變電站土建設(shè)計及優(yōu)化策略探討

【摘要】隨著我國電力建設(shè)高速發(fā)展，逐漸加大對變電站土建設(shè)計改造的投入力度，增強了變電站的用電質(zhì)量，在維系變電站正常運行的前提下，提高變電站建設(shè)質(zhì)量是我國所研究的重要課題。變電站建設(shè)主要研究的兩個課題是土建設(shè)計以及優(yōu)化措施，本文運用科學(xué)的方法對變電站的基層設(shè)計以及相關(guān)建設(shè)進(jìn)行質(zhì)量改革，從而有效提供高質(zhì)量的電力需求。

【關(guān)鍵詞】變電站；土建設(shè)計；優(yōu)化策略；消防系統(tǒng)

引言

變電站維持正常運行的前提是具備合格的變電站土建，設(shè)計合理的土建能夠有效改善變電站層面開裂、地基沉降以及內(nèi)澇嚴(yán)重等影響。隨著我國在變電站土建設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格化，為了進(jìn)一步實現(xiàn)變電站的設(shè)計優(yōu)化，更加注重電力系統(tǒng)的完善與改進(jìn)，不僅能夠達(dá)到較好的變電站土建效果，還能在一定程度上降低工程造價。為了協(xié)調(diào)使用我國的電力資源，推動變電站土建設(shè)計的多樣化發(fā)展，在土建設(shè)計原則方面應(yīng)規(guī)范化、一致化，保證土建設(shè)計類型與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)一致，更好地實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

1、變電站土建設(shè)計的前期工作

變電站土建設(shè)計綜合概括為三個階段：前期準(zhǔn)備階段、初步設(shè)計階段以及施工圖設(shè)計階段等。變電站土建設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化以及規(guī)范化需要遵從國家規(guī)范以及法律法規(guī)，嚴(yán)格遵守各部門行業(yè)的設(shè)計行為標(biāo)準(zhǔn)；土建設(shè)計模式應(yīng)逐漸采用創(chuàng)新模式，積極引進(jìn)西方先進(jìn)文化，在提高土建建設(shè)質(zhì)量以及降低土建工程造價的前提下，可以適當(dāng)采用新型材料與技術(shù)，最終目的是設(shè)計出可靠安全、高質(zhì)量、低造價的變電站土建系統(tǒng)。

1.1 明確選址階段

前期選址工作是確保變電站土建設(shè)計穩(wěn)定實施的基礎(chǔ)，明確變電站負(fù)荷中心的重要位置是選址的重點。綜合考慮電網(wǎng)布局、城鄉(xiāng)規(guī)劃以及符合負(fù)荷分布等情況，選址地點盡可能接近負(fù)荷中心位置，以便降低電網(wǎng)損失，站點位置的確定要盡可能滿足少占或者不占用人均耕地，可以適當(dāng)開發(fā)荒地等經(jīng)濟(jì)效益較低的貧瘠地區(qū)；前期選址工作應(yīng)遵循節(jié)約用地、城鄉(xiāng)規(guī)劃協(xié)調(diào)性的原則問題，選址盡量避開公路以及鐵路等公共交通要道，由于變電站多建于偏遠(yuǎn)地區(qū)，此時應(yīng)考慮交通運輸是否滿足于用電需求；變電站在選址過程中要注重與線路人員之間的相互配合，明確變電站在輸電線路上的經(jīng)濟(jì)建設(shè)問題，方便以后的審查工作；此外，有關(guān)選址要求可以與當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)部門協(xié)調(diào)請求后再明確選址位置。

1.2 初步設(shè)計階段

變電站初步設(shè)計階段需要經(jīng)過可行性研究后方可進(jìn)行，具體的可行性研究主要包括占地面積、地基處理以及地下隱蔽設(shè)施和相應(yīng)的拆遷賠償問題。針對我國現(xiàn)階段土地資源緊張的問題，變電站的選址要充分考慮占地面積，并提出標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計平面方案來穩(wěn)定變電站運行維護(hù)管理工作；因地制宜，根據(jù)實際情況實時監(jiān)測站址附近區(qū)域是否存在滑坡、不良地質(zhì)等情況，及時采取防治措施，確保土建設(shè)計的正常實施；為了降低土建工程造價，合理使用工程經(jīng)費，并處理好有關(guān)的土地征用、林木賠償?shù)荣M用問題。

