变电站土建设计与施工

[摘 要]本文主要从负荷分布、网络结构、分区供电及提高系统运行的安全稳定性等方面,对变电站系统规划作了详细的分析,规划满足变电站建设与发展的要求.变电站建设是一个庞大的施工工程,变电站建设质量的好坏直接影响到基建移交生产的达标工作,上乘的建设质量可以显著减低变电站投产后的运行成本.所以,变电站土建设计对未来变电站可持续发展具有重要的指导作用.

[关 键 词]变电站；土建设计；建筑结构

一、变电站土建设计的初步阶段

初步阶段设计,主要对确定的站址位置从总平面及竖向布置及挖填方量、挡土墙、边坡、建筑、结构、基础、道路、上下水等不同设计方案比较后提供经济合理的方案,确定站址最终征地面积,一般要求设计二个或二个以上方案比较合理.

1、总平面布置.主要从进出线、道路接口、排水接口、安全距离、消防、运输方面进行优化.根据规范、规程对已确定规模的各建构筑物合理布置,尽量合并共用设施,减少道路占地面积,尽量向空中发展,使平面布置更加紧凑,节约用地.例如：电容器室和配电室合建为一字型,可以取消消防间距.配电室、电容器室、主控制室合为一体,减少占地,也无须考虑建筑物之间消防间距.进出线构架由单跨做成连续跨等.

2、竖向布置.无论平坡式还是阶梯式布置,必须尽量利用原有地形,使场地平整挖填方较小,减少不必要的开挖量,同时从环保角度考虑,也可减少对生态自然和植被影响.根据站址位置地形高差大小,确定采用阶梯式或平坡式布置,降低平整场地和基础费用,设计中土方平整应考虑基坑开挖土石方、边坡、挡土墙及主变压器油坑、构支架基础、电缆沟、排水沟（管）等开挖量.阶梯式布置两平面高差最好不大于3.5m,便于满足站内道路连接坡度.对于地形较平坦的站址,采用平坡式设计,坡度尽量与原地形一致,考虑场地排水,坡度不小于0.5%.

3、挡土墙和边坡.挖填方量变化微小的条件下,挡土墙高度越小越好,高度低于6.0m挡土墙是比较经济节约,高度超过8.0m,一般采用钢筋混凝土悬臂式或衡重式挡土墙.经过平面和竖向优化后,再根据不同地质条件和用途选择不同的断面形式；根据土质边坡的允许值,确定边坡的开挖坡度,在满足边坡稳定性的条件下,尽量使坡度大些（即更陡）,这样既减少边坡土方开挖量,减少占地,也减轻对当地的生态自然和植被的破坏.

4、建筑结构.根据变电站设计规模确定建筑面积,尽量在满足使用功能要求时,减少不必要的附属面积.根据现有规范,多层建筑层高超过3.6m,砖混结构已不满足抗震要求.建议电容器室、配电室、主控制室等房间尽量采综合建一栋楼房比较合理,降低单位建筑面积造价,宜采用框架结构,形成大空间,便于电气设备布置,且节约占地面积.也节约房屋间消防间距面积,从而节约造价.

二、变电站建筑物的施工设计

1、外观施工设计

变电站由开关室、主变间、散热器间、GIS间组成,其中开关室为地上三层,其余均为单层建筑,主要厂房可以设在地下夹层.由于变电站处于城市繁华区,变电站设计不仅要考虑自身特点,还应与周围建筑物融合协调.因此注重变电站形体的设计是非常必要的,因为这些位置是变电站与周围环境的接触面.

2、内部施工设计

所有变电站内主要建筑物均采用现浇钢筋砼框架结构,筏板基础,抗震设防烈度为8°,抗震等级为二级,内外墙采用陶粒砼空心砌块填充,地下夹角层采用Mm10机砖,M7.5水泥砂浆砌筑,事故油池采用钢筋砼结构.为了考虑变电站对防水有较高的要求,一般采用了氯磺化聚乙烯防水卷材,重点控制卷材的搭接部位,用手压锟压合加固,嵌缝部位无空隙,确保防水质量无渗漏.

1）平面布局

合理、紧凑的平面布置是节省变电站占地面积的关键.为了达到既方便变电站的电气施工、运行、检修,又争取压缩占地面积的目的,在平面布置时可设法将设备的运输、吊装通道及建筑物的出入口集中布置在主变压器侧.所区内尽可能设2个出入口,一为主入口,另一为紧急消防出口.道路优先采用L型或U型.如受城市规划等条件限制,变电站只能设一个出入口时,可考虑布置环形道路.

2）设备搬运、吊装问题

户内变电站占地面积较小,设备多为户内层叠布置,搬运、就位较户外变电站难度大,如何根据设备的特点,合理布置柱网、灵活设置吊装平台和恰当地预埋吊钩、拉环,使设备安装检修更为简单方便,是变电站建筑设计不容忽视的问题.

