裝配式變電站土建設計探究

呂天舒，伍書吟

（營口電力勘察設計咨詢有限公司，遼寧 營口 115000）

傳統意義上變電站的設計技術與施工模式會受到裝配式變電站發展的影響。裝配式的變電站在革新與發展過程中要遵循一定的設計標準、加工要求和技術指標，不斷提高施工進度的完成效率和工程建設質量。

1 變電站的基本特點與模式

變電站一般都需要在大量資金投入的支持下運用先進的設備和儀器來提高變電站土建的技術含量、自動化程度和工程設計的精密程度。變電站在選擇站址時需要根據土建設計要求和地區布局系統的實際需求，充分考慮區域內各種地質條件、地形特點的影響因素，也要考慮站址周邊自然環境和氣候條件是否符合變電站的建設要求，是否存在一定的環境破壞和自然災害問題。此外，如果區域內設計的站內建筑物的種類較多，結構復雜，就需要按照實際情況設計變電站的出線規模、電壓等級和設備的布局方式。

傳統變電站從類型上來看有全戶內、半戶內安裝式變電站、全戶外安裝式變電站、地下及半地下變電站等。以全戶內、半戶內變電站可以保證大部分電氣設備甚至全部設備都能安裝在室內，減少室外環境的干擾和影響。戶外式變電站也需要設置較高的構架，保證各個電力設備之間能夠保持較大的空間距離，滿足電纜的連接需求。地下以及半地下的變電站能有效節約土地資源和空間。這種模式的變電站需要高額的建設費用與養護費用，通常只能在城市的發達商業或者發達城市的中心地區建設。不同類型和模式的變電站能夠滿足不同環境、不同資金條件、不同資源現狀的要求，全面考慮各種氣候、環境、施工人員等因素對變電站建設與應用的影響。

2 裝配式的變電站具有的設計優點

2.1 質量較高、成本較低

傳統的變電站具有較高的施工成本和施工風險，若監管不到位施工質量難以得到有效保障。裝配式的變電站使用已經預制完成的建筑構件，這些構件交由專業的生產廠家進行標準化車間生產加工，在制作工藝和成品檢驗方面都能得到保障，不僅提高了建筑構件的使用質量，也避免了因環境變化而產生的構件加工問題，為變電站的設計和施工工程打好了基礎。此外，構件預制的標準化流水加工大大提高了構件生產的效率，降低了生產成本和質量檢驗成本，充分使用預制構件能有效縮減施工工序，減少原材料的使用量與采購量，為減少施工管理的成本和提高工程效益提供了重要幫助。

2.2 施工效率高、工期較短

傳統的變電站因為需要嚴格按照施工規范按部就班地開展施工工作，無法同時展開各項施工工作，這就使得僅僅在土建方面就需要很長的施工工期，有時甚至能達到整個變電站施工工期的一半以上。此外，傳統的變電站在進行地基開挖、調整土方以及混凝土澆筑、保養等方面工作時需要耗費大量的時間，也可能會受天氣變化的影響而產生施工困難，甚至可能因為惡劣天氣的影響而導致工程停工。裝配式的變電站可以同時進行多種施工工作，從而大大提高了施工效率。例如在調整施工現場的土方時，可以同時進行建筑構件的生產加工工作，兩項工作互不影響與干擾。除此之外，裝配式的變電站能夠簡化現場安裝與焊接的復雜工序，提高施工的便捷性與高效性，從而在條件允許的情況下盡可能減少施工工期。工廠化、車間化的構件加工也能在一定程度上避免外部環境因素對施工建設的不利影響，如此也能間接實現縮減工期的作用。

2.3 節能效果好、可持續性能強

傳統的變電站在進行土建工程時可能會嚴重破壞建筑的周邊環境。傳統變電站的土建需要大量的人工操作，并使用為數較多的工程機械設備與施工原材料，這就會大大提高材料加工場地和施工臨建設施的數目，也就會產生大量的生活垃圾、建筑廢料垃圾、施工廢水、施工污水等，這不僅脫離了節能減排的施工要求，更對生態環境造成了破壞。裝配式的變電站可以通過工廠化的預制施工簡化繁瑣的工程步驟，并減少人力資源、原材料資源和機械化設備的使用量，這就為變電站土建減少施工垃圾、廢水、污水和占地空間提供了可能，有利于實現保護環境和節約能源的施工要求。另外一點是建筑物主體結構所使用的構件其壽命通常可以超過變電站的實際使用壽命，這不僅增加了實施可持續、可循環發展策略的可行性，更為推進我國裝配式變電站向現代化、工業化、節能化、環境友好化方向轉型發展增添了重要的助推動力。

