寸设计存在的问题
针对变电站土建结构设计工作，具体的构件尺寸设计方面存在诸多较为突出问题，特别是设计室外变配电构架中所使用的钢结构构件厚度时，设计人员缺乏专业经验，忽视节点构造需求和结构厚度的重要性，只单一依据强度以及稳定性计算数据进行设计，或者为谋求更高的利润，追求利益最大化，而选用厚度不足的设计模式，如果在后期使用中设计的相对应构件厚度不能满足构造应用的需求，就会产生一些安全隐患，影响整体土建结构设计效果以及安全稳定性。
1.3.3保护层厚度设计不合理
目前大量变电站存在内部布局不合理的问题，变电站除建筑整体结构外，还使用大量的电气设备，而绝大多数电气设备对安装环境都有较高要求，站内建筑平面布局的不合理直接影响电气设备的安全稳定。部分土建结构设计人员在具体设计过程中，未能充分考虑电气设备安装方面的注意事项，导致建筑结构与电气安装工程发生冲突，部分设计人员在设计过程中忽视细节问题，例如通风口直径过大且未设置防护网，为设备运行设下了潜在的安全隐患。
1.3.4间距设计
土建结构设计中，对于伸缩缝间距设计争议颇大，按照设计规范标准，要求如果屋面不进行隔热层设计，应确保间距不超过0.5m，由于施工材料与结构会随温差的变化发生伸缩，加之设计人员未严格按照相关设计要求标准进行伸缩缝间距设计，导致目前很多建筑即使设置伸缩缝，仍存在温度裂缝现象。
2针对现阶段建设设计问题的解决措施
2.1土建结构设计前进行可行性研究
由于变电站土建工程周期长，使用设备数量种类多，参与人员众多，在前期调研时，应对变电站选址、电网规划、供电需求、人员流动等进行综合分析，搜集变电站选址处的地质资料，对地质状况、承载能力和环境进行实际勘察，为变电站土结构设计提供可靠依据。依据变电站的选站位置、建站面积等因素及当地政府的审查批复意见，科学论证变电站土建结构设计，确保设计的可行性。
2.2合理精确进行变电站选址
进行变电站土建结构设计时，变电站选址涉及变电站的正常稳定运行及高效利用，在确保选址方案科学合理、具有可行性的前提下，还应充分考虑以下要素。
2.2.1确保周围环境
变电站选址应尽可能选择在周围环境良好的地区，选在负荷中心，尽可能建设在进出线走廊，以便于变电站与周围环境相协调，交通便捷，便于工作及运输人员的正常工作。选址区域最好在开阔、平坦及居民区较少的区域，能够对噪音有一定缓冲的地方，最大限度减少因设备运行产生的噪音对周围居民的影响。如选址区域整体环境较差，应在上风位建设变电站，降低周围不良环境对变电站的影响。
2.2.2地质条件的选择
我国地质结构复杂，地形地貌多样，影响变电站土建施工，所以变电站进行选址时要充分考虑工程所在地的实际地质情况，尤其是要避免风口、断层、滑坡、塌陷等自然灾害高发区域，避开山坡，降低因滑坡和滚石对站内电气设备的损坏，变电站站址最好选择在高地势处，避免因洪水堆积低洼区域造成影响，确保变电站充分的发挥作用。
2.2.3遵循电气设备及线缆进出线的规范和用地原则
变电站地址应在负荷中心较近处，且与工程所在地城乡规划相协调，在比较开阔的区域设置进出线走廊应，以便于电缆埋设及进出线架空。在不影响变电站正常建设的前提下，要严格遵循节约用地原则，减少土地占用，节约经济支出。
2.3优化结构荷载取值
在进行土建工程结构设计时，荷载取值实际设计过程中，设计人员需要综合考虑全跨布置的取值范围和半跨式结构可能承受的应力范围，以最危险状况下的极值来设计，从而确保土建结构的稳定性。此外，在分析设计积雪荷载时，应分别对全跨和半跨情形进行分析，半跨式对积雪均匀的不同情况进行分析，全跨式需分析均匀与不均匀分布产生的影响，以确保屋面结构的安全性。
2.4重视设计安全性
变电站土建设计要从多角度出发，充分考虑建筑结构寿命和周期，做好建筑设计安全措施，进行科学的预测和分析，按照变电室安全标准，科学设计配电室穿墙套管与地面之间的距离，同时还应考虑变电站内部建筑物的实用性，多将休息室与主控室临近设计，根据实际需求在配电室与主控室之间设置外开门，预防火灾发生时及时疏散人员得到，接近主变侧留门窗满足防火标准，使变电站质量达到合格的水平，严重杜绝安全隐患。
2.5重视工程建设质量
针对工程建设中的质量问题必须高度重视，变电站土建设计人员首先应从思想上提高对施工质量重要性的认识，增强责任意识，树立安全意识，着眼于工程的安全性和耐久性，通过科学分析、精确的理论计算及实验检验，进行建筑结构设计，确立科学合理的结构体系，延长变电站的使用周期到规定的使用寿命之上。
3结语
综上所述，变电站工程项目随着我国电网规模的扩大而与日俱增，变电站土建设计涉及整个工程的质量、安全性及可靠运行性，潜在安全隐患影响正常电能的供应和使用，阻碍正常生活生产的和经济运行，威胁工作和使用生命安全，必须足够重视土建结构设计，结合土建设计理论与实际工作，分析和研究变电站土建设计中常遇到的问题，制定科学合理的设计方案，提高施工质量，从根本上消除变电站土建工程中现存的以及潜在的各种问题和安全隐患，推动我国变电站土建设计工作迅速长远发展。
作者:曾柯 单位:四川电力设计咨询有限责任公司
参考文献
【关键词】主网变电站 建筑框架结构 钢结构构架设计
【 Abstract 】 Our country the transformer substation design is gradually toward normalization, standardization, greatly improving the operation safety of electric power system of our country and stability. The author substation structure design of the main two points-architectural framework structure and steel structure node design are analyzed and discussed.
【 Keywords 】 substation building, frame structure, steel structure design.
