變電站土建結構設計存在問題分析及處理方案

吳向南

(杭州協(xié)東電力設計工程有限公司，浙江 杭州 310005)

變電站土建結構設計存在問題分析及處理方案

吳向南

(杭州協(xié)東電力設計工程有限公司，浙江 杭州 310005)

首先從變電站地址選擇、基礎及結構穩(wěn)定性、站內(nèi)整體布局3個方面分析了變電站土建結構設計中存在的主要問題，在此基礎上提出了防控變電站土建結構設計問題的有效途徑，對確保變電站安全、穩(wěn)定、可靠運行具有重要的實際意義。

變電站；土建結構；設計；途徑

1 變電站土建結構設計中存在的主要問題

在整個電力系統(tǒng)中，變電站有著非常重要的地位和作用，若要使變電站的作用得以充分發(fā)揮，就必須確保其建設質量。土建結構設計是變電站建設的基礎環(huán)節(jié)，其質量優(yōu)劣關系重大。由于變電站土建結構設計是一項較為復雜且系統(tǒng)的工作，其中涉及的內(nèi)容較多，無論哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都有可能對整體設計質量造成影響。比較常見的問題有以下幾個方面：

1.1 變電站地址選擇方面的問題

由變電站的特點可知，站內(nèi)很大一部分電氣設備均為高電壓、大電流的設備，并且電路之間互相交織，若是發(fā)生自然災害，如雷暴、山洪、地震、冰凍等，都可能引起站內(nèi)電氣設備損壞，一旦設備出現(xiàn)短路，還可能引發(fā)火災、爆炸等安全事故，其后果相當嚴重。為此，變電站地址的選擇尤為重要。若是選擇修建變電站的地址不合理，如站址選在雷暴高發(fā)區(qū)、低洼地區(qū)等，就會對變電站的安全、穩(wěn)定、可靠運行造成影響。所以，在變電站土建結構設計中，必須合理選擇站址。然而，某些變電站工程，由于土建結構設計人員對站址選擇的重視程度不夠，也沒有進行認真的調(diào)查，致使變電站選址不合理，這是土建結構設計中較為突出的問題之一。

1.2 基礎及結構穩(wěn)定性方面的問題

在變電站中存在大量的建筑結構，它們與電氣設備一樣，都是變電站重要的組成部分，并且還是土建結構設計中必須予以重點考慮的關鍵性因素之一。建筑結構使用性能的優(yōu)劣直接關系到建筑的整體質量，若是建筑基礎不牢固、結構設計不合理，就會導致建筑結構的穩(wěn)定性和耐久性降低，從而影響建筑本身的使用壽命，一旦建筑結構出現(xiàn)問題，勢必會對變電站的正常運行造成影響。在實際工程中，建筑結構穩(wěn)定性和耐久性方面較為突出的問題是地基處理問題和混凝土質量問題，如不良地基未進行處理、混凝土裂縫等等，因為混凝土是建筑結構的主體，當混凝土出現(xiàn)問題時，結構穩(wěn)定性和耐久性自然會受到影響。

1.3 站內(nèi)整體布局方面的問題

通過對大量變電站進行調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，有很多變電站存在內(nèi)部布局不合理的問題。由于變電站除了建筑結構之外還有大量的電氣設備，而絕大部分電氣設備都對安裝環(huán)境有著較高的要求，若是站內(nèi)建筑的平面布局不合理，則會對電氣設備的安全、穩(wěn)定運行造成影響。然而，有些土建結構設計人員因為缺乏經(jīng)驗，在具體設計中未對電氣設備安裝方面的問題予以充分考慮，致使建筑結構與電氣安裝工程發(fā)生沖突，這是比較突出的問題。此外，還有部分設計人員在設計過程中對一些細節(jié)方面的問題沒有注意，如通風口的直徑過大，且未設置防護網(wǎng)，從而給設備運行埋下了安全隱患。

2 防控變電站土建結構設計問題的有效途徑

2.1 做好土建結構設計前的調(diào)研工作

前期調(diào)研規(guī)劃要將變電線路路徑和造價之間的關系作為研究重點，并對變電站選址、用電需求、人員流動、電網(wǎng)規(guī)劃之間的相互作用進行綜合分析，在深入調(diào)查變電站土建施工地質狀況、承載能力的基礎上，搜集相關歷史地質資料，為變電站土建結構設計提供可靠依據(jù)，提高變電站選址的準確性。此外，還應根據(jù)變電站的選站位置、站內(nèi)水電供應、建站面積等因素以及當?shù)卣膶彶榕鷱鸵庖姡瑢ψ冸娬就两ńY構設計進行科學論證，確保該設計具備可行性。

