劉 旋 徐榮健

（南瑞電力設(shè)計(jì)有限公司）

0 引言

隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)電力需求的不斷增長(zhǎng)，輸變電土建工程的安全性與耐久性成為了工程領(lǐng)域中一個(gè)至關(guān)重要的話題。輸變電土建工程是指為了滿足電力傳輸和配電需求，在一定的地點(diǎn)將不同電壓等級(jí)的電纜或電線通過(guò)建筑物的墻壁或屋頂?shù)冉Y(jié)構(gòu)進(jìn)行布設(shè)。這些工程結(jié)構(gòu)不僅要承受外部環(huán)境因素的影響，還要保證電力傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性。

1 輸變電工程概述

1.1 概念

輸變電工程屬于電網(wǎng)主網(wǎng)架建設(shè)中的重要工程項(xiàng)目，包括輸電線路工程與變電所工程，所需費(fèi)用較高，工程施工極為復(fù)雜，施工技術(shù)要求高。輸變電工程一般包括電氣安裝、通信及自動(dòng)化、土建、電氣設(shè)備調(diào)試、系統(tǒng)啟動(dòng)調(diào)試等。其一，電氣安裝包括高壓設(shè)備等一次設(shè)備的安裝，也包括保護(hù)與控制系統(tǒng)等二次設(shè)備的接線與安裝；其二，通信及自動(dòng)化指的是通信工程與變電所自動(dòng)化；其三，土建涵蓋設(shè)備基礎(chǔ)、建筑物工程、四通一平、構(gòu)架基礎(chǔ)等；其四，電氣設(shè)備調(diào)試就是對(duì)安裝的一次設(shè)備與二次設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)與調(diào)整；其五，系統(tǒng)啟動(dòng)調(diào)試指的是在輸變電工程建設(shè)施工結(jié)束后，對(duì)輸電線路與變電所的運(yùn)行情況進(jìn)行啟動(dòng)調(diào)試。

1.2 輸電線路長(zhǎng)度及建筑預(yù)算參考增長(zhǎng)情況

（1）輸電線路回路長(zhǎng)度穩(wěn)定增長(zhǎng)：據(jù)中國(guó)能源大數(shù)據(jù)報(bào)告，截止2021年底，全國(guó)220kV及以上輸電線路回路長(zhǎng)度共8.4×105km，較2021年同比增長(zhǎng)5.79%，總體呈穩(wěn)定增長(zhǎng)。2017～2021年220kV及以上輸電線路回路長(zhǎng)度增長(zhǎng)情況如圖1所示。

圖1 2017～2021年220kV及以上輸電線路回路長(zhǎng)度增長(zhǎng)情況

（2）建筑工程費(fèi)用預(yù)算增長(zhǎng)情況：據(jù)國(guó)家電網(wǎng)有限公司公布，2019～2023年建筑工程預(yù)算費(fèi)用整體呈穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)。其中，2022年因受疫情、經(jīng)濟(jì)等因素的影響，增速下降了2.6個(gè)百分點(diǎn)。2019～2023年220kV建筑工程預(yù)算費(fèi)用增長(zhǎng)情況，如圖2所示。

圖2 2019～2023年220kV建筑工程預(yù)算費(fèi)用增長(zhǎng)情況

1.3 輸變電土建工程結(jié)構(gòu)的組成部分

（1）基礎(chǔ)：基礎(chǔ)是輸變電土建工程結(jié)構(gòu)的重要組成部分，主要承受建筑物的重量和外部壓力?；A(chǔ)的選取應(yīng)考慮土壤的承載能力、建筑物的高度和位置、地基沉降等因素。

（2）地基：地基是建筑物與土壤之間的連接部分，主要承受建筑物的荷載和變形。地基的選擇應(yīng)根據(jù)土壤的性質(zhì)、建筑物的高度和位置等因素進(jìn)行。

（3）承臺(tái)：承臺(tái)是建筑物底部的一個(gè)結(jié)構(gòu)部分，主要承受建筑物的荷載和傳遞給地基的荷載。承臺(tái)的選取應(yīng)考慮建筑物的結(jié)構(gòu)和功能要求，以及地基的承載能力。