中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：
1.前言
变电站，改变电压的场所。为了把发电厂发出来的电能输送到较远的地方，必须把电压升高，变为高压电，到用户附近再按需要把电压降低，这种升降电压的工作靠变电站来完成。它的主要作用是将一些设备组装起来,用以切断或接通、改变或者调整电压, [1]而在电力系统中,变电站是输配电的关键点。变电站的结构的安全性及稳定性对于整个电力系统的安全运行及稳定性具有重要的意义。目前,我国的变电站已基本实现了标准化,甚至有些电网（如南方电网）已经拥有了标准化设计的具体实施方案，对于实现基建工程“一体化、规范化”管理有着重要意义。在主网变电站建构物中，主控楼、配电楼及构支架是其结构的主体，建筑结构主要采用钢筋混凝土框架结构；构支架主要采用钢管杆。本文将就主网变电站结构设计的两个设计要点——变电站框架结构设计和钢结构构架设计进行分析和探讨。
2.变电站框架结构设计
变电站建筑宜根据建筑物重要性、安全等级、抗震设防烈度采用适宜的结构形式，且变电站结构设计应满足强度、稳定、变形、抗裂及抗震等要求，并在总结实践中积极慎重推广先进技术，采用成熟的新结构和新材料。随着经济及技术的发展，我国大部分地区砖混结构变电站建筑已被钢筋混凝土框架结构所代替。为此本文作者就变电站框架结构的设计主要要点阐述如下:
2.1变电站结构设计的详细说明
变电站结构设计的说明书一般而言主要包括：结构设计的理论依据以及现实依据,变电站所处的详细的地理情况、地基抗震的能力以及承载力、材料的质量等级等,在施工图中没有画出来，一般要用文字进行详细的说明。
2.2 基础设计
变电站的框架基础，当地质条件好时，首先考虑采用单独基础，其次为条形基础，如天然地基不能满足强度和变形要求时，可考虑采用桩基础，也可采用人工处理地基的办法，如换土、强力夯实等方法。在设计时，一定要按照地基的实际情况进行设计。比如，柱下扩展基础的宽度过宽时，或者是地基整体上很不匀称时，或者是地基的硬度不够时，就要考虑是否利用柱下条基来加强结构的稳定性。另外，节点地方的基础面积应该要给予适当的加宽，因为它被双向利用，所以有可能带来一些意想不到的不利因素。而在使用桩基础时，则一定要按照当地的地质情况进行选桩。
2.3 结构平面设计
在进行结构平面设计时，梁板布置应根据电气设备布置及荷重分布状况，选择经济合理的梁板布置方案。楼（地）面活荷载应根据电气运行、检修、设备布置等情况进行取值。现浇板的配筋的选择不能过于随意，一定要按照相关的规范及标准进行选择。一般情况下，现浇板的配筋主要采用Ⅱ级钢，而不能使用Ⅰ级钢，这也是为了保证变电站整体结构的质量的需要。钢筋的布筋的方式一般都采用大直径或者是大间距的方式，要尽可能地使钢筋板上下的钢筋的距离相等，而且应该要尽可能的减少其直径的类型。另外，在对框架进行填充时，一般选用轻质的的隔墙，过梁也多是使用现浇的梁带。在做结构平面设计时，一定要对这些情况进行详细的说明。
2.4 梁的设计
梁的设计应该要分清楚主梁和次梁，一般而言，次梁的部分一定要注意使用箍筋和吊筋，且千万注意次梁搭建的地方不能靠近主梁的支座，次梁如果处在主梁支座的附近，那么就必须要注意考虑次梁可能引起的主梁的抗扭，或者采取增加抗扭箍筋和纵筋的方式来进行平衡，或者是使用现浇板。从理论上来讲，梁纵筋所必须要遵循的一个原则就是——小直径和小间距原则，这有利于防止发生分裂，但是必须要注意的一个问题——钢筋之间的距离必须要满足相关要求，与梁横截面相配合。[2]
2.5 框架柱的设计
柱的设计中，应对轴压比的制约要使用强度较高的混凝土,同时应适当减少断面的尺寸。控制柱的剪跨比主要是为了保证柱的延性，为简化计算一般通过控制柱的长细比≧4（又称长柱）来实现。尽量避免短柱，短柱箍筋应全高加密，其纵筋不宜过大。在建筑物周边的主轴线上尽可能设柱，避免有较大跨度的悬挑结构。框架柱的纵横两个方向尽可能对应设柱，以满足双向支承要求。
2.6 楼梯的设计
根据建筑图对楼梯的布置，确定钢筋砼楼梯的结构形式，一般采用板式和梁式两种基本型式。梁式楼梯跨步板，可按一个踏步作为计算单元，作纵向简支计算。梁式楼梯的梯段、斜梁，一般按简支计算；板式楼梯的斜板，考虑其支座对梯段的嵌固影响，计算时，跨中及支座弯矩，可近似取为1/10ql2。平台板为单向板，计算弯矩可取1/8 ql2或1/10ql2，视支座嵌固影响而定；平台梁按简支梁计算。
3 变电站的钢结构构架设计
变电构架的受力主要以水平荷载为主，承受的主要水平荷载是导线及地线的张力，其次是风力。构架特点是柱高而断面细小，属于大柔度结构。当前，我国南方地区尤其是一些经济比较发达的地区的变电站多采用钢管杆构架,梁采用格构式或钢管梁,与混凝土相比，具有较高的强度和韧性，性能稳定，适合批量生产，既节约了成本，也美化了整个变电站的外观。
3.1 采用自动化的方式对钢架的节点进行受力分析
当前计算机技术的迅猛发展，计算机技术已经开始深入到学科的各个领域，
同时也为改善我国变电站系统的设计提供了强大的技术支持。所以在进行变电站的结构的设计时，应该要积极引进信息化自动系统，以便能够准确的分析变电站的钢架结构的各个节点的受力情况，避免人工计算带来的误差，影响整个结构的设计的准确度，使得变电站的设计走上自动化发展的道路。对于构架使用空间结构计算分析软件来完成静力分析更符合结构实际受力性能，计算结果更精确，空间结构计算分析软件首推STAAD/CHINA。
3.2 变电站的钢结构构架设计要点
变电站构架的受力一般而言主要以水平受力为主，其受力的来源主要是导线和地线之间形成的张力。还有就是来自外界的风力。而导线与地线之间形成的张力的大小程度受多个因素的影响，主要有导线的档距、弧垂、导线自重、覆冰厚度、引下线重量和安装导线检修上人为的因素等，外界气温的变化在很大的程度上则决定了导线的弧垂。[3]因此根据电气的相关的要求，带电导线对地面以及其他的周围的建筑物必须要保持一定的距离，因此变电站的构架的突出特点主要是柱相对要高而横截面相对要小。通常而言，变电站的钢结构的节点的设计是整个变电站设计的重点之一。变电站的节点的设计主要可以分为四个部分：钢管柱的连接、人字柱的柱头与柱杆件的连接、人字柱与横撑构件的连接及人字柱与基础的连接。目前，钢管柱的连接主要采用剖口对焊连接和法兰连接两种方式，其中使用比较普遍的主要是法兰连接的方式。人字柱的柱头与柱杆件的连接则主要通过钢板焊接的方式进行，采用这种方式的原因主要是因为人字柱的柱头的受力情况比较复杂，采用钢板焊接的方式可以最大限度的固定人字柱的位置，减少外界对它的影响，符合相关的设计的要求。人字柱与横撑构件的连接则采取刚性连接的方式进行，最主要的原因是因为变电站的架柱容易受到水平力的影响，其受压柱的稳定性极其容易受到破坏。人字柱与基础则主要采用杯口插入连接的方式。但是在选择这种方式的时候，一定要准确的确定钢管插入到杯口的深度。钢管插入到杯口的深度的主要由受拉杆的轴力、抗粘剪的强度、受拉杆的外直径等几个因素所决定。同时，在实际的施工过程中，还必须要密切关注相关的因素的变化，使得计算的理论值尽量与实际施工的情况相符合。
4.结语
从以上的分析中我们可以了解到，主网变电站的整体构架的设计比较复杂，涉及到的因素也比较多，例如：建筑结构的荷载、混凝土的结构设计、抗震性、变电站的地基结构等，而变电站的钢架结构的设计则是整个变电站设计的重中之重，在其设计的过程中，必须要准确的分析各个节点的受力情况以及相关的节点的连接方式，使得整个的设计符合相关的要求，最好可以实现整个设计的自动化进行，尽量的减少设计中的数据误差，使我国变电站的设计更加合理，促进我国变电站的健康可持续发展。
【参考文献】
[1]王亚刚.对变电站建筑框架结构及钢结构节点设计的探究[J].价值工程.
2011.846-47
[2]陈磊.110kV变电站结构特点和经济比较[J].电站系统工程.2011.27(6)；
69-70
关键词：变电站；结构设计；结构体系；内力分析
Abstract: based on the substation structure design through in practice and experience, according to the structural design of the proposed relevant design key points, and carry on the discussion, as to provide a reference for similar projects.