初步設(shè)計階段主要從變電站的平面設(shè)計、縱向布置、建筑構(gòu)造、地基處理以及給排水方面等問題上入手，設(shè)計合理的方案進(jìn)行土建設(shè)計。根據(jù)國家有關(guān)規(guī)范以及電力系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，最大程度上縮減平面用地，合理優(yōu)化設(shè)計交通運輸線路問題，并結(jié)合電網(wǎng)引線、進(jìn)線位置以及距離問題，合理設(shè)置規(guī)模化的建筑物；變電站土建設(shè)計采用縱向設(shè)計，其中縱向設(shè)置分為階梯式和平坡式，根據(jù)實際情況采用適宜的縱向設(shè)置，但是要盡可能減少變電站周圍場地的平整填挖方量；縱向布置的設(shè)計要點是在充分考慮洪水災(zāi)害的影響下，對建筑物的標(biāo)高進(jìn)行綜合平衡測量以及確定設(shè)計標(biāo)高，為了縮減土石方的使用量盡量保持原有的形狀，此外要對邊坡的高度進(jìn)行細(xì)化處理，采用擋水墻設(shè)置能夠解決邊坡高差較大的情況，采用排水溝設(shè)置能夠有效緩解邊坡因雨水沖刷而不穩(wěn)定的局面。國家有關(guān)部門明確標(biāo)示，建筑物的高度低于3.6m，可以使用磚混結(jié)構(gòu)，建筑物的高度高于3.6m時必須采用鋼筋混凝土才能最大程度上滿足抗震以及承載力的要求，因此，大型變電站的建筑構(gòu)造要結(jié)合鋼制結(jié)構(gòu)的支架和構(gòu)架；變電站的地基處理要結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益與施工難易程度，經(jīng)過專業(yè)人員的實際考察全面分析，確定最優(yōu)的地基處理方案以及基礎(chǔ)類型。初級設(shè)計階段可以重點優(yōu)化設(shè)計道路標(biāo)高以及管線布置方面，設(shè)置道路標(biāo)高的目的是使雨水能夠流經(jīng)變電站建筑物的各個排水口，從道路兩側(cè)和路面的排出口順利將雨水排出，以免造成變電站建筑物受雨侵襲；管線布置的要點是平行設(shè)置管線和管道的位置，同時滿足自流管具備一定的水流坡度，方便水流通過。

1.3 施工圖規(guī)劃階段

施工圖的設(shè)計是初步設(shè)計階段后的進(jìn)一步審查與完善，是在國家標(biāo)準(zhǔn)以及現(xiàn)行規(guī)范審查合格下方可實施的步驟，綜合性質(zhì)較強，可以大致確定變電站的土建設(shè)計布局。施工圖的優(yōu)化設(shè)計是確保建筑規(guī)格的施工質(zhì)量以及滿足施工效率的要求，一般變電站的土建設(shè)計會以標(biāo)準(zhǔn)化變電站內(nèi)變動較少的建筑物為參考，根據(jù)相關(guān)方提供的真實資料以及設(shè)計尺寸對建筑物進(jìn)行核實，確認(rèn)無誤后就可以對施工圖進(jìn)行設(shè)計；施工圖設(shè)計的原則是處理好建筑的結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)處理給排水、建筑與暖通系統(tǒng)的關(guān)系，同時重點檢查接口的位置。施工圖設(shè)計后要在第一時間內(nèi)與各專業(yè)部門進(jìn)行溝通檢查，建立不同學(xué)科之間的技能共識制度，并建立相應(yīng)的土建施工反饋制度，能夠及時發(fā)現(xiàn)工程中存在的問題并不斷完善施工圖的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制建筑物的平面布置，防止工程設(shè)計的重大錯報，進(jìn)一步增強施工圖設(shè)計的優(yōu)化階段。

2、變電站土建設(shè)計優(yōu)化方案

2.1 變電站建構(gòu)方案的優(yōu)化

變電站土建設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)方面重點優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)置、暖通風(fēng)系統(tǒng)、地基處理以及平立面方案設(shè)計。變電站的平面設(shè)計必須滿足各項功能房間具備足夠的空間使用，立面設(shè)計要達(dá)到美觀立體的效果；綜合樓層以及構(gòu)架的建筑設(shè)計應(yīng)該選用獨立基礎(chǔ)，電容器與變壓器的設(shè)置選用平板基礎(chǔ)。采用聯(lián)合布置的設(shè)計理念設(shè)計變電站可以節(jié)約土地資源，達(dá)到資源配置合理利用的標(biāo)準(zhǔn)。暖風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置的設(shè)計要點是盡可能滿足消防系統(tǒng)的需求，從而維持正常的運行。土建工程地基處理方案應(yīng)選取較為合適的方案，需要填補較厚土方量時采用強夯法，地質(zhì)較好的地基可以采用天然地基的處理技術(shù)，地基存在較厚的淤泥可以采用水泥土攪拌樁以及灌注樁管樁法，工作人員可以根據(jù)不同的地基情況采取相應(yīng)的處理措施。大部分變電站的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計一般采用鋼筋混凝土的框架結(jié)構(gòu)，充分考慮當(dāng)?shù)卣局返姆懒芽拐鹩绊懗潭纫约白冸娬镜耐两üこ淘O(shè)計，建議在支架與構(gòu)架上添加鋼制結(jié)構(gòu)，從而有效降低震裂災(zāi)害的損失。