（4）結(jié)構(gòu)柱：結(jié)構(gòu)柱是輸變電土建工程結(jié)構(gòu)中的主要支撐部分，負(fù)責(zé)承受建筑物的荷載和提供結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)柱的選取應(yīng)根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)和功能要求進(jìn)行。

（5）梁：梁是建筑物中的水平支撐部分，負(fù)責(zé)承受樓板的荷載和提供結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。梁的選取應(yīng)根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)和功能要求進(jìn)行。

（6）屋頂：屋頂是輸變電土建工程結(jié)構(gòu)中的頂部部分，主要承受自然界的荷載和提供建筑物的防水功能。屋頂?shù)倪x取應(yīng)考慮建筑物的功能要求、防水等級(jí)和自然環(huán)境等因素。

2 輸變電土建工程結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性評(píng)價(jià)

2.1 輸變電土建工程結(jié)構(gòu)的安全性評(píng)價(jià)內(nèi)容

如圖3所示，輸變電土建工程結(jié)構(gòu)的安全性評(píng)價(jià)內(nèi)容包含抗傾覆能力、承載能力、防火性能、逃生能力和抗震性能。

圖3 輸變電土建工程結(jié)構(gòu)的安全性評(píng)價(jià)內(nèi)容

（1）抗傾覆能力：抗傾覆能力是指結(jié)構(gòu)在遭受外部荷載作用下，保持穩(wěn)定性的能力。輸變電土建工程結(jié)構(gòu)在遭受地震、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害作用時(shí)，抗傾覆能力尤為重要。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要進(jìn)行抗傾覆能力的分析和評(píng)估?？箖A覆能力的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮土壤的穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)的高度、地基的承載能力等因素。

（2）承載能力：輸變電土建工程結(jié)構(gòu)的承載能力是評(píng)價(jià)其安全性的重要指標(biāo)。承載能力指的是結(jié)構(gòu)能夠承受的最大荷載。在設(shè)計(jì)輸變電土建工程結(jié)構(gòu)時(shí)，需要根據(jù)工程的規(guī)模、負(fù)荷和使用條件等因素，進(jìn)行合理的承載能力設(shè)計(jì)。承載能力的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮土壤的性質(zhì)、工程的高度、地基的承載能力等因素。

（3）防火性能：輸變電土建工程結(jié)構(gòu)在遭受火災(zāi)等外部事件作用時(shí)的防火性能是評(píng)價(jià)其安全性的重要指標(biāo)［1］。在設(shè)計(jì)輸變電土建工程結(jié)構(gòu)時(shí)，需要進(jìn)行防火性能的分析和評(píng)估。防火性能的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮土壤的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)的高度、地基的承載能力等因素。

（4）逃生能力：輸變電土建工程結(jié)構(gòu)在發(fā)生緊急情況時(shí)的逃生能力是評(píng)價(jià)其安全性的重要指標(biāo)。在設(shè)計(jì)輸變電土建工程結(jié)構(gòu)時(shí)，需要考慮逃生通道的設(shè)計(jì)和設(shè)置。逃生通道的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的形狀、高度、面積等因素，以確保人員在緊急情況下能夠及時(shí)、安全地撤離。

（5）抗震性能：輸變電土建工程結(jié)構(gòu)在地震等自然災(zāi)害作用下的抗震性能是評(píng)價(jià)其安全性的重要指標(biāo)。在設(shè)計(jì)輸變電土建工程結(jié)構(gòu)時(shí)，需要進(jìn)行抗震性能的分析和評(píng)估。抗震性能的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮土壤的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)的高度、地基的承載能力等因素。

綜上所述，在設(shè)計(jì)輸變電土建工程結(jié)構(gòu)時(shí)，需要對(duì)這些方面進(jìn)行詳細(xì)的分析和評(píng)估，以確保結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

2.2 輸變電土建工程結(jié)構(gòu)的耐久性評(píng)價(jià)內(nèi)容

如圖4所示，輸變電土建工程結(jié)構(gòu)的耐久性評(píng)價(jià)內(nèi)容包括抗腐蝕能力、氧化還原能力、適應(yīng)性能力和耐候性能力。