Keywords: substation; Structure design; Structure system; Internal force analysis
中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：
1． 引言
变电站结构设计不但要遵循国家规定的技术经济政策，同时结构设计时应重点做到安全适用，尽可能采取先进的技术，在确保结构质量的前提下应经济合理。对于变电站的结构设计来说，设计时应当重点满足强度、稳定、变形、抗裂及抗震等要求，并在总结实践经验和科学试验的基础上，积极慎重地推广国内外先进技术，因地制宜地采用成熟的新结构和新材料。
2． 变电站结构体系考虑
对于变电站结构设计，应根据建筑的重要性、安全等级以及抗震设防烈度等而采用合理的结构体系。通过工程实践表明，对于变电站结构的梁及柱宜采用现浇钢筋混凝土结构，对预留孔较多的部位或防水要求较高的屋面、楼面宜采用现浇钢筋混凝土板。同时，变电站建筑物在经济合理和非强侵蚀介质环境的情况下，可采用轻型钢结构，如热轧轻型型钢、轻型焊接和高频焊接型钢、冷弯薄壁型钢以及薄钢板、薄壁钢管等作为主要受力构件的结构，并在构件设计上并应优先采用定型的和标准化的构件以及标准化的节点型式，以及优先采用与轻型钢结构相适应或配套的建筑材料。对于变电站结构的屋面大梁宜采用钢筋混凝土结构或钢-混凝土组合结构，受施工限制且跨度超过15m时也可采用钢屋架，对于跨度超过18m时也可采用网架结构。
3． 变电站结构设计荷载取值技巧
变电站建、构筑物应根据结构破坏可能产生的后果(危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等)的严重性，采用不同的安全等级。500kV变电站的主要结构(如主控制楼、500kV配电装置结构)宜采用一级，其余结构宜采用二级。对于变电站中的屋外变电构架的关于导线荷载及设备自重的取值问题。导线荷载应由工艺专业提供，应考虑最低温、最大风、最大覆冰和安装检修工况条件下导线悬挂点所产生的水平张力、垂直荷重和侧向风压的标准值，导线的偏角，弛度和荷载因子D值。
4． 变电站结构设计技巧
对于变电站的构件技及其材料的选择应满足使用年限要求，并应考虑材料供应，构件加工制作以及施工安装的具体条件，力求结构合理、构造简单，合理统一构件的尺寸和规格，便于工厂化制作和机械化施工。同时对于变电站中的最低设计使用年限25年的屋外配电装置构架、支架，可根据地区的工程经验采用钢筋混凝土环形杆结构。对于最低设计使用年限为50年的屋外配电装置构架、支架宜采用镀锌钢结构或钢管混凝土结构，横梁宜采用钢结构。
（1）紧凑型的屋外构架结构可采用局部联合布置方案或全联合布置方案，构架结构布置满足联合受力的同时，应尽量减少或消除温度应力的影响。变电构架柱一般宜优先采用人字柱结构或空间桁架结构；但根据工程具体情况，在满足运行、安装和检修条件下，也可采用单杆或单杆打拉线(条) 结构。而对于组成构架柱的结构杆件应尽量减少弯矩效应，当杆件承受较大弯矩时宜采用空间桁架结构。
（2）针对变电站建筑中的屋外配电装置构架，设备支架等露天结构，必须根据大气腐蚀介质，采取有效的防腐措施。对通常环境条件的钢结构宜采用热镀锌或喷锌防腐。通过结合工程实践经验，笔者认为对于人字柱的根开与柱高之比，不宜小于1/7。打拉线构架平面内柱脚根开与柱高(地面至拉线点的高度) 之比，不宜小于1/5。构架梁的高跨比(高度与跨度之比) ：格构式钢梁不宜小于1/25；钢筋混凝土梁不宜小于1/20；单钢管梁直径与跨度之比不宜小于1/40，单钢管联系梁直径与跨度之比不宜小于1/50，采用单钢管梁时应注意采取预防微风振动的措施。
同时对于构架设计应设有便利维护检修人员上下的设施。对半高型和高型布置的构架应合理设置必要的维护检修和运行操作的通道。高型及半高型屋外配电装置构架供人员上下的扶梯宽度不应小于0.60m，双侧扶手的扶梯及水平通道宽度不应小于0.80m；扶手栏杆高度不宜小于1.10 m。隔离开关操作平台的宽度应比设备尺寸大1.0m(每边加0.5m) ，同时应设置防止坠物的护沿，护沿高度不宜小于0.05m。供维护检修人员上下的直爬梯的设置应满足带电检修的上人条件，梯宽不宜小于0.30m。半高型及高型配电装置的平台，走道、扶梯及牛腿宜采用钢筋混凝土结构，当采用钢平台、钢梁及钢牛腿时，应考虑其防腐及维护的方便。
（3）另外，对于变电站中当建筑物长度大于55m时，宜设置后浇带。后浇带可每隔40m～55m设置一道，应设在对结构受力影响较小的部位，宽度为800mm～1000mm，钢筋宜贯通不切断，宜在后浇带两边配置适量的加强钢筋。在后浇带区段中间，可设置一道膨胀混凝土加强带。同时变电站结构所采用的后浇带应通过建筑物的整个横断面，分开全部墙、梁和楼板。后浇带的混凝土应在主体结构浇筑28d～60d后进行，浇筑时宜用微膨胀混凝土。
（4）对于变电站结构中的钢筋混凝土屋盖的温度变形及砌体干缩变形引起的顶层墙体的水平裂缝及各层墙体的八字裂缝，可根据具体情况采取下列措施：屋盖上设隔热板或其他保温隔热措施；减少屋盖温度变形对墙体产生推力的各种措施；减少墙体干缩变形的各种措施。
（5）对设有钢筋混凝土圈梁的带壁柱或钢筋混凝土构造柱的墙体，在柱的间距小于或等于30倍圈梁宽度且圈梁高度不小于120mm时，圈梁可视作不动铰支座来校验柱间墙体的高厚比。同时对于结构设计的承重墙，当梁跨度大于4.8m(对砖砌体)或4.2m(对砌块和料石砌体)时，梁的支承面下应设置混凝土或钢筋混凝土垫块，遇圈梁时垫块与圈梁宜浇成整体；当梁长大于或等于6m(对砖砌体)或4.8m(对砌块和料石砌体)且墙体厚度等于240mm时，其支承处宜加设壁柱或采用其他加强措施；当梁为预制结构且跨度大于或等于9m(对砖砌体)或7.2m(对砌块和料石砌体)时，其支承处应加构造柱，其端部应采取锚固措施，并应与柱或垫块锚固连接。
5． 变电站结构计算简图及其内力分析
对于变电站结构的计算简图的假定应符合结构的实际构造和受力情况。对空间杆系、多层构架的内力分析宜采用三维结构计算模型进行内力分析，也可简化为平面杆系。采用全联合构架结构计算模型进行内力分析时，应考虑构架联系梁轴向刚度的影响。对于由钢筋混凝土环形杆或钢管混凝土构件组成的人字柱，在主要承受水平力作用时，可按拉压杆不等刚度的刚架进行内力分析(刚度比可取1：2) ，也可按等刚度进行分析。在进行结构的内力分析以及变形验算时，其抗弯刚度可近似地按下列规定选用：对格构式钢结构，可按实腹式构件的刚度乘以下列的修正系数，对焊接结构取0.90，对螺栓结构取0.80。对钢筋混凝土环形截面构件在混凝土出裂前EI＝0.425(1+αEρ)AEcrs2，混凝土出裂后EI＝0.3(1+αEρ)AEcrs2。
另外，对于变电站中的构架在正常使用状态下的变形限值，不宜超过表1所规定的数值。正常使用状态可取安装工况(10m／s风，无冰及相应的环境温度) 条件作为变形验算的荷载条件。在正常使用极限状态(最大风，复冰) 条件下的变形限值，不应超过表1所规定数值的2倍。
表1构架的允许挠度值
注：表中L－梁跨度，H¬－构架柱计算点高度。
6． 结语
文章通过结合笔者从事变电站结构设计实践经验，对变电站的结构体系、荷载选取、构件设计等问题进行了深入探讨，提出了相应的设计技巧，以有效地满足变电站结构强度、稳定、变形、抗裂及抗震等要求。
参考文献：
[1] 张衡、周俊. 浅谈变电站框架结构设计[J].科技资讯，2002，(03)：35～39.
