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变电站土建工程设计方案的优化论文
【摘要】变电站建设土建工程设计方案，对于整体工程的后续施工规划来说是至关重要的依据。本文针对变电站的土建设计的几个方面进行了总结，并提出优化意见，结合工程实际，阐述了各个阶段的主要设计内容，以供参考。【关键词】变电站；土建工程；设计方案
【中图分类号】TM63【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2015）32-0020-02
作者简介：余继兴（1980-），男，工程师，硕士，主要从事变电工程土建设计工作
1引言
我国当前使用的传统变电站逐渐难以满足不断发展的用电需求，必须通过必要的改进、升级和重建。变电站的土建设计较为复杂，需要重视施工前的设计阶段工作，其中包括前期地址选择、可行性研究、初步设计以及具体施工图设计等，注意考虑到防火、防噪音等特殊因素，才能为后期的变电站建设提供基本保证。
2变电站土建工程设计方案要点
2.1选址阶段
变电站的设计目标是为了解决电力的供应问题而建设的，因此变电站的位置必须靠近负荷中心，但是在实际的操作过程中，往往会存在许多因素在左右着变电站的选址，是需要进行慎重考虑的。
（1）从保护耕地的基本国策出发，变电站的位置不宜占用农田，特别是那种经济效益好的良田，而应该选用荒地或者是土质不好的劣地。
（2）从城镇化建设的大局进行出发，变电站的位置应该尽量避免与城市的规划建设相冲突，并且应该注意要避开在规划中的主要的交通干道例如高速公路以及高铁线路等。
（3）从保障安全上讲，变电站的位置周边最好不要有军用设置。通信设施等敏感的设备。另外还应该远离风景区、陵园等等。因为容易对这些地方造成环境影响。
（4）变电站建设作为一项大的工程，因此会涉及很多类大型的设备，所以变电站的位置所处的交通状况应该良好。
（5）为了减少一些不可抗力因素的袭扰，变电站的位置应该避开不良地质构造带以及矿产开采的地带和地势低洼处。
（6）变电站的位置综合考虑出线条件，出线应该避开大跨越、穿越人口密集区以及线路的交叉和观景走廊等情况的出现。
2.2土建设计方案可行性研究
对于变电站土建工程设方案的可行性研究，主要可以从以下几个方面着手：
（1）工程占地面积设计。由电气专业根据系统要求确定主变容量、台数以及出线回数。在此基础上，合理布置各建构筑物单元，使变电站内不同电压等级配电装置场地、主变场地、电容电抗器场地、控制室以及高压室在满足功能及规范规定的间距要求下，尽可能紧凑；合理组织交通。根据不同电压等级变电站布置主变运输道路，消防环道，相间道路等，尽量减少道路用地面积。一般主变布置在站区中央，主控室布置在站区中部靠近大门位置，高、低电压等级配电装置场地分列于站区两侧，高压室及站用变与主变相邻布置，电容电抗器、消防间、事故油池布置在主变周边，当主变之间或主变与其他建构筑物间距不满足防火要求时，可用防火墙将其隔开。
（2）施工位置选择设计。位置选择需要全面综合考虑，不仅要考虑负荷量，网络结构还要考虑征地情况，城乡规划。要做到减少土石方量，尽量不占经济效益较高的土地，而占用荒地或坡地。要做到尽量配合规划部门和城乡管理部门的统一规划，避免相互交叉的架空线路。此外，站址要靠近负荷中心，且要方便利用一些基础设施，地势平坦利于运输。
（3）地下情况处理方案。设计方案的可行性研究中，还需要了解建设变电站位置的地下情况，如果地下存在防空洞、滑坡、要塞管道或回填区等，应当尽量避开。例如：某县变电站，在对选址处进行可行性研究时，发现地下是杂土回填区，以前发生过坍塌，不仅如此地下还深埋着主要污水管道，因为要解决这些问题所需要的费用远远超出预算，最终决定另寻合适的地址。
2.3初步设计阶段
变电站土建的设计阶段主要有以下几个要点。
2.3.1变电站的布置设计
（1）总平面布置对于工程的总平面布置，需要依照国家相关规定，遵循电力系统的规程，优化周边道路运输，着力于引接、进出线位置，关注安全距离，对已确认规模的建筑物进行合理安排，尽可能少占平面用地。（2）竖向布置变电站竖向布置可采用平坡式或阶梯式，平坡式布置能较便捷地布置个建构筑物单元，便于道路的布置及排水的组织，并能减少围墙内的占地面积。阶梯式布置相比较于平坡式布置，能减少站区总用地、土方、边坡挡墙、地基处理的工程量。当站址原始地形较平缓时，优先考虑平坡式布置。当站址原始地形高差较大，可考虑阶梯式布置，以减少变电站的总投资。
2.3.2建筑结构设计
①建筑安全性设计。如果想要保证土建构件安全性，需要严格地规定结构荷载量，认真确定材料强度、荷载分项系数大小等，另外还要求保证标准荷载下具备的安全度；②建筑的牢固性设计。要求建筑在发生局部破损时不会引发大面积坍塌，来减小灾难损失；③建筑的耐久性设计。要使建筑能够在荷载压力作用下，能够持久耐用，尤其是在应对混凝土的腐蚀的情况，更要做到较大的耐用性。
2.3.3施工图纸设计阶段
施工图纸的设计是十分复杂的因为其专业的交叉多，因此必须处理好结构、给排水、建筑以及暖通之间的交界处的矛盾，为此应该注意以下的要点：①制定不同专业之间资料的交互制度，从而促进专业之间能够有效的沟通；②使用标准化的设计，从而使得设计风格相对固定；③制定信息反馈制度，能够及时的收集到工程中的问题并且不断的完善标准设计；④对总平面的布置以及主要建筑物的平面布置图应坚决执行会审制度，从而防止重大失误的出现。
