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變電站土建工程設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化論文
【摘要】變電站建設(shè)土建工程設(shè)計(jì)方案，對(duì)于整體工程的后續(xù)施工規(guī)劃來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的依據(jù)。本文針對(duì)變電站的土建設(shè)計(jì)的幾個(gè)方面進(jìn)行了總結(jié)，并提出優(yōu)化意見(jiàn)，結(jié)合工程實(shí)際，闡述了各個(gè)階段的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容，以供參考�！娟P(guān)鍵詞】變電站；土建工程；設(shè)計(jì)方案
【中圖分類(lèi)號(hào)】TM63【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】2095-2066（2015）32-0020-02
作者簡(jiǎn)介：余繼興（1980-），男，工程師，碩士，主要從事變電工程土建設(shè)計(jì)工作
1引言
我國(guó)當(dāng)前使用的傳統(tǒng)變電站逐漸難以滿足不斷發(fā)展的用電需求，必須通過(guò)必要的改進(jìn)、升級(jí)和重建。變電站的土建設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，需要重視施工前的設(shè)計(jì)階段工作，其中包括前期地址選擇、可行性研究、初步設(shè)計(jì)以及具體施工圖設(shè)計(jì)等，注意考慮到防火、防噪音等特殊因素，才能為后期的變電站建設(shè)提供基本保證。
2變電站土建工程設(shè)計(jì)方案要點(diǎn)
2.1選址階段
變電站的設(shè)計(jì)目標(biāo)是為了解決電力的供應(yīng)問(wèn)題而建設(shè)的，因此變電站的位置必須靠近負(fù)荷中心，但是在實(shí)際的操作過(guò)程中，往往會(huì)存在許多因素在左右著變電站的選址，是需要進(jìn)行慎重考慮的。
�。�1）從保護(hù)耕地的基本國(guó)策出發(fā)，變電站的位置不宜占用農(nóng)田，特別是那種經(jīng)濟(jì)效益好的良田，而應(yīng)該選用荒地或者是土質(zhì)不好的劣地。
�。�2）從城鎮(zhèn)化建設(shè)的大局進(jìn)行出發(fā)，變電站的位置應(yīng)該盡量避免與城市的規(guī)劃建設(shè)相沖突，并且應(yīng)該注意要避開(kāi)在規(guī)劃中的主要的交通干道例如高速公路以及高鐵線路等。
�。�3）從保障安全上講，變電站的位置周邊最好不要有軍用設(shè)置。通信設(shè)施等敏感的設(shè)備。另外還應(yīng)該遠(yuǎn)離風(fēng)景區(qū)、陵園等等。因?yàn)槿菀讓?duì)這些地方造成環(huán)境影響。
�。�4）變電站建設(shè)作為一項(xiàng)大的工程，因此會(huì)涉及很多類(lèi)大型的設(shè)備，所以變電站的位置所處的交通狀況應(yīng)該良好。
�。�5）為了減少一些不可抗力因素的襲擾，變電站的位置應(yīng)該避開(kāi)不良地質(zhì)構(gòu)造帶以及礦產(chǎn)開(kāi)采的地帶和地勢(shì)低洼處。
�。�6）變電站的位置綜合考慮出線條件，出線應(yīng)該避開(kāi)大跨越、穿越人口密集區(qū)以及線路的交叉和觀景走廊等情況的出現(xiàn)。
2.2土建設(shè)計(jì)方案可行性研究
對(duì)于變電站土建工程設(shè)方案的可行性研究，主要可以從以下幾個(gè)方面著手：
