CN105261984A - 变电站的建设施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变电站的建设施工方法，包括：(1)采用数据采集系统对现场的风特性及风致结构振动特性进行同步实测，对采集的数据进行分析，得出影响变电站的风荷载和结构阻尼结果；(2)根据所述结构阻尼结果，选择合适的变电站箱体；(3)根据所述风荷载的结果，进行变电站箱体的抗风能力检测；(4)将变电站的高压开关集成在可防风的封闭设备中，并根据所述风荷载结果对所述封闭设备进行抗风能力检测；(5)选取检测合格的封闭设备和变电站箱体进行基础施工。本发明可以有效地提高变电站的抗风能力和环境适应性，减少强风对变电站结构的影响。

Description

变电站的建设施工方法

技术领域

本发明涉及变电站技术领域，具体涉及变电站的建设施工方法。

背景技术

现有技术中，变电站的建设施工限于技术的限制，一般都会选择在海拔1000米以下的平原地区进行施工架设，从而来减少地震、强风等地理或环境因素所带来的影响。以强风为例，变电站在使用的过程中，若长期遭受风荷载，会造成结构不同程度的损伤。

然而，由于城市土地、农村耕地等土地资源的稀缺，变电站的规划选址将不可避免地面临地形条件、地震、强风等问题。因此，开展研究变电站在强风、地震条件下的建设施工相关设计，对于降低环境对变电站的影响、提高建设质量具有非常现实的指导意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种变电站的建设施工方法，主要解决强风对变电站结构的影响问题，提高变电站对环境的适应性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种变电站的建设施工方法，包括以下步骤：采用数据采集系统对现场的风特性及风致结构振动特性进行同步实测，对采集的数据进行分析，得出影响变电站的风荷载和结构阻尼结果；根据所述结构阻尼结果，选择合适的变电站箱体；根据所述风荷载的结果，进行变电站箱体的抗风能力检测；将变电站的高压开关集成在可防风的封闭设备中，并根据所述风荷载结果对所述封闭设备进行抗风能力检测；选取检测合格的封闭设备和变电站箱体进行基础施工。

在其中至少一个优选实施例中，所述变电站箱体的抗风能力检测包括以下步骤：采用有限元分析软件对变电站箱体进行整体建模，得出预制箱体；根据所述风荷载结果，对所述预制箱体的外表面施加相应方向和力度的风荷载，设定时间区间，考核风荷载处于最大的情况下所述预制箱体的形变及受力。

在其中至少一个优选实施例中，所述变电站箱体的抗风能力检测包括以下步骤：采用有限元分析软件对变电站箱体进行整体建模，并对模型进行网格划分，得出预制箱体；根据所述风荷载结果，对所述预制箱体施加相应方向和力度的风荷载；根据预制箱体的质量和预制箱体中每台设备的预留质量，选取预制箱体底端与地基焊接处进行结构静力有限元计算，计算后得到预制箱体整体变形量、预制箱体整体应力及关键点的形变量、应力值。

在其中至少一个优选实施例中，所述数据采集系统包括风速仪、加速度传感器和三维超声波风速仪。

在其中至少一个优选实施例中，所述风特性的测试参数包括平均风速、风向、风攻角、湍流强度、峰值因子、湍流积分尺度、脉动风速谱。

其中，所述风速仪所监测记录的数据主要包括3个时间序列，即风速总量v，横向方向角σ和纵向风速v_z，为计算所述平均风速和风向的平均风向角，所述风速总量v(i)根据以下公式分解为两个方向的分量v_x(i),v_y(i)和瞬时风攻角η(i)：

$\mathrm{\η}\left(i\right)=arcsin\left(\frac{v_z\left(i\right)}{v}\right)$

v_x(i)＝v(i)cosη(i)cosσ(i)

v_y(i)＝v(i)cosη(i)sinσ(i)

在对数据进行分析时取1h为基本时距，则所述平均风速V、风向的平均风向角θ为：

$V=\sqrt{{{\stackrel{\‾}{v}}_x}^2+{{\stackrel{\‾}{v}}_y}^2}$

其中step(·)为阶越函数；表示基本时距内样本三维风速平均值，根据以下式子计算：

${\stackrel{\‾}{v}}_x=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{v}_x\left(i\right)$

${\stackrel{\‾}{v}}_y=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{v}_y\left(i\right)$

${\stackrel{\‾}{v}}_z=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{v}_z\left(i\right)$