3）防噪问题

户内变电站应合理地规划布局,优化通风设计,减少噪声污染,要从源头上控制噪声,如选用低噪声的电气设备和通风设备.

主变室应采用自然通风方式,主变基础用架空框架支承,提高底部层高,以加大进风口面积,在进风口设置消音百页窗.屋顶排风窗两侧应设置封闭挡风板,防止风直接吹进天窗,造成气流倒灌,影响自然通风效果.在条件许可范围内,变电站主变侧宜种植高大乔木作为绿化隔离带,使之起到隔声屏障作用.

3、装饰施工设计

设备房间采用丙级钢制防火门,普通办公房间内门采用木门、外门采用铝合金玻璃门.窗户采用银白色铝合金框白玻璃窗.主控室及通讯室采用塑料抗静电地板,其他设备房间采用现制磨石地面,普通房间地面采用地砖.设备间为普通白色涂料,主控室及办公室、值班室采用立邦漆涂料墙面,厕所、厨房墙面磁砖到顶.设备房间均不吊顶,采用涂料喷漆,其余办公房、门厅、休息室采用纸面石膏板吊顶,浴室、厨房采用PVC板顶棚.

三、采暖、通风、上下水及照明的施工设计

1、采暖、通风、上下水

(1)热力工程:因本站为无人值班站,故房间采用空调取暖.(2)给水工程:给水水源接变电站附近的市政管网,管径DN100.(3)雨污水工程:主厂房下水排入2#砖砌化粪池,管径DN200,下水总管排入变电站附近市政污水管线,站内做有组织排水,管径DN300,排入变电站附近市政雨水管网.(4)通风工程:变压器间采用自然通风和机械通风相结合的方式,每个变压器单元设进出风百叶窗和轴流风机,利用高差和机械排风散热.电容器室、所内变室每间在外墙安装进风百叶窗和轴流内机,利用机械通风散热.10kV开关室、GIS间、电缆夹层设事故轴流风机,进风百叶窗,利用机械、自然通风散热.

2、照明设计

(1)动力系统:变电站内动力及照明用电电压为380V/220V,采用三相五线供电.GIS、10kV开关室分别设置动力检修电源箱.(2)照明系统:照明电压为380V/220V,灯头电压为220V,电缆夹层电压为380V/220V/24V.各层的照明电源由总配电箱引来,总电源由主控室所内盘引来,采用三相五线供电.(3)事故照明系统:事故照明为直流电源,由主控室直流盘引来,并设专用照明配电箱,在走廓等主要通道,主控室、值班室、110kV设备间安装事故照明.

四、变电站土建设计过程中应注意的问题

1、变电站土建设计结构安全性

结构安全性是指各种作用下结构防止破坏倒塌、保护人员不受伤害的能力.结构工程的安全性主要决定于结构的设计与施工水准,也与结构的正确使用（维护、检测）有关,而这些又与土建法规和技术标准的合理设置及运用相关联.对结构工程的设计而言,结构的安全性主要体现在结构构件承载能力的安全性、结构的整体牢固性和结构的耐久性等几个方面.

2、变电站土建设计中的防火

变电站的火灾事故绝大部分是由电气设备特别是带油设备所引起的,这类火灾用水扑救的作用不大.电缆是容易燃烧引起火灾的物体,在站内其分布较广,采用固定灭火设施来应对由电缆起火引起的火灾不太经济,也不现实.所以,电缆消防应采用的主要措施是分隔及阻燃.变压器是变电站内最重要的设备,防火要求更高,应在设计中加以重视.国家规范规定,主变压器对主要生产建（构）筑物及屋外配电装置最小防火安全距离要求不得小于10m.设计人员在设计过程中要严格检查主变压器之间、主变压器与其他充油设备以及主变压器与建筑物之间的距离,当防火净距小于规范要求时,就应在设置防火隔墙,同时防火墙的耐火极限需达到《火力发电厂与变电站设计防火规范》规定的具体时限.

3、变电站土建设计中的外观及绿化

由于户内型变电站在地处城市中,怎样使变电站的外观和绿化适应现代城市面貌是当前的时代要求,因此注重建筑形体的设计和绿化是非常必要的.在土建工程设计中,应将变电站尽量建筑得整齐有序,与周围建筑物融为整体.同时,在尊重整体格局的前提下,还可以考虑将变电站设计成为有个性、富有时代感的城市型变电站.采用集中绿化区和利用边角地带绿化的方法,尽量提高绿化率.

[3]谭坤明.浅析变电站电气安装与土建施工的配合[J].中国科技信息,2009,(5).