常宁220 kV变电站的竖向布置设计

2014-03-05柳灿曾琰陈可人

湖南电力 2014年2期

关键词：常宁配电装置站址

柳灿，曾琰，陈可人

(湖南省电力勘测设计院，湖南长沙 410007）

常宁220 kV变电站的竖向布置设计

Changning 220 kV substation vertical layout

柳灿，曾琰，陈可人

(湖南省电力勘测设计院，湖南长沙 410007）

结合常宁220 kV变电站工程实例，为了尽可能地维持站址原貌，竖向设计采用放坡式布置，在建设环境友好型变电站方面进行了有益的探索。

环境友好型变电站;竖向设计放坡式布置;原始地貌布置;保护环境

变电站竖向布置的目的是要妥善解决总平面布置中各种具体地形地貌与工艺布置的关系，竖向设计一方面强调土石方综合平衡，另一方面也强调位于山区、丘陵地区的变电站尽量避免深挖厚填〔1〕。

变电站的竖向设计常规采用平坡式或阶梯式布置〔2〕，站区场地进行平整后再布置建构筑物和电气设备，而湖南省多属丘陵地貌，变电站一般布置在山区或丘陵地区，按常规方法设计，对山体的破坏较大，给山体的稳定带来影响，对水土保持破坏较大，给环境造成影响。

随着国网公司“两型一化”变电站设计导则的发布〔3〕，变电站的设计更加强调生产活动对自然生态环境的影响，“两型一化”变电站建设要以人为本，尽可能实现环境友好。常宁220 kV变电站的设计改变了传统思路，强调保护环境，采用放坡式布置，减少了土石方的开挖，基本维持了站址原貌。

1 设计简介

常宁变站址呈丘陵地貌，占地为一个大山包，中部高，四周低，自然地面高差较大，自然标高约84.62～101.66 m，最大高差达 17.04 m，山坡上为油茶林，山坡下为旱土。

该变电站为常规户外布置方案，结合电气工艺，对同一总平面布置方案，在竖向设计上提出了常规布置及放坡式布置2种方案。

常规布置采用平坡式布置。由于站址地势较高，自然地形坡度较大，为避免产生较高的挖、填方边坡以及合理设计进站道路坡度，场地标高拟定为95.6 m，这样确定，进站道路坡度在6%以内，场地土方挖填自然平衡，由于场地中间高四周低，站区边界大部分为填方区，站区西北部、西侧、南侧形成了较深的填方区，最深处达8.0 m左右，支挡处理工程量比较大，站区西北部、西侧、西南部较深的填方区需进行地基处理。

按常规竖向布置方法设计，场平、支挡及地基处理的费用较高，为了满足国家电网公司提出的建设“资源节约型、环境友好型”变电站的要求，经过充分研究站址地形，选择一种与地形结合较好的竖向布置方式，以场地土方挖填自然平衡为前提，达到降低挡土墙高度，减少土石方量，方便地基处理，减少围墙外护坡和占地面积的目的，对常规布置进行了竖向设计创新，形成具有本站特点的放坡布置。

结合总平面布置调整落点，将场地划分为3个大的区域。220 kV配电装置、110 kV配电装置分别位于站区内山包的东西向山坡，在进行竖向设计时，考虑沿垂直于母线方向放坡，这2部分顺应自然坡度设计成分别向东西方向放坡，中部区域的主变场地考虑到安装运行的方便，设计为平坡布置。这样，110 kV配电装置西侧场地基本平行于等高线，设计标高定为自然地面标高92.5 m，220 kV配电装置东侧场地设计标高定为95.0 m，主变场地设计标高定为98.25 m，全站场平设计标高为90.7～98.25 m，与自然地面标高相差不大，通过土方计算，综合考虑土方挖填自然平衡，西侧110 kV配电装置区域顺着自然地形向西以15.97%的坡度放坡，东侧220 kV配电装置区域顺着自然地形向东以6.13%的坡度放坡，中部区域的主变场地为平坡，在东西向放坡的基础上考虑靠南、北侧36.0 m处分别向南北以5.0%的坡度放坡，放坡式布置如图1。这样的竖向布置比较符合原始地形地貌，挖方、填方工程量大大减少，填方区域最深处控制在4.5 m以内，场地内无需桩基处理，支挡处理工程量、地基处理工程量大大减少，经济效果非常明显。