在其中至少一个优选实施例中，所述风致结构振动特性的测试参数包括风致结构振动频率及加速度。

其中，通过随机减量化进行结构阻尼分析，针对强风过程中监测得到的加速度，选用一系列的振幅阈值来计算结构阻尼比，然后得到结构阻尼比随振动幅值的变化规律，从变化规律中得出结构阻尼比结果。

在其中至少一个优选实施例中，所述变电站箱体采用轻钢龙骨结构设计。

在其中至少一个优选实施例中，所述高压开关的进出线采用插拔式电缆插接方式。

本发明的有益效果为：根据现场的风特性及风致结构振动特性的实测结果选择变电站箱体和进行对变电站箱体及储存高压开关的封闭设备进行抗风能力检测，选择检测合格的变电站箱体和封闭设备进行下一步的变电站的基础施工，可以有效地提高变电站的抗风能力和环境适应性，减少强风对变电站结构的影响。

附图说明

图1是本发的优选实施例的变电站的建设施工方法的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的内容作进一步详细的说明。

如前文所述，因考虑到由于变电站的地理及环境因素对变电站所带来的影响，提高变电站的环境适应性，本发明的变电站的建设施工方法通过选择合适的变电站箱体以及对应点封闭设备来实现，具体请参见以下具体实施方式。

请参阅图1，本发明的优选实施例的变电站的建设施工方法，其包括以下步骤：

步骤S01，采用数据采集系统对现场的风特性及风致结构振动特性进行同步实测，对采集的数据进行分析，得出影响变电站的风荷载和结构阻尼结果。

步骤S02，根据所述结构阻尼结果，选择合适的变电站箱体；

步骤S03，根据所述风荷载的结果，进行变电站箱体的抗风能力检测；

步骤S04，将变电站的高压开关集成在可防风的封闭设备中，并根据所述风荷载结果对所述封闭设备进行抗风能力检测；

步骤S05，选取检测合格的封闭设备和变电站箱体进行基础施工。

此外，在对选取的封闭设备和变电站箱体进行基础施工前，需要对场地进行土地平整处理，现场设备基础采用常规混凝土处理。

所述数据采集系统包括风速仪、加速度传感器和三维超声波风速仪。通过所述数据采集系统，可以监测变电站施工现场的风速、风方向以及变电站结构的加速度振动响应等。优选地，为更好地获得施工现场风载荷对变电站的影响结果，所述风特性的测试参数包括平均风速、风向、风攻角、湍流强度、峰值因子、湍流积分尺度、脉动风速谱，所述风致结构振动特性的测试参数包括风致结构振动频率及加速度。

其中，所述风速仪所监测记录的数据主要包括3个时间序列，即风速总量v，横向方向角σ和纵向风速v_z，为计算所述平均风速和风向的平均风向角，所述风速总量v(i)根据以下公式分解为两个方向的分量v_x(i),v_y(i)和瞬时风攻角η(i)：

$\mathrm{\η}\left(i\right)=arcsin\left(\frac{v_z\left(i\right)}{v}\right)$

v_x(i)＝v(i)cosη(i)cosσ(i)

v_y(i)＝v(i)cosη(i)sinσ(i)

在对数据进行分析时取1h为基本时距，则所述平均风速V、风向的平均风向角θ为：

$V=\sqrt{{{\stackrel{\‾}{v}}_x}^2+{{\stackrel{\‾}{v}}_y}^2}$

其中step(·)为阶越函数；表示基本时距内样本三维风速平均值，根据以下式子计算：

${\stackrel{\‾}{v}}_x=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{v}_x\left(i\right)$

${\stackrel{\‾}{v}}_y=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{v}_y\left(i\right)$

${\stackrel{\‾}{v}}_z=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{v}_z\left(i\right)$

其中，通过随机减量化进行结构阻尼分析，针对强风过程中监测得到的加速度，选用一系列的振幅阈值来计算结构阻尼比，然后得到结构阻尼比随振动幅值的变化规律，从变化规律中得出结构阻尼比结果。

其中，所述变电站箱体的抗风能力检测有两种方法：

第一种检测方法，包括以下步骤：

(1)采用有限元分析软件对变电站箱体进行整体建模，得出预制箱体；

(2)根据所述风荷载结果，对所述预制箱体的外表面施加相应方向和力度的风荷载，设定时间区间，考核风荷载处于最大的情况下所述预制箱体的形变及受力。

所述变电站箱体的抗风能力检测的第二种检测方法，包括以下步骤：

(1)采用有限元分析软件对变电站箱体进行整体建模，并对模型进行网格划分，得出预制箱体；

(2)根据所述风荷载结果，对所述预制箱体施加相应方向和力度的风荷载；

(3)根据预制箱体的质量和预制箱体中每台设备的预留质量，选取预制箱体底端与地基焊接处进行结构静力有限元计算，计算后得到预制箱体整体变形量、预制箱体整体应力及关键点的形变量、应力值。