（1）工程占地面積設(shè)計(jì)。由電氣專(zhuān)業(yè)根據(jù)系統(tǒng)要求確定主變?nèi)萘�、臺(tái)數(shù)以及出線回?cái)?shù)。在此基礎(chǔ)上，合理布置各建構(gòu)筑物單元，使變電站內(nèi)不同電壓等級(jí)配電裝置場(chǎng)地、主變場(chǎng)地、電容電抗器場(chǎng)地、控制室以及高壓室在滿足功能及規(guī)范規(guī)定的間距要求下，盡可能緊湊；合理組織交通。根據(jù)不同電壓等級(jí)變電站布置主變運(yùn)輸?shù)缆�，消防環(huán)道，相間道路等，盡量減少道路用地面積。一般主變布置在站區(qū)中央，主控室布置在站區(qū)中部靠近大門(mén)位置，高、低電壓等級(jí)配電裝置場(chǎng)地分列于站區(qū)兩側(cè)，高壓室及站用變與主變相鄰布置，電容電抗器、消防間、事故油池布置在主變周邊，當(dāng)主變之間或主變與其他建構(gòu)筑物間距不滿足防火要求時(shí)，可用防火墻將其隔開(kāi)。
�。�2）施工位置選擇設(shè)計(jì)。位置選擇需要全面綜合考慮，不僅要考慮負(fù)荷量，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)還要考慮征地情況，城鄉(xiāng)規(guī)劃。要做到減少土石方量，盡量不占經(jīng)濟(jì)效益較高的土地，而占用荒地或坡地。要做到盡量配合規(guī)劃部門(mén)和城鄉(xiāng)管理部門(mén)的統(tǒng)一規(guī)劃，避免相互交叉的架空線路。此外，站址要靠近負(fù)荷中心，且要方便利用一些基礎(chǔ)設(shè)施，地勢(shì)平坦利于運(yùn)輸。
（3）地下情況處理方案。設(shè)計(jì)方案的可行性研究中，還需要了解建設(shè)變電站位置的地下情況，如果地下存在防空洞、滑坡、要塞管道或回填區(qū)等，應(yīng)當(dāng)盡量避開(kāi)。例如：某縣變電站，在對(duì)選址處進(jìn)行可行性研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)地下是雜土回填區(qū)，以前發(fā)生過(guò)坍塌，不僅如此地下還深埋著主要污水管道，因?yàn)橐鉀Q這些問(wèn)題所需要的費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)算，最終決定另尋合適的地址。
2.3初步設(shè)計(jì)階段
變電站土建的設(shè)計(jì)階段主要有以下幾個(gè)要點(diǎn)。
2.3.1變電站的布置設(shè)計(jì)
�。�1）總平面布置對(duì)于工程的總平面布置，需要依照國(guó)家相關(guān)規(guī)定，遵循電力系統(tǒng)的規(guī)程，優(yōu)化周邊道路運(yùn)輸，著力于引接、進(jìn)出線位置，關(guān)注安全距離，對(duì)已確認(rèn)規(guī)模的建筑物進(jìn)行合理安排，盡可能少占平面用地。（2）豎向布置變電站豎向布置可采用平坡式或階梯式，平坡式布置能較便捷地布置個(gè)建構(gòu)筑物單元，便于道路的布置及排水的組織，并能減少?lài)鷫?nèi)的占地面積。階梯式布置相比較于平坡式布置，能減少站區(qū)總用地、土方、邊坡?lián)鯄�、地基處理的工程量。�?dāng)站址原始地形較平緩時(shí)，優(yōu)先考慮平坡式布置。當(dāng)站址原始地形高差較大，可考慮階梯式布置，以減少變電站的總投資。
2.3.2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
�、俳ㄖ踩栽O(shè)計(jì)。如果想要保證土建構(gòu)件安全性，需要嚴(yán)格地規(guī)定結(jié)構(gòu)荷載量，認(rèn)真確定材料強(qiáng)度、荷載分項(xiàng)系數(shù)大小等，另外還要求保證標(biāo)準(zhǔn)荷載下具備的安全度；②建筑的牢固性設(shè)計(jì)。要求建筑在發(fā)生局部破損時(shí)不會(huì)引發(fā)大面積坍塌，來(lái)減小災(zāi)難損失；③建筑的耐久性設(shè)計(jì)。要使建筑能夠在荷載壓力作用下，能夠持久耐用，尤其是在應(yīng)對(duì)混凝土的腐蝕的情況，更要做到較大的耐用性。
2.3.3施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段