图1 放坡式总平面布置

竖向布置在同一地形位置分别采用平坡式和放坡式布置，区域地形平面图如图2，通过站址区域的典型地表剖面图 (如图3)，可以看出，放坡式竖向设计标高和地面等高线基本吻合，这样布置对当地的地形地貌的破坏降至最低，尽量确保了站址周围水土、植被不受影响，同时减少了占地面积，符合“两型一化”导则要求。

图2 站址区域地形平面图

图3 典型地表剖面图

经计算，2个方案的占地、土方、挡土墙、边坡、地基处理等工程量见表1。

表1 竖向布置方案技术比较表

通过竖向布置设计的优化，放坡布置在占地、土方、挡土墙、地基处理、护坡等工程量方面均有较大幅度的降低，比常规布置节省投资约225.88万元，考虑由于场地放坡需特殊处理引起的工程量增加，此部分费用约为6.81万元，实际节省投资约219万元，经济效益非常明显，本工程最终的竖向布置设计确定为顺应自然地形的放坡布置。图4为建成后的常宁220 kV变电站。

图4 建成后的常宁220 kV变电站

2 设计时需注意的问题

该变电站的竖向设计采用放坡式布置最大程度地利用了地形，节约了投资，但应注意处理几个问题:①建筑物及构支架的布置，如何满足带电距离的要求。②场地排水的设计。③施工过程中水土的保持措施。④施工组织措施的编写。⑤如何满足运行维护要求。

在竖向设计采用放坡式布置的前提下，首要保证的是满足电气设备带电距离的要求，结合地形特点，构架受力及防雷等多方面的因素，调整了站内构架高度及导线型号，采取了一系列的创新设计，配电装置构架采用的是预应力环形杆，为了保证配电装置的母线和出线在一个高度上，采取了将构架基础设计成高杯口基础形式，既保证了带电距离要求，又使构架根开一致，方便了施工。

采用放坡式布置的变电站要考虑雨水顺应地势收集，沿站区围墙内侧的四周设排水渠，尽量减小施工时降雨所带走的泥沙对周边环境的影响，在排水渠终点处设沉砂池，站内雨水顺畅地沿地形坡度流入四周排水渠，通过沉砂池处理后，排入站外雨水管。

因110 kV配电装置的场地内坡度近16%，考虑施工过程中降雨对坡面的冲刷，设计对施工过程中的水土保持提出了要求，“三通一平”施工时站区的表土全部剥离，为防止表土剥离后，裸露场地的水土流失，在裸露的空地采用防雨布临时覆盖。配电装置区域及建筑物四周都存在空坪隙地，设计要求在这些空地进行一般绿化，减少施工期间的水土流失量。通过对水土保持监测，坡面土壤侵蚀模数小于常规布置变电站坡面，减小了水土流失。

放坡式布置的变电站比常规平坡式布置的变电站施工会增加一些难度，变电站场平后形状像一个山包，中间高，四周低。应选择塔式起重机作为主要机械，地面以上的运输及构件安装均由起重机进行，这样既可提高设备利用率，又可提高施工效率和加快进度。

为了满足变电站建成后运行和维护要求，在坡度较大的道路加大了转弯半径和道路宽度，同时为了防止雨雪天气道路湿滑影响，在东西坡度较大的道路设热熔性标线减速带;配电装置坡度较大的区域，为了防止沟盖板起揭困难，与场地放坡方向平行的电缆沟的沟盖板设置了定位装置，使沟盖板不会滑移;另外在沟盖板表面预留了突出的小棱，以防行走在盖板上打滑;操作小道在配电装置场地坡度较大区域则设计成平台型式。