装配式变电站土建设计探究

2019-02-22吕天舒伍书吟

中国设备工程 2019年3期

吕天舒，伍书吟

（营口电力勘察设计咨询有限公司，辽宁营口 115000）

传统意义上变电站的设计技术与施工模式会受到装配式变电站发展的影响。装配式的变电站在革新与发展过程中要遵循一定的设计标准、加工要求和技术指标，不断提高施工进度的完成效率和工程建设质量。

1 变电站的基本特点与模式

变电站一般都需要在大量资金投入的支持下运用先进的设备和仪器来提高变电站土建的技术含量、自动化程度和工程设计的精密程度。变电站在选择站址时需要根据土建设计要求和地区布局系统的实际需求，充分考虑区域内各种地质条件、地形特点的影响因素，也要考虑站址周边自然环境和气候条件是否符合变电站的建设要求，是否存在一定的环境破坏和自然灾害问题。此外，如果区域内设计的站内建筑物的种类较多，结构复杂，就需要按照实际情况设计变电站的出线规模、电压等级和设备的布局方式。

传统变电站从类型上来看有全户内、半户内安装式变电站、全户外安装式变电站、地下及半地下变电站等。以全户内、半户内变电站可以保证大部分电气设备甚至全部设备都能安装在室内，减少室外环境的干扰和影响。户外式变电站也需要设置较高的构架，保证各个电力设备之间能够保持较大的空间距离，满足电缆的连接需求。地下以及半地下的变电站能有效节约土地资源和空间。这种模式的变电站需要高额的建设费用与养护费用，通常只能在城市的发达商业或者发达城市的中心地区建设。不同类型和模式的变电站能够满足不同环境、不同资金条件、不同资源现状的要求，全面考虑各种气候、环境、施工人员等因素对变电站建设与应用的影响。

2 装配式的变电站具有的设计优点

2.1 质量较高、成本较低

传统的变电站具有较高的施工成本和施工风险，若监管不到位施工质量难以得到有效保障。装配式的变电站使用已经预制完成的建筑构件，这些构件交由专业的生产厂家进行标准化车间生产加工，在制作工艺和成品检验方面都能得到保障，不仅提高了建筑构件的使用质量，也避免了因环境变化而产生的构件加工问题，为变电站的设计和施工工程打好了基础。此外，构件预制的标准化流水加工大大提高了构件生产的效率，降低了生产成本和质量检验成本，充分使用预制构件能有效缩减施工工序，减少原材料的使用量与采购量，为减少施工管理的成本和提高工程效益提供了重要帮助。

2.2 施工效率高、工期较短

传统的变电站因为需要严格按照施工规范按部就班地开展施工工作，无法同时展开各项施工工作，这就使得仅仅在土建方面就需要很长的施工工期，有时甚至能达到整个变电站施工工期的一半以上。此外，传统的变电站在进行地基开挖、调整土方以及混凝土浇筑、保养等方面工作时需要耗费大量的时间，也可能会受天气变化的影响而产生施工困难，甚至可能因为恶劣天气的影响而导致工程停工。装配式的变电站可以同时进行多种施工工作，从而大大提高了施工效率。例如在调整施工现场的土方时，可以同时进行建筑构件的生产加工工作，两项工作互不影响与干扰。除此之外，装配式的变电站能够简化现场安装与焊接的复杂工序，提高施工的便捷性与高效性，从而在条件允许的情况下尽可能减少施工工期。工厂化、车间化的构件加工也能在一定程度上避免外部环境因素对施工建设的不利影响，如此也能间接实现缩减工期的作用。

2.3 节能效果好、可持续性能强

传统的变电站在进行土建工程时可能会严重破坏建筑的周边环境。传统变电站的土建需要大量的人工操作，并使用为数较多的工程机械设备与施工原材料，这就会大大提高材料加工场地和施工临建设施的数目，也就会产生大量的生活垃圾、建筑废料垃圾、施工废水、施工污水等，这不仅脱离了节能减排的施工要求，更对生态环境造成了破坏。装配式的变电站可以通过工厂化的预制施工简化繁琐的工程步骤，并减少人力资源、原材料资源和机械化设备的使用量，这就为变电站土建减少施工垃圾、废水、污水和占地空间提供了可能，有利于实现保护环境和节约能源的施工要求。另外一点是建筑物主体结构所使用的构件其寿命通常可以超过变电站的实际使用寿命，这不仅增加了实施可持续、可循环发展策略的可行性，更为推进我国装配式变电站向现代化、工业化、节能化、环境友好化方向转型发展增添了重要的助推动力。