2.2 變電站排水以及消防系統(tǒng)的優(yōu)化

變電站土建設(shè)計過程中應(yīng)該著重注意站區(qū)排水以及消防系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，主要從以下幾個方面進(jìn)行分析：消防給水與生活給水，兩者最好分別設(shè)置。 由于變電站站點位置不能充分滿足于消防給水和生活給水，通常在設(shè)計時要借助于市政供水的可能性來實現(xiàn)工程供水的需求。變電站排水系統(tǒng)一般采取分流排放，這在一定程度上緩解了水資源的緊張狀態(tài)。優(yōu)化設(shè)計變電站的消防系統(tǒng)，首先要考慮的是建筑物與設(shè)備之間的安全距離是否符合消防部門的常規(guī)檢查，如果確定建筑物與設(shè)備之間的距離小于標(biāo)準(zhǔn)的間距，應(yīng)該及時采用防火窗或者防火墻進(jìn)行相應(yīng)處理。

2.3 暖通系統(tǒng)的設(shè)計與優(yōu)化

變電場土建設(shè)計的原則是節(jié)水節(jié)能，為了更好地緩解土建施工現(xiàn)場的資源浪費問題，建議將變電站施工現(xiàn)場的衛(wèi)生設(shè)備改進(jìn)為智能化、環(huán)保化標(biāo)準(zhǔn)，從而有效控制水資源的節(jié)約情況；變電站的暖通系統(tǒng)是直接影響建筑物耗能的主要依據(jù)，因此設(shè)置變頻空調(diào)移機排風(fēng)機設(shè)備能夠降低變電站建筑的總消耗，從而節(jié)約了一部分土建工程造價，土建設(shè)計施工現(xiàn)場一般采用雨水口移機來檢測排水系統(tǒng)的穩(wěn)定。暖通系統(tǒng)的設(shè)計要求是最大程度上滿足消防和使用標(biāo)準(zhǔn)。變電站暖通系統(tǒng)設(shè)置節(jié)能型排風(fēng)機與節(jié)能型變頻空調(diào)，大大降低了全年總的能量資源消耗。變電站在周圍場地設(shè)置雨水口以及消暗管，其中以自然排水為最終目的。

2.4 其他層面的設(shè)計與優(yōu)化

變電站土建設(shè)計中使用裝配式圍墻，是為了有效實現(xiàn)施工現(xiàn)場的組裝問題以及加快工程的實施進(jìn)度，從而提高變電站運行的工作效率；現(xiàn)場裝置施工最能突出土建設(shè)計的工作效果，其中也運用到電纜溝的數(shù)字化工程特點，在電纜埋管、預(yù)制電纜溝以及預(yù)制電纜槽盒三者相互作用下，通過減少地下電纜的使用數(shù)量而優(yōu)化變電站的電纜溝，從而突出電纜溝的實時效果；為了實現(xiàn)變電站的選址盡可能減少一定的面積范圍，應(yīng)按照變電站電氣主接線設(shè)置合理的屋外構(gòu)支架，通常使用縱向方式單端支撐的聯(lián)合構(gòu)架，部分間隔可以采用兩個間隔一跨，屋外構(gòu)支架的作用是通過優(yōu)化材料的選取而有效降低工程成本，工程中一般會采用比較分析法，比如LCC全壽命的材料分析法選取適合變電站使用的周期桿材料。

2.5 嚴(yán)格篩選站址的位置

根據(jù)以上的相關(guān)情況分析，變電站的站址選取對土建的設(shè)計有著直接的影響，站址選取過程通常會采用經(jīng)濟(jì)比較法，選取其中一個較為合理的方案以供有關(guān)專家進(jìn)行更加詳細(xì)地判定，針對專家重點需要審查的意見與建議從而篩選更為直觀的方案。在施工之前可以提出多種備選方案，供施工組織需要，結(jié)合科學(xué)、合理的方案分析，評定施工組織最為合理的站址要求，但是經(jīng)過層層篩選之后，還要對最為合理的施工方案進(jìn)行進(jìn)一步的完善，直到確定最后的設(shè)計方案滿足變電站土建設(shè)計的要求。

3、結(jié)語

綜上所述，變電站的土建設(shè)計直接影響其建設(shè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，有效掌握變電站的土建設(shè)計要點，能夠更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貙ψ冸娬镜膬?yōu)化與改進(jìn)提出合理的論斷，對土建設(shè)計方案進(jìn)行合理的選擇，是提高變電站供電質(zhì)量與降低工程造價的重要依據(jù)。嚴(yán)格做好變電站土建工程的前期工作、初步設(shè)計以及施工圖規(guī)劃，根據(jù)實際情況對變電站實施合適的土建設(shè)計規(guī)劃，有效把握變電站土建設(shè)計重點，就能順利完成土建設(shè)計任務(wù)。

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