2.2 合理選擇變電站地址

在變電站土建結構設計中，必須對變電站地址的選擇予以足夠的重視，除了要確保選址方案合理、可行之外，還應當滿足如下要求：(1) 符合電氣設備及線纜進出線的要求。所選的變電站地址必須符合電氣設備及線纜進出線的要求，除了應當與負荷中心保持較近的距離之外，還應當與工程所在地的工礦企業(yè)及城鄉(xiāng)規(guī)劃相協(xié)調(diào)。需要特別注意的是，進出線走廊應當盡可能設置在比較開闊的地方，這樣便于電纜埋設及進出線架空。(2) 要遵循節(jié)約用地的原則。我國可用于工程建設的土地面積越來越少，為此，在選擇變電站地址的過程中，應當在不影響變電站正常建設的基礎上，盡可能少占用土地，尤其是在經(jīng)濟效益相對較高的地區(qū)，更要遵循節(jié)約用地的原則。(3) 要確保周圍環(huán)境良好。在變電站選址的過程中，應當對周圍的環(huán)境予以充分考慮，并盡可能將站址選擇在周圍環(huán)境良好的地區(qū)，若是工程所在地的整體環(huán)境較差，且存在空氣污染，則應當盡可能將變電站建設在上風位，這樣可以減少周圍不良環(huán)境對變電站的影響。(4) 地質條件要適宜。由于我國的地質結構比較復雜，一些不良的地質條件會對變電站土建施工帶來影響，所以在站址選擇時，必須充分考慮工程所在地的地形、地貌特征，以便避開風口、斷層、塌陷區(qū)等場地。同時，站址也不宜緊挨山坡，以免滑坡、滾石危及站內(nèi)電氣設備。此外，站址要盡可能選擇在地勢較高的位置，這樣能夠有效避免洪水災害的影響，若是無法選擇在高位，則應當采取相應的防洪措施。

2.3 采用合理的地基處理技術

為了確保變電站內(nèi)建筑結構的耐久性和穩(wěn)定性，可在土建結構設計中采取相應的技術措施。具體如下：(1) 不良地基的處理技術。有些變電站在土建設計中會遇到各種不良地基，為了確保其上建筑結構的穩(wěn)定性，必須對地基進行處理，較為實用且有效的方法有強夯法、片石墊層法、擠密樁法等，具體方法的選擇可根據(jù)工程實際情況而定。(2) 溝槽基礎的處理技術。變電站內(nèi)的電纜溝槽、排水管道均屬于建筑基礎的范疇，除了可以采用常規(guī)的地基處理技術外，還應結合

溝槽和管道的特點進行相應的處理，例如，在軟土地基上，可以利用換填法，將軟土層置換為灰土土質，若是承載力要求較高，則可置換為砂石，借此來提高基礎的承載能力。

2.4 做好變電站的總體布設規(guī)劃

(1) 變電站的整體規(guī)劃。變電站的整體規(guī)劃要以滿足城鎮(zhèn)、地區(qū)的規(guī)劃要求為前提，充分利用現(xiàn)有的交通、生活、消防等公共設施，結合附近的防排洪和給排水措施以及變電站土建結構施工特點，做好變電站的整體規(guī)劃。在整體規(guī)劃中，要對變電站的出線桿、進出線走廊、進站道路等，以及生活區(qū)、水源地、給排水設施、變電站區(qū)等進行合理布局。尤其是對于變電站區(qū)域內(nèi)的電氣設施和建筑物設計，要遵循緊湊合理、節(jié)約用地、利于分期建設的原則進行設計。如果變電站區(qū)域內(nèi)的地形高低差距較大，那么可采取高低錯層或臺階彌補的方式進行布置設計，并處理好坡面的穩(wěn)定性。如果變電站位于城中，那么還應在周圍的建筑物之間設計相應的消防通道。(2) 主控室的平面布置。變電站主控室要盡量建在方便巡視并且能夠避開噪聲干擾的地方，為工作人員檢查主控室提供便利條件。同時，還應考慮電纜長度問題，為了節(jié)省電纜，應當將主控室布置在2個配電裝置之間或同一側處。主控室坐向應充分考慮當?shù)仫L向、日曬等因素進行合理確定。(3) 配電裝置的平面布置。在設置屋外配電裝置時，應當根據(jù)地形及配電裝置的出線方向進行平面組合，避免出現(xiàn)線路交叉狀況。同時，還要在考慮連接導線長度以及順直度的前提下，確定各個配電裝置之間的距離。(4) 附屬設施的平面布置。變電站區(qū)域內(nèi)各類附屬設施的布置均應滿足變電站總體格局要求以及道路方位的特征。具體如下：工具間應布置在主控室與配電室之間的位置；采暖房應集中布置在靠近采暖建筑群的位置；在冬季時，為了滿足站內(nèi)裝置防塵要求，應當盡量采用電暖氣；消防器材布置在靠近帶油設備的位置。

3 結語

總而言之，隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，變電站工程項目也大幅增加，為了確保變電站投運后能夠安全、穩(wěn)定、可靠運行，必須對其土建結構設計予以足夠的重視，除了要制定科學合理、切實可行的設計方案之外，還應當提高施工質量。只有這樣，才能從根本上消除變電站土建工程中存在的各種問題，促進我國電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]王鋼.變電站土建設計中的結構安全性與耐久性探析[J].中國新技術新產(chǎn)品，2012(23)

2014-06-17

吳向南(1982—)，男，浙江東陽人，助理工程師，研究方向：火力發(fā)電廠及變電站土建結構。