3 裝配式的變電站土建設計基本原則

在設計和優化裝配式變電站的土建項目時，要根據智能化變電站的實際設計要求和標準配置主動遵循理念創新、技術創新的原則，不斷促進變電站施工工程的技術革新和施工技藝發展，突出工業化施工的核心優勢，不斷進行優化和調整。一般而言，在變電站的土建設計工作中，要始終堅持可持續發展和節能減排、保護生態環保的施工理念，在充分保障施工安全性和可靠性的基礎上，提高信息技術和數據分析的支持力度，在多種設計方案的對比分析中選擇優化最佳設計，把變電站的建設目標作為周期成本中的最優組合，從而進行有針對性的優化設計與統籌管理，并采用標準化的生產和檢驗形式實現對施工工序的整體串聯與統一控制。

4 裝配式的變電站在土建設計中的構件設計要點

4.1 構架和支架的設計要點

一般來說，構、支架的通用基礎是重力式的混凝土的杯形基礎，對110kV以下裝配式的變電站構架柱要采用混凝土的等徑環形桿，構架橫梁則為三角形的斷面鋼結構，而對于220kV以上的構架柱來說，則通常會使用多邊形或者圓形的鋼結構，構架的橫梁是以等比的邊角鋼為主體的三角形鋼結構。此外，構件的接頭處應該使用螺栓相連，減少對構件防腐表層的長期磨損，防止工程施工現場發生火情火險。

4.2 裝配式圍墻的設計要點

裝配式的變電站一般都會在其自身周圍甚至高2米以上設置圍墻。裝配式的變電站通常采用復合砼預制板，其所使用的圍墻需要每隔一段距離設置相應的構造柱，并使用預制的混凝土工字型異形柱，以此實現清水混凝土的實際外觀效果。針對變電站圍墻防水要求和防潮要求，在設計圍墻時可以在相鄰的異形柱之間裝配厚度合適的混凝土壁板，并保證壁板具有一定的抗風抗震承載能力，還要保證在圍墻板和槽口縫隙中間添加適當的水泥沙漿，以保證圍墻的穩定性和可靠性。

4.3 裝配式的變電站的防火墻設計要點

裝配式變電站的防火墻在設計時要嚴格按照國家相關建設標準進行設計，保證防火墻具備足夠的結構承載力和耐火極限。通常情況下，裝配式變電站的防火墻會使用現澆的杯形基礎，并在插入立柱以后用預先調制好的細石混凝土進行再次的灌漿填充，并采用包裹的方法保護鋼柱兩側及頂部。

4.4 裝配式的變電站的電纜溝設計要點

設計裝配式的變電站的電纜溝需要符合標準化、工廠化的施工要求，選擇合適的設計思維保證混凝土預制工作的順利進行。此外，要充分考慮電纜溝的預制長度，并根據預制長度合理選擇運輸途徑和安裝形式，在控制好電纜溝自重的前提下，保證現場施工的便捷性和防水需求，適當使用密封膠對電纜溝單體之間的縫隙進行密封。另外也需要在預埋的溝壁扁鋼之上焊接能起到實際作用的電纜支架，并在每個電纜溝單體的底部位置設置不同的匯水溝槽，從而保證溝底具有一定的排水和防潮能力，為工程建設減少積水影響。圖1是電纜溝單側支架的簡易示意圖。

圖1 電纜溝（單側支架）示意圖

4.5 鋼結構的設計要點

為了符合裝配式建筑的核心設計理念，裝配式的變電站建筑結構通常會采用鋼結構，結構形式上一般使用鋼框架或者門式鋼架。變電站的結構鋼框架通常是指房屋的橫向與縱向兩個方向都有框架用以承重與抵抗側力的構件所組成的一種結構體系。這種體系可以對結構進行分層裝配，其構件能突顯出裝配化、標準化和定型化的特點，這種體系具有受力比較明確、制作和安裝簡便、布置靈活、施工建設效率高等優點。

5 結語

裝配式變電站是維持我國電力系統穩定運行的重要組成之一。優化裝配式的變電站土建項目設計方案有利于提高電力系統運行的可靠性和維護管理的有效性，也能提高施工的效率和電力供電能力。