[2] 林治安. 变电站结构设计注意要点[J]. 广东科技，2011，(06)：78～80.
【关键词】变电站；框架结构；设计说明；抗震设计
1、全内户变电站结构设计
全内户变电站的设计理念主要就是安全防范，变电站结构的抗震等级，地基建设情况和地基的承载力度，防潮抗渗的效果，材料等级，施工相应的技术含量等，都要注意，并且一定要达标，其中都要通过建设图在图上使用节点等方法详细的画出或补充说明相关的信息。
2、抗震设计的原则
以预防为主为原则，兼顾小震不坏，中震可以修理，大震不会坍塌的预防要求。具体内容我们可以理解为：遇到频率高但强度低的地震时，不产生损坏即为小震不坏，在遇到基本烈度地震的时候就算有所损坏也可进行修复，在遇到强烈地震时也不会坍塌，导致重大伤亡和损失。
3、变电站结构设计
3.1基础设计
要合理的建造使用地基，当地基的选择不合适就要及时的加以建设改进。比如采用天然地基，柱下扩展基础的宽度比较宽，不符合设计理念，或者地基建造不均匀，地基比较软，承受力不够，这时就要利用柱下条基的方法，使地基的建造不足加以改善。此时要注意，有些节点的地方基础底面积由于双向反复的使用，会造成地基的伤害，此时要适当的加宽基础，减少不好的损害。
选用桩基础，就要依据工程地点的地质资料来选用相应的桩型，在以往工程上看，桩型一般使用预应力环形杆也就是端承摩擦桩。当然，有特殊情况，当淤泥层面比较厚时，还要考虑此基础的附摩擦。
选用混凝土基础时，要注意，基础下也要建设相应的垫层，如果还建设有防水层，就要注意防水层厚度的合理性。当工程当地地段比较优秀，基础深埋也达到了一定的深度（比如大于3米），此时适合在此建设地下室。如果建设地下室，地下室的底板的建设，首先分析地基的承载力度，当承载力度满足相关需求是，为了防水性能，地下室底板的建设就不要进行外伸。在每隔三四十米时就要设计建设一个后浇带，此后，要隔两个月后用微膨胀混凝土进行浇筑。建设地下室也有相应的妙处，不仅仅是增大了空间的利用率，同时也有利于地基的稳定，降低了地基的附加应力，增加了地基的承受力，减少了地震对建筑物的伤害。设立地下室当然也有相关规定，比如不要设局部地下室，地下室的埋深度有相关的规定。注意，设立地下室可以在筏板区格处进行挖空，填充聚笨，这样可以调整高低层的不均匀造成的相关沉降。
地下室的建设也是一个繁杂的工程，当外墙选择混凝土来进行建造，相应的楼层的建设额应该有相应的变化，这比如楼层处的梁和基础梁就可以取消建造。抗震缝、伸缩缝设计，一定不要在地下设置，缝隙的连接处也要做相应的加强，此时，沉降缝两端墙体的基础不要连接。新建的建筑物的基础最好高于周围建筑物的基础，两建筑物基础的距离最小要选择基础间高度差距的1.5倍到2倍，如果条件不允许，就要打抗滑移桩，以免造成周围建筑物的损坏。底层内隔墙的建设，直接可以将地面的混凝土垫层加厚，不需要建设相应的基础。注意，基础底板混凝土最大为C30，如果超过这个规格，则会出现裂缝等洗系列问题。
万里长城可毁于基，所以施工的重中之重就是基础设计，只有打好地基，给建筑物以安全保障。普通条形基础在建筑物中总造价中大约占百分之十五到百分之二十，可见基础建设的重要性，当然在此，也要熟练的掌握地质学，尽量利用天然地基，对地基的建设进行优化，尽量减少资金的投入。地基局部该采取石块灌浆的方法进行建造，地基放大的部分，也要进行放大的相关处理，同时在满足地基建设的范围内，尽量将地基往上建造。在满足规格内，也尽量用放大基础，和钢筋混凝土桩基础，这样有利于地基的稳定。由于条件所使，桩基础的建设，尽量使用。对于施工的填充区域所填充的土必须进行夯实，人工机械均可。这个基础必须打好。密度也有一定得要求最好是在0.91到0.95之间。不同的部分对所填充土的性质也有不同的要求，地基一般选择粘土，而有的部位则选择三七灰土或和三七灰土差不多的三合土，这些主要用于地下水位以上挖深2.5米处。同样也必须进行夯实，每次填充的土的厚度大约为25厘米，夯实至15厘米左右就差不多了，这样就到达了基础底面。有时候会出现基础埋深过大的状况，这就要求我们采用块石灌浆对基础进行放大，给我们建筑带来难度，成本也会有所提高，所以尽量避免基础埋深的状况出现。对于楼房这类多层建筑，持力层厚度若大于5米则采用桩基础，3米到5米这样的超深基础最好用块石进行灌浆，既经济又实惠。对于承载力比较大的天然地基，若达到150千帕最好采用填土放大地基。
3.2结构与平面设计
一般情况下浇板配筋采用直径为10mm的二级钢，只有吊钩采用一级钢。钢筋之间的间距一般不超过200，尽量向200靠拢。板上下的钢筋直径可不同但间距最好相等。顶层一般采用防水的现浇楼板。过梁一般为现浇梁带。轻质隔墙一般为框架填充墙的首选。但必须标注制作轻质隔墙的方法及图集。对于需要防火的房间需采用防火墙，以增强我们的安全系数。
3.3楼梯设计
设计楼梯前我们必须进行周密的计算，方法如下：若休息平台板的厚度为80到100，梯段的厚度则最好在100到130之间。梯段跨度小于4米选择0.1的计算系数，板厚相同而梯段厚度为160到200，跨度6米左右的时候采用0.125的计算系数。应该特别注意当当楼梯跨度超了5米时一般挠度很难得到满足，此时必须增大配筋或者加大反拱等。配筋对于也非常重要，主要是板的负筋，我们应结合楼层板进行考虑。
3.4梁的设计
梁的设计必须遵循一定得原则，对于上梁的纵向筋最好小直径小间距，便于防止断裂。但必间距必须与梁断面相协调。纵筋必须保持等间距，箍筋则没这要求。断面小的连续梁处宜采用直径相同的纵筋，搭接处最好不在支架。对于挑梁，除大挑梁外露外，一般做成等截面，一般挑梁的根部不需要添加斜梁固定。若长高比小于4且是短梁，则避免使用这样的梁。对于扁梁，只要钢筋正常摆下、受剪满足就可以。宽度没必要太大。
3.5柱的设计
混凝土需大于等于C25，柱的断面必须大于等于450乘450，以满足水平段0.45La的要求。若不满足则应添加横筋。为了满足轴压比需采用高强度混凝土。我们必须考虑纵向地震的影响，因此轴压比还应有裕量。
4、过电压的对策及建议
4.1过电压出现原理与种类
原理：操作先引起电网运行参数变化，进而引起磁振荡，进而产生过压现
种类：母线系统中谐振引起的过压；去除空载变压器所引起的过压现象等。
4.2空载变压器过压产生原因及防范措施
在切除空载变压器时，电流比较小，但切断瞬间会产生电离作用，随之有灭弧现象出现，此时很可能出现过压现象。在实际中我们可以减小变压器绕阻和降低空载电流或增大变压器中的电容来避免过压现象。
5、总结
通过以上叙述我们该意识到，有很多因素会影响到变电站的设计，建筑的各种结构，抗震强度、混凝土的构造设计、各种负载强度等，这些对我的安全至关重要我们不得忽视。在这些都考虑周密时我们应以经济合理的为目标去设计。
参考文献：
【关键词】C/S；B/S；结构；MVC模式
对于小型变电站，大部分供用电单位的变压器及其供电线路还在自然状态下运行，实际节电效果不明显。因此需要开发研制一套实用、快捷的变压器网络经济运行计算分析程序，以实现变压器的经济运行。本系统结构设计是基于企业内部网的应用，可供变电站管理人员、变电站运行值班人员和其他变压器用户进行异地或远程分析计算所需，是一种方便、快捷、经济、高效的变压器经济运行分析方案。
