装配式变电站建筑结构优化设计

装配式变电站建筑结构优化设计

王慧慧

山东电力工程咨询院有限公司山东济南250010

摘要：通过对装配式变电站的研究与实践，推行建设项目全寿命周期设计建设理念，遵循国家电网公司“两型一化”变电站设计建设导则，依据规程、规范要求，在典型设计方案的基础上进行改进设计，优化平面布置和竖向设计。重点是有效降低占地面积、建筑面积、投资、工期等指标，推行标准化设计、标准化施工，减少管理难度和复杂性，减少对资源的占用，对环境的影响和全面实施工业化生产、配送式施工，达到资源节约、环境友好和工业化、配送式建设，降低工程投资，实现建设项目全寿命周期内功能匹配、寿命协调、费用平衡。

关键词：装配式变电站；建筑结构；优化设计

引言

变电站是电网的重要节点，是电力输电系统重要的关节。它在变换电压等级、汇集电流、分配电能、控制电能的流向、调整电压等方面有着重要作用。作为目前输变电能中技术最成熟、最具规模开发和环境友好型发展前景的转换电能方式之一，由于其在结构形式、占地面积、环境影响等方面的突出矛盾，越来越受到重视并得到了广泛的突破和发展。进入九十年代后，变电技术更是有了飞速发展，集中表现在变电装配式设备材料的出现，使得装配式变电站建设成为现实。开发和利用变电技术资源，已日益受到国家的高度重视。

一、装配式变电站特点

装配式变电站典型设计工艺是不断完善和优化的过程，应在工程实施过程中提前做好工程策划和设计创新，探索对以往工程常规做法的改进、优化和完善，并贯彻落实到工程全过程的每个环节。在实施过程中发现的问题、改进措施应及时反馈，以便及时修改设计、施工典型工艺。

典型设计，指出了以往设计过程中冗余项目较多，施工复杂，基建和运行意见归口不统一，甚至在一些地方存在变电站建设设施攀比现象，工程造价难以控制。国家电网公司提出了的工业化建设，而大部分地区存在方向不明确，思路不清晰，理念不先进等问题。为此，国家电网公司按照变电站通用设计的总体原则，深化、细化有关的技术原状和设计要求，按照“试点先行、总结完善、稳步推进”的工作步骤，全面开展“资源节约型、环境友好型、工业化”变电站建设。模块化是预制装配式变电站探索的关键所在，一个功能设施完整的变电站被合理的模块化，而每个模块的化功能结构单元都能在现代化工业产业中得以实现。因此，预制装配式变电站基础必须做好模块化功能分配。而传统的变电站建设主要模式有户外型变电站、户内型变电站、地下或半地下型变电站。其共同特点都是将各种电器设备在土建施工基本符合电气安装条件下运抵现场，再进行安装调试。模块化变电站主要包括进线模块、变压器模块、出现模块、自动化模块、无功补偿和消弧线圈模块等5个部分。比如：各种封闭组合电气（GIS）可以作为进线模块、变压器模块的改进、采用GIS、拼装式和户外箱式的出现模块，自动化模块的应用、集成无功补偿及组合式接地消弧装置作为组合无功补偿和消弧线圈模块等。模块化技术开始逐步成熟起来，模块化产品也已经逐步产业化，这对电网建设效率、管理负担、维护成本等方面具有重要意义。

二、各阶段设计要点

1、可行性研究阶段

根据长期的选址经验，初步选定的站址往往在细节方面存在一定问题，是需要通过一定手段加以改善的，这就是可行性研究的要点。①在不影响变电站预定功能的前提下，使变电站的占地面积尽可能小。要做到这一点，需要在布局谋划时，利用先进的工艺布置方法，使变电站结构尽量向空间发展（如采用独栋综合楼模式）。②对于水文环境较差或交通不直达的站址，应研究地基处理方式（如碾压、强夯等）和确保交通畅通的措施，并保证最终的土石方估摸数和交通保障代价在可接受范围之内，否则应重新进行选址。