施工圖紙的設(shè)計(jì)是十分復(fù)雜的因?yàn)槠鋵?zhuān)業(yè)的交叉多，因此必須處理好結(jié)構(gòu)、給排水、建筑以及暖通之間的交界處的矛盾，為此應(yīng)該注意以下的要點(diǎn)：①制定不同專(zhuān)業(yè)之間資料的交互制度，從而促進(jìn)專(zhuān)業(yè)之間能夠有效的溝通；②使用標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)，從而使得設(shè)計(jì)風(fēng)格相對(duì)固定；③制定信息反饋制度，能夠及時(shí)的收集到工程中的問(wèn)題并且不斷的完善標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)；④對(duì)總平面的布置以及主要建筑物的平面布置圖應(yīng)堅(jiān)決執(zhí)行會(huì)審制度，從而防止重大失誤的出現(xiàn)。
3變電站土建設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化案例分析
3.1變電站土建部分工程概況分析
某110kV變電站的建設(shè)，考慮到供電范圍主要是建設(shè)片區(qū)的工廠、企業(yè)等的用電需求，因此，該站址的選擇應(yīng)當(dāng)滿足位于負(fù)荷中心的基本要求；另外，需要與周邊的其他110kV變電站遙相呼應(yīng)，從而在滿足分區(qū)供電規(guī)劃要求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)變電站之間10kV配電網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)絡(luò)及轉(zhuǎn)供電，大大提高該地區(qū)的供電可靠性。
3.2土建部分方案優(yōu)化研究
根據(jù)該變電站對(duì)于站址的總體規(guī)劃，以及對(duì)電氣工藝的具體要求，決定采用半戶內(nèi)型的布置設(shè)計(jì)方案，其中的110kV設(shè)備采用GIS設(shè)備為本站主推薦方案。
3.2.1建筑分析
①功能布置設(shè)計(jì)。工程中的變配電裝置樓，其總面積約為1040.0m2。一層的建筑面積550.0m2，層高5.0m，布置l0kV配電裝置室，電容器室，安全工具間，消防器材間，警衛(wèi)室等；二層建筑面積490.0m2，層高4.0m，布置二次設(shè)備室，接地變室，備品備件室，110kVGIS配電室（該室層高8.1m）；②建筑裝飾配電裝置樓屋面采用平屋面，防水等級(jí)為二級(jí)，一道2厚聚氨醋防水涂膜，一層3厚高分子防水卷材，并做保溫隔熱層；③門(mén)窗除衛(wèi)生間采用鋁合金門(mén)外，其余房間均采用乙級(jí)鋼質(zhì)防火門(mén)或變壓器室鋼門(mén)窗戶均采用鋁合金窗，靠?jī)?nèi)側(cè)安裝，玻璃為無(wú)色浮法中空玻璃（5+9+5mm）；④一層窗戶設(shè)鋼護(hù)窗。
3.2.2結(jié)構(gòu)分析
對(duì)于該建筑結(jié)構(gòu)的擬建場(chǎng)地，設(shè)計(jì)其具備的抗震設(shè)防烈度達(dá)到Ⅶ度，并設(shè)計(jì)建筑場(chǎng)地類(lèi)別屬二類(lèi)，場(chǎng)地特征周期為0.40s，主控配電樓為地上2層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)尺寸以10m×5.4m，5m×5.4m為主，跨度滿足電氣工藝要求。對(duì)于地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，在場(chǎng)地的西半段，利用天然地基，運(yùn)用粉質(zhì)粘土作為持力層?xùn)|半段主控樓、消防水池及水泵房、避雷針下部采用粉質(zhì)粘土換填，換填深度3m，分層壓買(mǎi)，壓買(mǎi)系數(shù)不小于0.94綜合考慮各種因素，優(yōu)先選用方案主控配電樓采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約2m，以天然地基為持力層。
3.3具體設(shè)計(jì)要點(diǎn)
3.3.1通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)