一、系统设计原则
基于混合模式的变压器经济运行系统主要是从提高系统资源的共享性，更新的快速性和维护的方便性出发，期望最终实现一个网络化的开放式系统。
实用性原则：提交到用户手中的系统都应该是实用的，能解决用户的实际问题。用户权限管理：保证使用安全。计算分析结果的准确性：该系统的开发就是为了代替变压器经济运行计算分析的手工计算和单机版分析软件，因此系统不仅要方便适用，更要保证计算的准确性要高。用户界面简洁并易操作，升级能力良好。
二、 B/S结构与C/S结构相结合
1.C/S结构特点
（1）减少了网络的流量。使用C/S模式，客户计算机和服务器相互协调工作，它们只传输必要的信息。如果需要数据库更新的话，只传送要更新的内容即可。由于处理数据的过程和数据是放在一起的，数据库的内容不必传来传去。
（2）C/S结构通常能带来较短的响应时间。这一改进的原因之一是网络的流量减少了，另一个原因是由于相当多的运算、数据处理是在比客户机功能更强大的服务器上完成的，这比在客户机上完成要有效得多。
（3）C/S结构可以充分利用客户机（如微机）和服务器（如大的机器）双方的能力，组成一个分布式应用环境。
（4）通过把应用程序同它们处理的数据隔离，可以使数据具有独立性。数据的封装性使得改变对数据本身的操作较为容易，可以更快地开发出新的应用，以及通过少量的改动把新的数据集成到已有的应用中。
（5）数据库系统支持的并发连接数有限，限制了同时运行的客户端程序的数目。
（6）业务逻辑处理和界面显示都由客户端程序负责处理，一旦业务或显示界面发生变化，则需要对整个客户端程序进行修改，不利于软件的维护和功能的扩展。
2.B/S结构的特点
（1）B/S结构将程序中的界面显示和业务逻辑处理都移动到了WEB服务器中来实现，其应用全部集中到了WEB服务器，客户端只需要具有浏览器就可以作为B/S构架的终端，而不用安装和部署任何程序。
（2）B/S结构中的用户操作界面是由WEB服务器创建的，当要修改系统提供的用户操作界面信息时，只需要在WEB服务器修改相应的网页文档，整个系统的更新部署不需要在客户机上进行任何操作设置，在用户的不知不觉中就迅速完成，可以做到快速服务响应。
（3）客户端不直接与数据库建立连接，而是只有WEB服务器端的程序需要与数据库建立连接，所以数据库并发连接数量有限制的问题也得到了解决。
（4）客户端做任何操作必须已经连接到了WEB服务器，而且功能不是特别强大。
（5）数据安全性问题。B/S结构是种开放的结构模式，并采用TCP/IP这一类运用于Intemet的开放性协议，其安全性只能靠数据服务器上管理密码的数据库来保证。
（6）对服务器要求过高、数据传输速度慢。
3、B/S结构与C/S结构相结合的优点
对于C/S和B/S结构优越性来说，不能简单说B/S结构比C/S结构优越。从方便性和可维护性上来说B/S结构好一些，从稳定性和安全性上说C/S结构好一些。B/S结构使用在网络产品中，而对于安全性和稳定性要求比较高的软件系统使用C/S结构好一些。因此在变电站经济运行系统设计中，充分利用这两种结构的优点，把两种结构结合使用，经济运行系统结构如图1所示。
结合后具有以下特点：
（1）充分发挥了C/S与B/S体系结构的优势，弥补了二者不足。充分考虑用户利益，保证浏览查询者方便操作的同时也使得系统更新快捷，维护简单灵活，易于操作。
（2）经济性计算采用C/S结构实现，计算功能只在某台计算工作站上完成即可。整个系统中只需要一台运行PB客户端应用程序的计算机，在该计算机上安装PB客户端应用程序，来完成系统维护、数据更新、经济计算等功能，计算结果保存到数据库服务器中的数据库中，界面友好灵活，易于操作。由于只需要一台客户机，不存在完全采用C/S结构带来的众多客户端导致的维护工作量大等缺点。
（3）众多的工作地点（主机）需要获得经济计算的结果，经济计算的结果信息采用B/S结构，保持了瘦客户端的优点。在服务器计算机Tomcat服务器上，创建计算数据的网站，客户机上只需有WWW浏览器即可。由于WWW浏览器和网络综合服务器都是基于工业标准，可以在所有的平台上工作，所以众多的工作地点（主机）可以通过浏览器访问Web站点获取信息。
三、基于MVC模式的B/S部分
MVC的基本思想是将一个应用体系分成三个部分：Model（模型）、View（视图）和 Controller（控制器）， 每个部分有其各自的功能作用，如图2所示。
使用MVC模式开发B/S信息系统可以将表示逻辑和业务逻辑分离，大大减小表示层的工作，使表示层的代码更加的简洁和便于修改，增加代码的重用率，减少数据表达，数据描述和应用操作的耦合度，同时它还提高了应用系统的可维护性、可扩展性、可移植性和组件的可复用性。
MVC的优点表现在以下几个方面：
1.将系统的显示逻辑和业务逻辑分开，最大限度的降低了软件系统各模块之间复杂的耦合关系，使得程序设计的过程更清晰，提高了可复用程度；
2.当接口设计完成以后，可以开展并行开发，从而提高了开发效率；
3.可以为一个模型在运行时同时建立和使用多个视图。变化-传播机制可以确保所有相关的视图及时得到模型数据变化，从而使所有关联的视图和模型做到行为同步；
4.模式中各组件的分界线就是很自然的分发接口点，使得应用程序的更容易，并且支持渐进式升级；
5、提高了系统灵活性，因为数据模型、用户交互和数据显示等部分都可以设计为可接插组件；
6.模型的可移植性。模型的相对独立性使得它很容易被移植到新的平台工作。需要做的只是在新平台上对视图和控制器进行新的修改。
图2 MVC各部分功能关系图
四、小结
本系统主要采用PB客户端与数据库服务器构成C/S结构，实现复杂的经济性分析计算；采用基于MVC模式的B/S系统实现经济性分析计算结果的。采取此模式可充分发挥各种模式的优越性――避免了B/S结构在安全性、保密性和响应速度等方面的缺点，以及C/S结构在维护和灵活性等方面的缺点，易于操作，升级能力良好。
参考文献：
结构简单、组合灵活、安装方便、占地面积小、造型美观，不受自然环境及外界污染影响，可保证在-40。C～+40。C的恶劣环境下正常运行。
文章以海城某新建小区一座户外式400KV・A（12KV）白钢双变压器箱式变电站（以下简称白钢双变）为例，论述白钢双变的结构设计及制作工艺。
关键词：结构设计、制作工艺、材料选择、使用条件
中图分类号： TU2 文献标识码： A
引言
通常箱变多以欧式箱变为主，其内部由高压室、变压器室、低压室组成。按“目字型”或“品字型”布置。“目字型”与“品字型”布置相比，“目字型”接线较为方便，故大都采用“目字型”布置。如图1所示。
而以下要论述的白钢箱双变，由于是两个变压器，所以布局比较特殊，箱变的体积也较单变大，所以制作工艺也较以往的欧式箱变复杂。白钢双变布局如图2所示。
一、为什么要先择白钢板制作双变外壳？
一般欧式箱变的壳体多采用双面保温板、单面保温板或金属雕花板，框架采用标准型材方管、角钢、槽钢等制作。虽然防潮隔热的性能很好，但强度不够，在吊装、运输过程中经常出现壳体变形的情况。