圖4 輸變電土建工程結(jié)構(gòu)的耐久性評(píng)價(jià)內(nèi)容

（1）抗腐蝕能力：輸變電土建工程結(jié)構(gòu)經(jīng)常暴露在外部環(huán)境中，如大氣、水、土壤等，因此其抗腐蝕能力是非常重要的。對(duì)于輸變電土建工程結(jié)構(gòu)，需要考慮其使用的材料、結(jié)構(gòu)形式以及所處的環(huán)境等因素，來(lái)評(píng)估其抗腐蝕能力。

（2）氧化還原能力：氧化還原能力是指材料在氧化還原反應(yīng)中抵抗氧化的能力。在輸變電土建工程結(jié)構(gòu)中，由于材料的不同，其氧化還原能力也會(huì)有所不同。對(duì)于某些材料，可以通過(guò)對(duì)其進(jìn)行氧化還原試驗(yàn)來(lái)評(píng)估其氧化還原能力。

（3）適應(yīng)性能力：輸變電土建工程結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性能力是指其能夠適應(yīng)不同環(huán)境條件的能力。對(duì)于輸變電土建工程結(jié)構(gòu)，需要考慮其在不同環(huán)境條件下的變形、撓性、穩(wěn)定性等性能，來(lái)評(píng)估其適應(yīng)性能力。

（4）耐候性能力：耐候性能力是指材料在長(zhǎng)期暴露于不同環(huán)境條件下，其性能保持不變或變化不明顯的能力。對(duì)于輸變電土建工程結(jié)構(gòu)，需要考慮其使用的材料、所處的環(huán)境等因素，來(lái)評(píng)估其耐候性能力。

3 輸變電土建工程結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性評(píng)價(jià)中的挑戰(zhàn)

3.1 工程環(huán)境的復(fù)雜性

輸變電土建工程結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性評(píng)價(jià)需要考慮到其所處的環(huán)境條件［2］。這些環(huán)境條件包括工程地點(diǎn)的地形、地貌、氣候、土壤、水文、電氣等因素。這些環(huán)境因素的復(fù)雜性會(huì)對(duì)工程結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性產(chǎn)生影響。例如，在地震、臺(tái)風(fēng)、洪水等自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，輸變電工程結(jié)構(gòu)需要能夠承受這些自然災(zāi)害的影響。

3.2 材料的變質(zhì)和老化

輸變電工程結(jié)構(gòu)所使用的材料包括金屬、非金屬、高分子材料等。這些材料的變質(zhì)和老化會(huì)對(duì)工程結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性產(chǎn)生不利影響。例如，金屬材料的腐蝕和疲勞損傷，非金屬材料的蠕變和斷裂，高分子材料的老化等。因此，在輸變電土建工程結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性評(píng)價(jià)中，需要考慮到材料的變質(zhì)和老化問(wèn)題，并采取相應(yīng)的措施來(lái)延長(zhǎng)材料的壽命。

3.3 設(shè)計(jì)施工及維護(hù)中的問(wèn)題

輸變電土建工程結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性評(píng)價(jià)還需要考慮到設(shè)計(jì)施工及維護(hù)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。例如，在施工過(guò)程中，由于工藝、材料等因素的影響，可能會(huì)導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)的變形、開(kāi)裂等問(wèn)題。在維護(hù)過(guò)程中，由于工程結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，可能會(huì)出現(xiàn)零部件的損傷、失效等問(wèn)題。因此，在輸變電土建工程結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性評(píng)價(jià)中，需要考慮到設(shè)計(jì)施工及維護(hù)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的解決方案。

4 應(yīng)對(duì)輸變電土建工程結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性挑戰(zhàn)的措施