不經(jīng)常有人值班的空調(diào)房相關(guān)設(shè)計(jì)，需要依據(jù)《火力發(fā)電廠采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)技術(shù)規(guī)程》（DL/T5035-2006）要求，夏季計(jì)算溫度不宜高于32℃，屋內(nèi)配電裝置的夏季室溫不宜超過(guò)40℃，變壓器室室溫不超過(guò)45℃，電抗器室室溫不超過(guò)55℃通風(fēng)設(shè)備應(yīng)符合《公用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189-2005）。
3.3.2給排水分析
�、俳o水系統(tǒng)。采用打井取水作為供水水源，水質(zhì)需滿足現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，本變電站日常用水僅為值班室生活用水，最大日用水量按3.0t考慮，室外消防用水量不小于25L/s，室內(nèi)消防用水量不小于10L/s。工藝流程采用生活用水：打井取地下水-水泵-屋頂水箱-生活用水點(diǎn)消防用水；打井取地下水-消防水池-水泵-用水點(diǎn)；②排水系統(tǒng)。站區(qū)排水采用雨污分流，雨水通過(guò)雨水口和雨水管道收集后，排入市政雨水管；生活污水通過(guò)污水排水管道收集至化糞池，再接入市政污水管；③排油系統(tǒng)。工程最終規(guī)模安裝3臺(tái)50MVA主變壓器，單臺(tái)主變參考油量18t，在站區(qū)西側(cè)設(shè)置一座容量為15m3的油水分離式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)事故貯油池，主變油坑用DN150鍍鋅鋼管與貯油池聯(lián)接，貯油池的放空和清淤臨時(shí)用潛水泵抽吸，事故油經(jīng)油水分離后回收。
3.3.3防火設(shè)計(jì)
為主控配電樓設(shè)計(jì)設(shè)置一套火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。另外，所有孔洞進(jìn)行防火封堵，擬采用防火板及防火堵泥等材料室內(nèi)外消防用水量總和不小于35L/s，利用打井取水作為消防水源，在站內(nèi)東側(cè)設(shè)消防水池貯水。根據(jù)規(guī)范要求，火災(zāi)持續(xù)時(shí)間按3h考慮，設(shè)置有效容積378m3消防水池，室外消防用水配備一組消防泵與穩(wěn)壓泵，設(shè)置2個(gè)室外消火栓（型號(hào)SS100/65~1.6），形成環(huán)網(wǎng)；室內(nèi)設(shè)環(huán)狀消防管網(wǎng)，從室內(nèi)消防泵引出，配電樓屋頂設(shè)6m3水箱供室內(nèi)火災(zāi)前10min的消防用水量。化學(xué)滅火器擬采用磷酸按鹽手提式干粉滅火器消防。因是無(wú)人值班，為便于監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情，建筑物內(nèi)均設(shè)置火災(zāi)探測(cè)器，并將信號(hào)送至地調(diào)及警衛(wèi)室，警衛(wèi)室內(nèi)設(shè)置一臺(tái)火災(zāi)報(bào)警器，發(fā)生火警時(shí)，由門(mén)衛(wèi)負(fù)責(zé)操作滅火裝置�；馂�(zāi)報(bào)警器應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50140-2005）及《火力發(fā)電廠與變電所設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50229-2006）的規(guī)定。
4結(jié)語(yǔ)
變電站在社會(huì)基礎(chǔ)建設(shè)工程中，占據(jù)非常重要的地位，是將電能輸送給用戶的最重要媒介，因此，變電站的土建工程質(zhì)量控制非常重要，并且直接影響到我國(guó)的電網(wǎng)安全。因此，需進(jìn)一步加強(qiáng)變電站土建的設(shè)計(jì)工作，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)全面考慮到工程建設(shè)所可能涉及的要點(diǎn)和影響因素，為后續(xù)的變電站施工提供最基本的保障和重要參考。
參考文獻(xiàn)
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