由于双变的体积较大，重量也较重，若采用保温板或金属雕花板制作双变外壳，则壳体的变形程度会更大，为了必免壳体严重变形而产生的各样事故，在客户的要求下，选用刚度强度、耐腐蚀性更好的白钢板制作（代号304，一铬十八镍九钛）制作双变外壳。
在选择白钢板的时候要注意，白钢板也有很多种，比如有一种代号为201的白钢板，外观与304白钢板类似，但耐腐蚀性差，焊口处易生锈；还有一种叫敷铝锌板，它具有耐腐蚀性，但强度不够。所以，综合考虑304白钢是制作白钢双变的最好选择，但是价格高，制作工艺复杂。
二、400KV・A（12KV）白钢双变压器箱式变电站的大体结构
400KV・A（12KV）白钢双变压器箱式变电站的大体结构，如图3所示
（1）底座 （2）立柱 （3）上门坎 （4）上梁 （5）下门坎 （6）上盖 （7）、（8）、（9）低压室门 （10）死门 （11）低压室左检修门 （12）箱变防盗盒锁 （13）铭牌 （14）考核表箱 （15）高压室检修门 （16）变压器室1门 （17）变压器室2门 （18）轴流风机散热窗 （19）低压室右检修门 （20）高压室门 （21）门铰链
（22）上盖防雨槽 （23）低压室隔板 （24）高压室隔板 （25）变压器室隔板
注：在两个变压器室门口分别焊有一套围栏。
三、白钢双变各部分的结构设计与制作工艺
1、底座
底座又称底拍，是整个箱变的基础，所以，底排一定要结实、牢固。一般普通箱变底排是用140槽钢和50角钢制作，按高压柜、变压器、低压柜下底安装孔的位置，按一定的顺序焊接而成。
而这台双变由于箱变内需要放置两台变压器，低压柜也要比以往单变要多，所以壳体的体积较大，底拍所承受的重量也比单变要重，所以，这台双变的底拍槽钢采用160槽和50角钢制作，来增加底拍的强度。按引言中图2的双变布局，底拍焊接图如下图4所示。
待底拍焊接完成后，要喷防锈漆，以免生锈。
2、立柱
立柱是整个双变的支柱，整个双变的重量几乎都由立柱来支撑，故立柱必须有足够的强度，否则在上房盖和门板的时候会被压弯或变形，在安装门板时就会有露缝出现，所以为了增加立柱的强度，立柱的板材要用δ2.0mm白钢板制作，而且在立柱内加一层加强槽。如图5所示。
但要注意的是：立柱加强槽不能用方管，也必须用白钢板来制作。若采用方管做加强槽，则防锈的效果会大大降低。因为方管外壁可以喷防锈漆，但内壁却喷不到防锈漆，所以，方管的防锈效果不是很好，故不采用。
3、上门坎
它是起到一个加强防护等级的作用，它可以在立柱之后焊接，可用于测量立柱与立柱之间上沿的距离。
但在折弯时要注意折弯顺序，上门坎的折弯图与展开图如图6所示。
4、上梁
上梁是用于立柱与上盖之间的连接，由于双变过长，而白钢板最大尺寸是1.22*2.44（m），在制作上梁时需要拼接，在接缝处要加备板，防止上盖时焊开焊或弯曲变形。
5、下门坎
下门坎的艺与上门坎相同，但下门坎不是焊接在双变底拍 ，而是采用螺栓连接，
这是为了方便 变压器和高、低压柜进入箱变，但要注意的是，由于下门坎总高为70mm，不管是低压柜还是高压柜的门下沿跑地面要高于70mm，否则，当柜体开门的时候，下门沿会撞到箱变的下门坎而使门打不开。
6、上盖
上盖的制作方式比较特别，是先用型材焊接成房架形状，喷上防锈漆在用白钢板包起来，这是为了加固房架结构，以免上盖单薄坍塌。棚顶和房沿（雨达）要冲有散热孔，可让双变内有良好的散热效果。如图7所示。
7、低压室、高压室和变压器室门板制作
低压室、高压室和两个变压器室的门板上分别冲有通风孔，而且在门板上焊有加强筋加强门板的强度防止开门时门板发颤。除了加强筋外，在通风孔处还要加有筛网，虽然在门上开了通风孔可以有良好的散热性能，但同时也降低了箱变的防掮 等级。所以，为了保持在通风的情况下，要在通风孔处粘上筛网来提高箱变的防护等级。
特别说明一下，在两个变压器室的门板上分别安有两个轴流风机，这是因为变压器的散热量要远大于高压柜和低压柜，只靠自然散热是不够的。
8、死门
死门是一个看起来比较艺术、做起来比较繁琐的一个部分，这么做只是为了这台双变看起来不那么呆板，这部分是由几块板拼接而成，它的折弯图如图8所示。
图8死门展开图与折弯图
由于白钢板的焊接工艺一般若是不让焊点外露，所以在整个箱变的焊接过程中都是在箱变内部采用点焊，如果必须在外面焊接时也要在焊接过后经过上光处理，以免焊点生锈。
死门的这种折弯方式恰好可以让焊点隐藏在里面。
9、防盗盒锁、门铰链、考核表箱
图9
10、围栏
不论是哪种箱变，在变压器室的门口都要焊有围栏，这是为了防止工作人员在带电操作时误撞到一次线而发生触电危险。
四、双变的使用环境
1、要放置的地坪应选择较高处，不能放在低洼处，以免雨水灌入箱内影响设备运行，但最高不能超过1000m。
2、周围空气温度在+40。C～-25。C。
3、相对湿度：日均值≤95%，月均值≤90%（+25。C）。
4、风速≤35m/s。
5、无经常性剧烈振动，地震强度不超过8度。
6、安装倾斜度≤5。。
结束语
本课题主要是对12KV(400KV・A)白钢双变压器箱式变电站的壳体结构进行设计，系统地介绍了白钢双变的结构、特点、使用环境。
在这次设计里我积累了很多经验，在加工中难免会出现各样问题，而怎样解决这些问题，是我在这次设计中学到的最重要的知识。
我会继续地加以努力，积累更多的经验。
参考文献
【关键词】变电站 现场运行 安全管理系统 结构设计
变电站的现场运行是一个复杂的管理体系，对技术人员和管理人员有着严格的流程操作要求。随着现代信息技术的不断发展，网络技术、即时通讯技术以及远程控制技术的出现推动了变电站现场运行的智能控制。为变电站现场运行规程的电子信息化带来了可靠的技术支持。
1 变电站现场运行管理概述
变电站内电气设备较多，不同等级的变电站其内部管理的工作内容和操作流程也不同，但是其运行管理都需要严格遵守供电公司制定的变电站现场运行规程。变电站现场运行规程管理系统正是随着当前管理信息化的潮流，在规程约束下应运而生。
1.1 变电站现场运行规程及其管理系统研发的必要性
变电站现场运行规程是由变电站运行专业人员根据上级供电系统颁发的变电站规程、制度、反事故措施、设备技术与使用说明书、图纸等资料编写而成，有着较强的技术、安全指导性。但是在以往的变电站实际的操作、管理过程中，存在着许多管理不严格、操作流程执行不彻底、变电站设备型号差异的问题，直接影响着规程功能和作用的发挥。所以，加快利用电子系统进行变电站现场运行的管理是一种重要的管理趋势，也是电力企业提高管理规范化的必由之路。
1.2 变电站现场运行规程管理系统在工作中的作用
变电站现场运行规程管理系统软件设计的目的是为了实现对变电站现场运行管理的规范化与智能化。因此该软件的设计对于推动变电站的管理有以下几点重要作用。
（1）管理系统的设计严格遵守了原有的规程与其他管理规定，并且严格依照变电站的运行参数设计，实现了对纸面规定的电子化升级。
（2）管理系统的设计，采用了运行规程结构模型，带动了远程技术服务支持的联网。
