对变电站土建设计的几个阶段要点探讨

　　［摘要］文章从110～220kV变电站的选址选线、可行性研究、初步设计、施工图设计四个阶段论述变电站土建设计的重点及方法。通过不同阶段循序渐进优化，以达到最终降低工程造价的目的。
　　［关键词］变电站；土建设计；施工图设计
　　一、选址选线阶段
　　110～220kV变电站站址的选择应根据电力系统规划设计的网络结构、负荷分布、城乡规划、征地拆迁等要求进行全面综合考虑。应不占或少占耕地和经济效益高的土地，宜利用劣地、荒地、坡地，并应尽量减少土石方量。根据城乡规划，统一规划线路走廊，避免或减少架空线路相互交叉跨越。结合规划部门和国土部门的要求，同时应靠近负荷中心，选择地形平坦、道路连接短、拆迁量少、能直接利用水源、市政设施的区域，对高差过大的地形应尽量避开。
　　选址选线阶段应重点论证本工程建设的必要性，在系统中的地位、作用，推荐最终建设规模，选择可行的站址和线路走廊，避免后续工作中出现颠覆性因素；选址选线报告主要由电力系统、站址方案的建站条件、规划路径方案、工程设想、工程主要技术经济比较及结论等部分内容组成。
　　选址选线阶段土建专业应重点论述变电站各比选站址方案的建设条件，着重解决站址的技术可行性问题，避免出现颠覆性因素。各站址方案需从站址位置（交通情况、矿产资源等）、水文气象、地质条件、水源条件与防洪排水、拆迁赔偿、站用电源、交通运输、施工条件、进出线条件、通信防护等十个方面进行了解，确保站址的可行性，再对各方案进行比较后推荐最佳站址。本阶段的核心需重点解决落实站址的用地问题。
　　二、可行性研究阶段
　　110～220kV变电站可行性研究阶段重点是从技术经济上论证项目建设的必要性和可行性问题，确定接入系统方案、工程建设规模、最佳投产时间；选择并推荐合理的线路路径方案，避免后续工作中出现颠覆性因素；提出项目的主要技术原则和工程设想；合理评估项目建设投资的经济性和可行性。
　　土建专业应充分考虑站用电源、水源、交通运输、土地用途等多种因素，重点解决站址的可行性问题。本阶段需根据批复的站址，将前期需了解的十个方面的问题进行细化并一一进行落实，最终配合电气、线路、技经等专业落实整个项目的投资概算。在变电站土建设计的经济指标方面，从占地面积、地基及土石方情况、进站道路、拆迁等方面考虑，确定最终站址位置。
　　（一）占地面积
　　一般情况，出线回路数和主变数量是合理布置规模的决定性因素，合理调整室外配电装置场地与建构物之间的关系，同时采用先进设备及工艺布置方式，向空间发展，有效地减少占地面积。建筑物在满足使用功能条件下，尽量合并为一栋综合楼，减少占地面积，相应附属的挡土墙、围墙、场地平整费用也降低。通过对多个户外110kV、220kV常规站布置技术经济分析，主变压器一般选用4台，110kV站110kV出线间隔在3～4个，220kV站220kV出线间隔一般为6～8个，10kV均采用电缆出线，配电装置采用常规设备屋外中型敞开式布置，占地面积小。因此，要求前期系统专业人员必须作出科学的规划，主变数量应和出线间隔成比例。
　　（二）地基处理及土石方情况
　　综观目前变电站的站址选择情况，大多位于山丘、低洼水塘等地质较差位置，地基处理较为复杂，场地处理常见的方式有碾压、水泥土搅拌桩、真空预压、强夯等；地基基础一般采用桩基或天然独立基础。
　　可行性研究阶段应初步查明站址的地质情况，根据地质条件确定地基处理方式。本阶段需对站址的地形、地貌特征，地层岩性、岩土结构、成因类型及分布进行了解，确定站址的地震基本烈度，并最终确定地基类型。若遇到溶洞等特殊地质条件，需在此阶段预留溶洞处理专项费用，以便后续工作的开展。
　　土石方应以挖填平衡为原则，尽量不弃（补）土。确定站址标高后，根据地质资料，需确定站址的场地处理方式；对于填方区，根据压缩模量等参数提出初步的处理建议；对于挖方区，根据边坡的c、φ值等确定坡率。
　　（三）进站道路和交通运输
　　进站道路的选择直接关系到站址的位置及站址的标高，因此也要加以重视。进站道路尽量利用已有的机耕路作为路基，这样既不涉及到征地又无须进行地基处理，比较经济合理；其长度应尽量短，且进站方便。本阶段需落实新建道路的长度和改造道路等的工程量。
　　由于变电站内的主变压器非常重，一般用于110kV变电站的主变约重76吨（50MVA），用于220kV变电站的主变约重200吨（180MVA），因此普通国道、省道的桥梁难以满足其运输要求，本阶段需对沿线的桥梁结构进行了解，预留大件运输时所需的加固费用。
　　三、初步设计阶段