3 装配式的变电站土建设计基本原则

在设计和优化装配式变电站的土建项目时，要根据智能化变电站的实际设计要求和标准配置主动遵循理念创新、技术创新的原则，不断促进变电站施工工程的技术革新和施工技艺发展，突出工业化施工的核心优势，不断进行优化和调整。一般而言，在变电站的土建设计工作中，要始终坚持可持续发展和节能减排、保护生态环保的施工理念，在充分保障施工安全性和可靠性的基础上，提高信息技术和数据分析的支持力度，在多种设计方案的对比分析中选择优化最佳设计，把变电站的建设目标作为周期成本中的最优组合，从而进行有针对性的优化设计与统筹管理，并采用标准化的生产和检验形式实现对施工工序的整体串联与统一控制。

4 装配式的变电站在土建设计中的构件设计要点

4.1 构架和支架的设计要点

一般来说，构、支架的通用基础是重力式的混凝土的杯形基础，对110kV以下装配式的变电站构架柱要采用混凝土的等径环形杆，构架横梁则为三角形的断面钢结构，而对于220kV以上的构架柱来说，则通常会使用多边形或者圆形的钢结构，构架的横梁是以等比的边角钢为主体的三角形钢结构。此外，构件的接头处应该使用螺栓相连，减少对构件防腐表层的长期磨损，防止工程施工现场发生火情火险。

4.2 装配式围墙的设计要点

装配式的变电站一般都会在其自身周围甚至高2米以上设置围墙。装配式的变电站通常采用复合砼预制板，其所使用的围墙需要每隔一段距离设置相应的构造柱，并使用预制的混凝土工字型异形柱，以此实现清水混凝土的实际外观效果。针对变电站围墙防水要求和防潮要求，在设计围墙时可以在相邻的异形柱之间装配厚度合适的混凝土壁板，并保证壁板具有一定的抗风抗震承载能力，还要保证在围墙板和槽口缝隙中间添加适当的水泥沙浆，以保证围墙的稳定性和可靠性。

4.3 装配式的变电站的防火墙设计要点

装配式变电站的防火墙在设计时要严格按照国家相关建设标准进行设计，保证防火墙具备足够的结构承载力和耐火极限。通常情况下，装配式变电站的防火墙会使用现浇的杯形基础，并在插入立柱以后用预先调制好的细石混凝土进行再次的灌浆填充，并采用包裹的方法保护钢柱两侧及顶部。

4.4 装配式的变电站的电缆沟设计要点

设计装配式的变电站的电缆沟需要符合标准化、工厂化的施工要求，选择合适的设计思维保证混凝土预制工作的顺利进行。此外，要充分考虑电缆沟的预制长度，并根据预制长度合理选择运输途径和安装形式，在控制好电缆沟自重的前提下，保证现场施工的便捷性和防水需求，适当使用密封胶对电缆沟单体之间的缝隙进行密封。另外也需要在预埋的沟壁扁钢之上焊接能起到实际作用的电缆支架，并在每个电缆沟单体的底部位置设置不同的汇水沟槽，从而保证沟底具有一定的排水和防潮能力，为工程建设减少积水影响。图1是电缆沟单侧支架的简易示意图。

图1 电缆沟（单侧支架）示意图

4.5 钢结构的设计要点

为了符合装配式建筑的核心设计理念，装配式的变电站建筑结构通常会采用钢结构，结构形式上一般使用钢框架或者门式钢架。变电站的结构钢框架通常是指房屋的横向与纵向两个方向都有框架用以承重与抵抗侧力的构件所组成的一种结构体系。这种体系可以对结构进行分层装配，其构件能突显出装配化、标准化和定型化的特点，这种体系具有受力比较明确、制作和安装简便、布置灵活、施工建设效率高等优点。