此外，所述变电站箱体采用轻钢龙骨结构设计，以增强变电站箱体本身对强风的抗变形能力。轻钢龙骨结构的设计，还可以使变电站箱体具有更好的抗震性能，使变电站更加适应于不同的施工场地。

所述高压开关的进出线采用插拔式电缆插接方式。此外，为了进一步优化变电站的电磁场指标，所述变电站的主变压器高压侧也采用插拔式电缆插接方式，而中压侧采用插拔式多股电缆连接或者绝缘管母线连接。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种变电站的建设施工方法，其特征在于，所述变电站的建设施工方法包括以下步骤：

采用数据采集系统对现场的风特性及风致结构振动特性进行同步实测，对采集的数据进行分析，得出影响变电站的风荷载和结构阻尼结果；

根据所述结构阻尼结果，选择合适的变电站箱体；

根据所述风荷载的结果，进行变电站箱体的抗风能力检测；

将变电站的高压开关集成在可防风的封闭设备中，并根据所述风荷载结果对所述封闭设备进行抗风能力检测；

选取检测合格的封闭设备和变电站箱体进行基础施工。

2.根据权利要求1所述的变电站的建设施工方法，其特征在于，所述变电站箱体的抗风能力检测包括以下步骤：

采用有限元分析软件对变电站箱体进行整体建模，得出预制箱体；

根据所述风荷载结果，对所述预制箱体的外表面施加相应方向和力度的风荷载，设定时间区间，考核风荷载处于最大的情况下所述预制箱体的形变及受力。

3.根据权利要求1所述的变电站的建设施工方法，其特征在于，所述变电站箱体的抗风能力检测包括以下步骤：

采用有限元分析软件对变电站箱体进行整体建模，并对模型进行网格划分，得出预制箱体；

根据所述风荷载结果，对所述预制箱体施加相应方向和力度的风荷载；

根据预制箱体的质量和预制箱体中每台设备的预留质量，选取预制箱体底端与地基焊接处进行结构静力有限元计算，计算后得到预制箱体整体变形量、预制箱体整体应力及关键点的形变量、应力值。

4.根据权利要求1所述的变电站的建设施工方法，其特征在于：所述数据采集系统包括风速仪、加速度传感器和三维超声波风速仪。

5.根据权利要求1所述的变电站的建设施工方法，其特征在于：所述风特性的测试参数包括平均风速、风向、风攻角、湍流强度、峰值因子、湍流积分尺度、脉动风速谱。

6.根据权利要求4或5所述的变电站的建设施工方法，其特征在于：所述风速仪所监测记录的数据主要包括3个时间序列，即风速总量v，横向方向角σ和纵向风速v_z，为计算所述平均风速和风向的平均风向角，所述风速总量v(i)根据以下公式分解为两个方向的分量v_x(i),v_y(i)和瞬时风攻角η(i)：

$\mathrm{\η}\left(i\right)=\arcsin \left(\frac{v_z\left(i\right)}{v}\right)$

v_x(i)＝v(i)cosη(i)cosσ(i)

v_y(i)＝v(i)cosη(i)sinσ(i)

在对数据进行分析时取1h为基本时距，则所述平均风速V、风向的平均风向角θ为：

$V=\sqrt{{{\stackrel{\‾}{v}}_x}^2+{{\stackrel{\‾}{v}}_y}^2}$

其中step(·)为阶越函数；表示基本时距内样本三维风速平均值，根据以下式子计算：

${\stackrel{\‾}{v}}_x=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{v}_x\left(i\right)$

${\stackrel{\‾}{v}}_y=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{v}_y\left(i\right)$

${\stackrel{\‾}{v}}_z=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{v}_z\left(i\right)$

7.根据权利要求1所述的变电站的建设施工方法，其特征在于：所述风致结构振动特性的测试参数包括风致结构振动频率及加速度。

8.根据权利要求1所述的变电站的建设施工方法，其特征在于：通过随机减量化进行结构阻尼分析，针对强风过程中监测得到的加速度，选用一系列的振幅阈值来计算结构阻尼比，然后得到结构阻尼比随振动幅值的变化规律，从变化规律中得出结构阻尼比结果。

9.根据权利要求1所述的变电站的建设施工方法，其特征在于：所述变电站箱体采用轻钢龙骨结构设计。

10.根据权利要求1所述的变电站的建设施工方法，其特征在于：所述高压开关的进出线采用插拔式电缆插接方式。