2、初设阶段

1）运用模块化方法，进行科学的总平面布置要点：①根据实际需求，将站区划作多个功能区，各功能区的空间应保证基本消防以及检修等需要；②区内各道路的转弯半径、宽度等要素应符合大件运输要求；③建设期内的建筑物在满足消防间距的前提下，应采取集中、紧凑布置。

2）做好竖向布置的设计要点：①在考虑内涝、洪水等因素的基础上，进行土方的综合平衡计算和设计标高确定。为了使土石方量最少，应尽可能利用原有地形。②细化边坡的处理。若边坡高差大，可采取护坡加挡土墙的方式；若边坡高差小，可以只用挡土墙方式；边坡处理应包括排水沟、截水沟等的设置，以防雨水冲刷而不稳固。

3）建（构）筑设计要全面要点：①建筑立面要美观，要与周边环境相融合；②建筑物结构须采用钢框架-，构（支）架须采用钢结构；③综合楼宜采用独立基础或桩基础；构（支）架宜采用独立基础；变压器和电容器可使用平板基础。④根据地质勘探资料，灵活选择地基处理方式（或选用天然地基，或进行强夯处理，或采用预压、灌注桩等方式处理）。⑤暖通通风设计必须为设备运行服务且需满足消防要求。

4）站区给排水和消防设计要完善

要点：①不同用途的水管网独立设置；②排水系统须采用分流制；③不满足消防间距的地方要采取防火窗、防火门等措施。

3、施工图设计

施工图设计阶段的一大特点是专业交叉多，因此必须要处理好总图、结构、建筑、给排水、暖通等多个专业交接处的矛盾，为此，需注意以下要点：①制定不同专业间资料交互制度，促进专业间有效沟通；②使用标准化设计，使设计风格相对固定；③制定信息反馈制度，及时收集工程中碰到的问题，不断完善标准设计；④对总平面布置、主要建筑物的平面布置图坚决执行会审制度，以防重大失误的出现。

三、装配式变电站的优化设计

在装配式变电站的整体结构中，要遵循“少占资源、控制造价、提高效率和安全可靠”的原则。通过新技术和新设备来提高变电站以及整个电网的建设水平。对装配式变电站进行优化设计：①要对总平而进行介理布局，要明确划分功能区域，最大程度的满足运行管理的要求，建筑结构设计要介理，可以采用新材料来减少建筑能耗。②要结介实际搭建地的情况，介理设计和选材，可以有效降低工程造价并且可以简化运行方式。③要选择符介国家标准的高科技材料，例如可以选择ALC板，ALC板的隔热、隔音性能好，耐火抗震，配介上高强度的钢结构，可以减少建筑体自重，提高抗震性。④选用新颖的钢构架设计形式，柱身采用柔性法兰连接，将构架柱脚杯形基础连接方式改进为柱脚与基础法兰连接方式，介理调节节点位置，避免因节点变形导致柱顶变形。⑤将典型设计中单梁两回出线方式改进为单回出线方式，可以大大节省用钢量。⑥引进全寿命设计的理念，以前都是进行一次性成本控制，全寿命设计理念是从使用过程的全寿命时间段进行成本控制，小仅考虑现阶段的建设规模，还要考虑之后的运行维护以及扩建，加强成本控制。⑦建筑结构的设计要充分考虑环保和综介效益，减少对环境的污染。

结语

伴随着国家电网公司一批试点工程的成功建成并投入运行，装配式变电站设计技术已逐渐走出初级阶段，但仍然存在一些问题亟待解决，如结构体系理论研究，配套构件的兼容性、国内技术规范的缺失、施工人才缺乏等。需要我们电力设计行业技术人员继续开拓创新，为装配式变电站设计技术成熟增砖添瓦。

参考文献

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[2]史继宁.变电站土建设计要点及优化策略研究[J].科学之友，2011（209）：96-97.

[3]许永安.浅谈变电站土建设计中的几个问题[J].山西建筑，2011（07）：7-9.