　　110～220kV变电站初步设计阶段，是在可研阶段的基础上进一步细化，主要对确定站址位置从总平面及竖向布置、挖填方量、挡土墙、边坡、建筑、基础、道路、给排水等不同设计方案进行比较，推荐一个经济合理的方案，并确定站址的最终征地面积，一般要求设计两个或以上方案。
　　（一）总平面布置
　　总平面布置图主要是以电气专业为主，在满足电气布置要求的前提下，尽可能合理地布置辅助建筑、电缆沟等。在满足防洪、防涝前提下，变电站应采用站区内土方自平衡方式，不应外购土方或弃土。当土方自平衡标高不能达到防洪、防涝要求时，应进行技术和经济上的比较，论证采用外购土方或采用防洪墙等设计方案。根据规范、规程对已确定规模的各建构筑物合理布置，减少道路占地面积，尽量向空中发展，使平面布置更加紧凑，节约用地。
　　（二）竖向布置
　　变电站的竖向布置，需充分利用现有地形条件，考虑场地排水情况。无论平坡式、斜坡式还是阶梯式布置，必须尽量利用原有地形，减少不必要的开挖量。根据所址位置地形高差大小，确定采用阶梯形或平坡式布置，降低平整场地和基础费用。设计中应考虑基坑开挖土石方及边坡和挡土墙开挖量，既能大大节约挡土墙和挖填方量，又能降低工程造价。
　　（三）建筑结构
　　根据变电站设计规模确定建筑面积，尽量在满足使用功能要求的同时，减少不必要的附属面积。建议电容器室、配电室、控制室等房间尽量合在一起建一栋综合楼。变电站内所有建筑均属工业建筑，原则上应尽量简单，不应采用圆形、弧形方案。根据总平面布置方案，建筑物需首先满足电气等工艺专业要求，若为无人值守变电站，可不设置休息室等房间，以缩小建筑面积。
　　配电楼一般均采用框架结构，且应提高一度进行抗震设防。一般情况下建构筑物尽量采用天然地基或条形放大基础。对于填方深度不大于3m的天然地基，需挖深或换填至原土层，换填可采用浆砌块石或素混凝土。对于特殊地基需采用桩基础的，需按初设深度进行地质勘探，详细分析地质情况并初步计算桩基长度。对于户外构支架，鉴于使用寿命及维护等原因，建议采用钢管杆。
　　四、施工图设计阶段
　　施工图设计内容深度应充分贯彻初设计所确定的方案和原则，为满足顾客对工程运行管理和施工、采购和控制工程费用的需要提供依据。
　　（一）总平面及竖向布置
　　总平面布置一般按初步确定的原则，无须大的调整，局部主要针对竖向布置调整，使确定标高最优，达到场平工程量最小，挡土墙和护坡量最小。本阶段还需详细考虑户外配电装置、电缆沟、给排水管道的设置，尽量使其不交叉。水池、泵房、警传室等附属建构筑物的摆放，需以不增加征地面积为原则，尽量在围墙内的空地间进行布置。
　　（二）站区构筑物设计
　　施工图设计以土方尽量就地平衡为原则来计算场地标高，确定合理的围墙挡土墙断面和边坡断面，挖方区挡土墙不宜超过3.0m，填方区不宜超过5.0m，边坡设计需根据地质资料的c、φ值等来确定坡率。
　　站内构支架宜采用钢管杆，它具有寿命长、强度高、美观等优点。构架柱可采用人字柱或单杆结构，构架梁可采用格构式钢梁或钢管梁，单体之间宜采用螺栓连接，便于组装。
　　站内电缆沟在满足安全的情况下，应力求最短线路、最少转弯，可适当集中布置，减少交叉。具备条件时，宜选择使用工厂化预制构件，现场装配使用。电缆沟宽度应采用400mm、600mm、800mm、1000mm或1200mm，以便盖板标准化制作。
　　事故油池采用地下钢筋混凝土结构，可采用圆形或方形，设计时需结合整个站内的排水系统进行设置。
　　（三）建筑结构设计
　　常规110～220kV变电站内的主要建筑物有主控楼、配电楼、水池、泵房等，建筑设计尽量与周围环境协调，满足立面和使用功能要求，根据设备的运行要求减小跨度压缩层高。在满足规范要求的同时，尽量采用框架结构。
　　110～220kV配电装置楼均按枢纽变电站的标准提高一度进行抗震设防，其他建筑物按当地的抗震等级进行设防。
　　基础设计是施工设计优化的重点，设计人员应熟读地质资料，尽量利用天然地基，局部超深采用浆砌块石或素混凝土换填，对地基较差部分采用放大基础，在满足设备安装运行的情况下，尽量浅埋。对于必须采用桩基础的部位，应尽量采用直径300～400桩径的预应力管桩，减少或不用钻孔灌注桩。
　　五、结语
　　变电站土建设计的实际情况是千变万化的，土建设计人员需熟悉设计的流程，抓住每个设计阶段的重点，这样才能使自己设计的成品满足要求，达到设计的预期效果。

《对变电站土建设计的几个阶段要点探讨》

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