（3）管理系统提供了应对设备异常变化、信息数据处理、常规操作等方面的自动化预警和分析设计，让变电站运行管理变的严格、规范和具有前瞻性，增强了变电站运行管理的效能。
2 变电站现场运行规程管理系统软件的结构设计措施
提高变电站现场运行规程管理系统的效能，必须从系统的结构设计出发。强化基础技术的选择，完善系统结构的设计，细化软件功能的分区，实现系统在应用中的兼容与稳定，具体有以下几项措施。
2.1 选择基础技术
基础技术的选择是管理系统结构设计的关键。如果基础技术选择不恰当，则会造成软件与变电站现有的电子设备不兼容，或者运行功能不匹配的问题，严重者甚至会伤害变电设备。对此，系统在开发过程中首先要对变电站原有的电子设备、管理路径和线路设计进行分析，然后才能选择适合的基础技术。本项目主要采用J2EE技术，内部的数据库系统主要选择oracle，负责核心数据的存储和处理。实现了对变电站基础技术的对接。
2.2 设计系统结构
管理系统软件的结构设计是整个系统的关键，对于变电站的管理，系统结构是贯彻变电站运行管理命令的重要渠道。因此对于结构的设计，要制定完整并且符合实际工作需要的运行结构。对于规程管理系统的结构设计，从变电站实际工作出发，要建立自上而下的系统结构层级，依次是应用技术、框架应用技术客户端应用，保证变电站在技术管理上的优先级。
2.3 制定软件功能
对于变电站的软件管理系统，需要在软件的功能上进行科学的设计和分区。变电站的管理是一项严谨、复杂的体系化工作。因此软件功能在设计的过程中，必须符合具体工作的需要，不能过于理想化。在与一线工作人员进行全面的沟通和交流，充分掌握变电站管理中遇到的问题后，实现软件功能对解决实际问题的促进功能，减轻工作人员的工作负担。具体而言，规程管理系统主要按照以下功能进行分区：工作台、参数设置、模块维护、初始化规程、编写规程。
2.4 规范应用条件
为了实现对变电站规程管理系统的设计目标，必须对软件的运行条件进行科学的设计。唯有如此，才能在软件的下载、安装和运行后不至于出现卡机、故障等问题、妨碍变电站原有的运行管理。本系统主要针对数据库服务器、应用服务器和客户端运行环境进行了参照设计：
数据库服务器：具备2GHz的CPU、内存：8G、200G及以上硬盘空间；Windows 2003及以上版本操作系统，Oracle11g服务器等。
应用服务器：CPU：2 GHz ，内存：8G，硬盘空间：200 G以上，软件运行环境：Windows 2003及以上版本。
客户端：具备1.4GHz的CPU、内存：8G、20G及以上硬盘空间、IE8.0及以上浏览器、Microsoft office 2003及以上版本办公软件。同时配备网络（10/100MB/s网卡），保证通畅无阻、网速较快。
通过以上具体的设计措施，在有限的软件开发时间和资源投入下，最大限度的保证了软件系统在变电站管理中的高效和便捷。
3 结束语
变电站现场运行规程管理系统软件的结构设计已经初步形成，经实践检验具备良好的管理效能，当然我们也需要在未来的工作中不断学习和实践，掌握信息化的管理方式，充分了解现有系统的不足之处，才能挖掘出深层次需求，实现对变电站安全管理和现场运行管理的改革和创新。
参考文献
[1]刘红兵，杨林学，王琳，黄兵.变电站现场运行规程模板化生成系统设计[J].通讯世界，2014（17）：102-103.
关键词：变电站自动化 网络结构 IEC61850
中图分类号：TN934.81 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）02-0021-02
近年来，广播发射台的广播发送设备、音频调度设备、网络通讯设备、视频监控设备等都进行了更新改造，自动化功能越来越完善，安全播出的可靠性也大大提高。在广播发射台的重要能源供应部门变电站中，虽然电力设备也进行了大范围的改造，但是因为缺少统一的标准和规范，加上市场品牌、厂家众多，网络结构多样，缺乏全面的自动化系统标准，相对落后的电力设备就成了安全播出的瓶颈。因此研究设计一种适合广播发射台实际情况的变电站自动化系统网络结构对于保障安全播出工作有着十分重要的意义。
1 IEC61850标准介绍
目前国内外在变电站自动化系统的结构设计中都遵循IEC61850标准，IEC61850标准是国际电工委员会（IEC）TC57技术委员会（电力系统控制和通信委员会）制定的，该标准根据电力系统成生产过程的特点，制定了满足实时信息传输要求的服务模型。采用面向对象建模技术，面向设备建模和自我描述，以适应功能扩展，满足应用开放互操作要求，扩充数据和设备管理功能，传输采样测量值等。规范了变电站内智能电子设备之间的通信行为和相关的系统要求。
IEC61850标准把变电站自动化系统的功能在逻辑上分配为设备层、间隔层/单元层、设备层三个层次。其结构图如图1所示。
设备层是一次设备和二次设备的结合层，在过程层完成所有接口的功能，如开关量输入和输出、模拟量采样和控制命令发送等。过程层实际上是与变电站的一次设备，如断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、智能直流设备等连接的功能。
间隔层的设备主要包括各种微机保护装置、自动控制装置、测控装置等。间隔层的主要功能是汇总本间隔过程层上传的实时数据信息，对一次设备进行保护控制，检测操作的各种闭锁条件是否符合，保护方式、定值的调整，执行数据的承上启下通信传输功能。
变电站层一般被称为站控层，包括后台监控主机，通讯网络，GPS时钟等设备，实现对全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能，完成数据采集存储，对间隔层设备进行在线维护、在线组态、在线修改参数等。
此外IEC61850还对变电站自动化系统结构语言、变电站和馈线设备的基本通信结构，变电站和馈线没备的基本通信结构等进行了规定，为了保证广播发射台变电站自动化系统的规范性，便于它与台内其它自动化系统和其它台站自动化系统的对接，建立即插即用的网络环境，在对广播发射台变电站自动化系统的设计时应严格遵照IEC61850标准。
2 变电站自动化系统的结构模式
2.1 间隔层网络结构的分析比较
间隔层是变电站综合自动化的核心，在国内目前电力系统中变电站自动化系统结构主要有三种：集中式、分散式与集中组屏相结合、完全分散式。结合广播电台的实际情况，考虑供电系统出线较少、供电可靠性要求高、工作现场环境的干扰、场地空间等因素，结合综合自动化技术目前的结构组合方式进行认真、细致的对比分析。
（1）集中式结构模型。集中式结构的综合自动化系统，就是采用不同档次的计算机，扩展接口电路，集中采集变电站的各种模拟量和开关量，集中进行计算与处理，分别完成微机监控、微机保护、备自投切换等功能。由前置机完成数据输入输出、保护、控制及监测等功能，后台机完成数据处理、显示、打印及远方通信等功能。这种结构模式结构紧凑、体积小、可大大减少占地面积，同时造价相对较低。但是它的最大缺点是每台微机装置的功能非常集中，如果一台计算机出故障，影响面大；集中式结构软件复杂，修改工作量大，系统调试麻烦；另外组态不灵活，需要根据现场实际进行设计制造，生产成本大不利于推广和维护。考虑到上述缺点，这种结构模式近年来在电力系统和用户中已经很少用到，新建台站也不再使用。