3变电站土建设计方案的优化案例分析
3.1变电站土建部分工程概况分析
某110kV变电站的建设，考虑到供电范围主要是建设片区的工厂、企业等的用电需求，因此，该站址的选择应当满足位于负荷中心的基本要求；另外，需要与周边的其他110kV变电站遥相呼应，从而在满足分区供电规划要求的同时，实现变电站之间10kV配电网络的联络及转供电，大大提高该地区的供电可靠性。
3.2土建部分方案优化研究
根据该变电站对于站址的总体规划，以及对电气工艺的具体要求，决定采用半户内型的布置设计方案，其中的110kV设备采用GIS设备为本站主推荐方案。
3.2.1建筑分析
①功能布置设计。工程中的变配电装置楼，其总面积约为1040.0m2。一层的建筑面积550.0m2，层高5.0m，布置l0kV配电装置室，电容器室，安全工具间，消防器材间，警卫室等；二层建筑面积490.0m2，层高4.0m，布置二次设备室，接地变室，备品备件室，110kVGIS配电室（该室层高8.1m）；②建筑装饰配电装置楼屋面采用平屋面，防水等级为二级，一道2厚聚氨醋防水涂膜，一层3厚高分子防水卷材，并做保温隔热层；③门窗除卫生间采用铝合金门外，其余房间均采用乙级钢质防火门或变压器室钢门窗户均采用铝合金窗，靠内侧安装，玻璃为无色浮法中空玻璃（5+9+5mm）；④一层窗户设钢护窗。
3.2.2结构分析
对于该建筑结构的拟建场地，设计其具备的抗震设防烈度达到Ⅶ度，并设计建筑场地类别属二类，场地特征周期为0.40s，主控配电楼为地上2层钢筋混凝土框架结构柱网尺寸以10m×5.4m，5m×5.4m为主，跨度满足电气工艺要求。对于地基基础的设计，在场地的西半段，利用天然地基，运用粉质粘土作为持力层东半段主控楼、消防水池及水泵房、避雷针下部采用粉质粘土换填，换填深度3m，分层压买，压买系数不小于0.94综合考虑各种因素，优先选用方案主控配电楼采用柱下独立基础，基础埋深约2m，以天然地基为持力层。
3.3具体设计要点
3.3.1通风空调设计
不经常有人值班的空调房相关设计，需要依据《火力发电厂采暖通风与空气调节技术规程》（DL/T5035-2006）要求，夏季计算温度不宜高于32℃，屋内配电装置的夏季室温不宜超过40℃，变压器室室温不超过45℃，电抗器室室温不超过55℃通风设备应符合《公用建筑节能设计标准》（GB50189-2005）。
3.3.2给排水分析
①给水系统。采用打井取水作为供水水源，水质需满足现行国家标准《生活饮用水卫生标准》的规定，本变电站日常用水仅为值班室生活用水，最大日用水量按3.0t考虑，室外消防用水量不小于25L/s，室内消防用水量不小于10L/s。工艺流程采用生活用水：打井取地下水-水泵-屋顶水箱-生活用水点消防用水；打井取地下水-消防水池-水泵-用水点；②排水系统。站区排水采用雨污分流，雨水通过雨水口和雨水管道收集后，排入市政雨水管；生活污水通过污水排水管道收集至化粪池，再接入市政污水管；③排油系统。工程最终规模安装3台50MVA主变压器，单台主变参考油量18t，在站区西侧设置一座容量为15m3的油水分离式钢筋混凝土结构事故贮油池，主变油坑用DN150镀锌钢管与贮油池联接，贮油池的放空和清淤临时用潜水泵抽吸，事故油经油水分离后回收。
3.3.3防火设计
为主控配电楼设计设置一套火灾自动报警系统。另外，所有孔洞进行防火封堵，拟采用防火板及防火堵泥等材料室内外消防用水量总和不小于35L/s，利用打井取水作为消防水源，在站内东侧设消防水池贮水。根据规范要求，火灾持续时间按3h考虑，设置有效容积378m3消防水池，室外消防用水配备一组消防泵与稳压泵，设置2个室外消火栓（型号SS100/65~1.6），形成环网；室内设环状消防管网，从室内消防泵引出，配电楼屋顶设6m3水箱供室内火灾前10min的消防用水量。化学灭火器拟采用磷酸按盐手提式干粉灭火器消防。因是无人值班，为便于监测，及时发现火情，建筑物内均设置火灾探测器，并将信号送至地调及警卫室，警卫室内设置一台火灾报警器，发生火警时，由门卫负责操作灭火装置。火灾报警器应符合现行国家标准《建筑灭火器配置设计规范》（GB50140-2005）及《火力发电厂与变电所设计防火规范》（GB50229-2006）的规定。
4结语
变电站在社会基础建设工程中，占据非常重要的地位，是将电能输送给用户的最重要媒介，因此，变电站的土建工程质量控制非常重要，并且直接影响到我国的电网安全。因此，需进一步加强变电站土建的设计工作，在设计环节全面考虑到工程建设所可能涉及的要点和影响因素，为后续的变电站施工提供最基本的保障和重要参考。
参考文献
[1]农根.浅谈变电站建筑工程设计中几个问题的探讨[J].建材与装饰，2015：35~36.
[2]吉超.对变电站土建设计与施工技术的探讨[J].城乡建设，2010：46~47.
[3]邹胜友.关于变电站土建设计与施工技术的探讨[J].通讯世界，2014（11）：55~56.收稿日期：2015-10-5
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