装配式变电站土建设计探究

白秀梅 张晓妍 聂建春 邬超慧

【摘  要】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。

【关键词】装配式;变电站;土建设计;分析

1导言

装配式建筑，是指建筑的大部分部件部品先在工厂生产预制，再运到施工现场进行组装的建设模式。预制装配式建筑改变了传统的建筑模式，大大减少了现场的作业量，有助于提高建筑质量、缩减建设工期、实现节能环保。推动装配式变电站的实施，将有利于显著提高变电站的建设效率、提升变电站的工程质量，有助于提高电网建设能力。

2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。

3装配式建筑物结构选型

3.1装配式混凝土结构简介

装配式混凝土结构是指在工厂预制混凝土构件，运到施工现场装配的混凝土结构类房屋建筑。装配式混凝土结构对节点连接的要求非常高，处理稍有不慎可能导致灾难性后果。在变电站的建设中，装配式混凝土结构尚处于研究阶段。

3.2装配式钢结构简介

预制装配式钢结构是指建筑的结构系统是由钢构件组成的结构体系。钢结构本身就是天然的装配式建筑，通过在钢构厂制作好钢柱、钢梁等构件再运到现场进行节点安装。钢结构相对混凝土建筑比重轻，且便于运输、吊装，可大大减少基础造价，缩短制作周期、抗震性能高，可回收利用，适用于跨度大高度高承重结构，适合变电站的使用要求，所以已建成的装配式变电站大多为钢结构。

4装配式变电站的特点

装配式变电站具有施工周期短、成品質量高和环境保护效益好的特点。一是施工周期短。在装配式变电站工程施工中，多个施工工序可以同时进行，同时现场预制安装、焊接施工方式便捷，能够有效缩短施工时间，提升施工进度。通过应用模块化生产方式，能够有效减少外部制约因素的影响，间接缩短工期。二是成品质量高。装配式变电站主要建筑构件均应用预制构件，通过标准化生产厂家进行加工，不仅制作环境优良，而且制作工艺成熟，对于成品质量检测也比较规范，因此能够有效提升成品生产质量。另外，预制厂家生产过程流水化，因此构件的生产和质量检验成本比较低。三是环境保护效益好。装配式变电站采用工厂生产方式，现场施工工序较少，对于施工材料、机械设备和人工费用的需求也比较少，同时占地面积小，垃圾、污水的排放量大大降低，环境保护效益好。此外，与传统的变电站相比，装配式变电站主体结构体系的使用寿命比较长，可以循环持续使用，加大了变电站的可持续性。

5装配式的变电站在土建设计中的构件设计要点

5.1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。

5.2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。

5.3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。

5.4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。

5.5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。

6结论

变电站项目的装配化设计将会改变变电站电气布局、土建设计和施工模式，尤其适合于解决城市变电站建设普遍面临用地紧张、施工场地狭小等问题。采用钢结构和成品围护作为新型变电站项目高效、标准、节能、环保的建造新模式，有助于解决电网建设所面临的项目分布量大面广，工期紧张，建设人工费用高和政策处理困难等现状。随着装配式技术的不断成熟，装配式变电站将是未来变电站发展的新趋势。

参考文献：

[1]孔宪扬，李仲元.装配式变电站建筑物土建设计探讨[J].居业，2018（12）：79-81.

[2]刘兴超，钟情，张俊杰.装配式建设在变电站土建设计中的运用及思考[J].工程技术研究，2018（06）：221-223.

[3]吕娜娜，黄罡，邓旭坚，侯光荣，谢杰光.预制装配式220 kV变电站土建设计[J].农村电气化，2017（09）：10-12.

[4]胡勇.刍议装配式变电站的土建设计分析[J].低碳世界，2017（15）：86-87.

[5]赵景，雷恒庶.装配式变电站的发展及土建设计研究[J].云南水力发电，2016，32（05）：104-105.

[6]徐峰.装配式变电站的发展及土建设计[J].科技传播，2010（09）：86-87.

（作者单位：内蒙古电力经济技术研究院）