4.1 強(qiáng)化設(shè)計(jì)審查和評(píng)估

首先，嚴(yán)格審查設(shè)計(jì)文件。在設(shè)計(jì)審查過(guò)程中，應(yīng)仔細(xì)檢查設(shè)計(jì)文件中的每個(gè)細(xì)節(jié)，包括土建工程結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。設(shè)計(jì)文件中的錯(cuò)誤和疏漏應(yīng)該及時(shí)發(fā)現(xiàn)并指出，以確保工程的安全性和耐久性。其次，進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估。在設(shè)計(jì)審查和評(píng)估的過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)土建工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性評(píng)估。安全性評(píng)估可以檢查結(jié)構(gòu)的承載能力、穩(wěn)定性和抗震性能等方面，以確保結(jié)構(gòu)的安全性。再次，進(jìn)行耐久性評(píng)估。耐久性評(píng)估可以檢查結(jié)構(gòu)的耐久性，包括抗腐蝕、防水、抗氧化等方面。對(duì)于易腐蝕和易氧化的構(gòu)件，應(yīng)該采取相應(yīng)的措施，以確保結(jié)構(gòu)的耐久性。最后，建立設(shè)計(jì)評(píng)估機(jī)制。為了確保設(shè)計(jì)審查和評(píng)估的質(zhì)量和有效性，應(yīng)該建立設(shè)計(jì)評(píng)估機(jī)制。設(shè)計(jì)評(píng)估機(jī)制可以對(duì)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行定期評(píng)估，以確保工程的安全性和耐久性。

4.2 嚴(yán)格材料和設(shè)備選擇

輸變電工程所使用的材料和設(shè)備必須具備足夠的強(qiáng)度、耐久性和穩(wěn)定性，以保證工程的質(zhì)量和安全性［3］。在進(jìn)行材料和設(shè)備選擇時(shí)，需要考慮以下幾個(gè)方面：

（1）強(qiáng)度和穩(wěn)定性：輸變電工程結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性必須能夠承受預(yù)期的負(fù)荷和壓力，同時(shí)保持穩(wěn)定和安全。因此，必須選擇具有足夠強(qiáng)度和穩(wěn)定性的材料和設(shè)備。

（2）耐久性：輸變電工程材料和設(shè)備必須能夠保持長(zhǎng)期的美觀和使用壽命，同時(shí)減少維護(hù)成本。因此，必須選擇具有足夠耐久性的材料和設(shè)備。

（3）溫度和濕度：輸變電工程結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境可能會(huì)受到溫度和濕度的影響，因此必須選擇能夠適應(yīng)這種環(huán)境的材料和設(shè)備。

（4）腐蝕和氧化：輸變電工程結(jié)構(gòu)可能會(huì)受到腐蝕和氧化的影響，因此必須選擇能夠抵抗這種影響的材料和設(shè)備。

4.3 加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和維護(hù)

（1）定期檢查：建立一個(gè)定期檢查系統(tǒng)，對(duì)土建工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行定期的監(jiān)測(cè)。這將有助于發(fā)現(xiàn)潛在的安全問(wèn)題，并及時(shí)采取措施進(jìn)行修復(fù)，防止問(wèn)題的進(jìn)一步惡化。

（2）損傷檢測(cè)：利用傳感器和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)土建工程結(jié)構(gòu)的損傷進(jìn)行檢測(cè)。這些損傷數(shù)據(jù)將有助于評(píng)估結(jié)構(gòu)的耐久性，以及確定何時(shí)進(jìn)行維修或更換。

（3）數(shù)據(jù)記錄：建立一個(gè)數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。這將成為評(píng)估結(jié)構(gòu)安全性和耐久性的重要依據(jù)，并為未來(lái)的維護(hù)和修復(fù)提供參考數(shù)據(jù)。

（4）預(yù)防性維護(hù)：根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和專家意見(jiàn)，制定一個(gè)預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃。這將確保在結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，能夠及時(shí)采取措施，保證工程的安全性和耐久性。

（5）定期評(píng)估：對(duì)土建工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行定期的評(píng)估，以確保其始終滿足安全性和耐久性的要求。這將有助于發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，并采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行修復(fù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

在輸變電土建工程中，結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性是至關(guān)重要的因素。這些工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)必須考慮到自然環(huán)境和工程荷載等因素，以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。通過(guò)全面的安全性與耐久性評(píng)價(jià)分析，可以優(yōu)化工程設(shè)計(jì)，提高結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，確保工程的安全運(yùn)行。因此，對(duì)于輸變電土建工程的安全性與耐久性評(píng)價(jià)分析，應(yīng)該充分考慮自然環(huán)境和工程荷載等因素，并采取相應(yīng)的措施以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。