（2）分散式与集中组屏相结合的结构模型。随着单片机技术和通信技术的发展，特别是现场总线和局域网技术的应用，有条件解决全微机化的变电站二次系统的优化设计问题，目前常用的措施是按每个电网元件，如一条出线、一台变压器、一组电容器等为对象，集保护、测量、控制为一体，设计在同一控制屏内。而对于35kV以下配电线路，将一体化的微机测控保护装置分散安装在各个开关柜中，然后又监控主机通过光纤或通信电缆网络，对它们进行管理和交换。这就是分散式与集中组屏相结合的结构。
这种结构将35kV以下线路保护采用分散式结构，就地安装，节约控制电缆，通过现场总线与保护管理机交换信息。高电压等级线路和变压器保护采用集中组屏结构，保护屏安装在控制室中，是这些重要的保护装置处于比较好的工作环境，避免电磁干扰，对可靠性较为有利。
这种分散与集中组屏结合的结构目前在电网中高电压等级变电站中普遍使用，考率到广播发射台站变电站设备区环境的电磁干扰，部分台站的站用变在高压开关柜内安装，或者高压开关柜与配电变压器在同一配电室内，造成环境温度较高，不利于微机保护装置中电子器件的长期工作，也可以考虑将这些设备的保护测控装置集中组屏安装于较好环境中，保障系统可靠运行。
（3）完全分散式。完全分散式自动化系统结构是指以变压器、断路器、母线等一次主设备为安装单位，将微机保护装置、非电量保护装置、智能仪表灯单元就地分散安装在开关柜的二次柜门上，由通讯服务器通过现场总线与这些分散的智能单元进行通讯，控制单元通过网络与监控主机联系。
这种结构模式目前在无线局许多台站都正在使用，结合实际维护经验，这种结构模式具十分突出的优点，如显著减少了变电站主控室设备。因为二次设备与一次设备就近安装，节省了大量连接电缆。减少了现场施工和调试工程量，由于安装在开关柜的微机保护装置在开关柜出厂前已由生产厂家安装和调试好，现场需敷设的电缆数量大大减少，因此可显著缩短现场施工的工期和现场调试的时间。完全分散式结构可靠性高，组态灵活，检修方便。
完全分散式结构虽然具有许多优点，但是也要考虑环境因素的影响，尽量不要在高温和强电磁环境下采用这种结构。
2.2 广播发射台变电站自动化系统的网络设计方案
通过IEC61850标准的研究和分析，对间隔层网络结构的分析比较，结合广播电台变电站自动化系统的技术需求，对变电站自动化系统的网络结构进行设计。设计网络结构时，既要考虑所有信息传输的快速性即需简化网络，又要考虑信息传输的可靠性即需适当增加网络的冗余度。通过分析对比上述变电站自动化网络结构，经过对厂家的微机保护装置的分析和设计后，结合广播发射台实际确定出适合广播发射台变电站自动化系统的网络结构设计出一种新的网络结构模式――采用独立双网的分布式变电站自动化系统网络。
具体设计方案如图2所示，我们在站控层设计由两台操作员站（操作员1和操作员2），1台微机防误工作站，1个GPS天文时钟，1台打印机2个，2个光纤交换机（站控层光纤交换机A和站控层光纤交换机2），及数据网线构成一个双以太网络，通讯协议为TCP/IP协议。间隔层由各种微机保护测控装置，4台交换机（间隔层光纤交换机A和间隔层交换机B连接35kV室微机保护装置，间隔层光纤交换机C和间隔层交换机D连接10kV室微机保护装置），3台串口服务器（连接智能仪表及其他以RS232/485/422通讯的智能设备），由以上设备和传输介质组成双光纤以太网，通讯协议为CANBUS协议。
2.3 站控层网络结构设计思路
站控层网络采用屏蔽双绞线网络运用TCP/IP传输协议，数据传输速率9600bps，采用两台优肯UKG2402GC光纤交换机（该交换机提供8个10/100M/1000M RJ45电口和24个SFP光口）采用集连或非集连星型连接方式，直接接入双以太网。使用UKG2402GC光纤交换机的8个RJ45电口，采用TCP/IP协议将所有站控层设备连接成独立的双以太网络，使双网络形成冗余备份，加快数据传输速度和系统运行可靠性。没有选择光纤以太网的原因是，站控层设备都在一个相对集中的地方，例如控制室、值班大厅等，传输距离并不远，受到干扰的可能性不大；另外考虑到光纤以太网的投资会比较大，维护没有屏蔽双绞线方便。使用UKG2402GC光纤交换机的24个SFP光口连接间隔层光纤交换机。
2.4 间隔层网络结构设计思路
间隔层微机保护装置全部采用完全分散式安装方式，将微机保护装置就地安装在相应开关设备上。网络采用双光纤以太网络是为了提高系统的安全性和可靠性，以保证变电站的运行安全，双光纤以太网络是运用CANBUS传输协议，数据传输速率2Mbps，分配节点IP地址理论上没有限制，实际上企业变电站信息层设备、间隔层设备和控制层设备总量一般都不会超出60个节点IP地址，而控制层的工作站应用程序基本分配节点IP地址个数为225个，根据各发射台需要还可以加以扩展。间隔层的全部设备采用两台优肯UKG2402GC光纤交换机（该交换机提供8个10/100M/1000M RJ45电口和24个SFP光口）采用集连或非集连星型连接方式，直接接入双以太网。使用UKG2402GC光纤交换机的24个SFP光口，将所有间隔层的微机保护装置、串口服务器等设备连接成独立的双光纤以太网络，使双网络形成冗余备份，加快数据传输速度和系统运行可靠性。间隔层光纤网络全部选用100base-fx单模光纤，传输距离可达10-20千米，可以满足有多个配电室的且相距较远的台站，不需要在单独配置光收发器，减少设备数量，简化网络，提高运行可靠性。
2.5 其它智能设备的接入
变电站内的其他第三方设备，如数字化智能仪表、直流屏、微机五防系统、小电流接地选线装置、消谐装置、电度表等，大多都提供RS232接口或RS 485串口通讯方式，因此选择Moxa CN2600系列网络冗余型16口RS-232/422/485串口服务器将第三方设备接直接接入系统的以太网络，具体方案是将Moxa CN2600串口服务器接入优肯UKG2402GC光纤交换机的RJ45电口，对于不同厂商提供的外部相关设备来说，这种方案给予第三方设备接入系统带来很大的方便，同时第三方设备的运行情况的好坏，还不会影响到整个系统的安全稳定性。CN2600系列还支持双以太网，我们设计将Moxa CN2600串口服务器的两个独立网口分别接入以太网交换机A或B（优肯UKG2402GC光纤交换机的RJ45电口），充分利用以太网络的灵活性，提高系统运行可靠性。
3 结语
独立双网分布式变电站自动化系统网络结构的设计方案具有可靠性高、运行稳定、抗干扰能力强等特点，对于保障广播发射台的高质量电力供应，降低维护人员工作量，提供了很大帮助，对类似的同样对电源质量要求极高的无线传输台站有一定的借鉴意义。
参考文献
[1]张慧刚.变电站综合自动化原理与系统[M].中国电力出版社.
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