110kV變電站鋼結構建筑設計技術探討

池 翔

110kV變電站鋼結構建筑設計技術探討

池 翔

（國網寧德供電公司，福建 寧德 352100）

傳統變電站建筑大多采用鋼筋混凝土框架結構，這種結構施工周期長，耗費材料多，且施工過程污染環境，不符合當前建設資源節約型社會的要求。本文探討了110kV變電站鋼結構建筑設計技術，以期為我國變電站建設提供借鑒。

變電站；鋼結構；建筑設計技術

傳統的變電站建筑多是采用鋼筋混凝土結構。變電站鋼筋混凝土結構中的受力構件大多是在施工現場澆筑的，澆筑完成后待變電站“退役”時，這些受力構件大多不能回收利用，容易造成資源浪費。另外，鋼筋混凝土結構的施工周期長，對環境污染程度大，已不能滿足社會發展的需求。鋼結構作為新型的建筑結構，在變電站建筑中的設計應用具有極大的優越性。鋼結構裝配周期短，對環境的污染小，且具有很高的回收價值，符合社會發展的要求。

1 建筑鋼結構的特點和關鍵控制點

1.1 建筑鋼結構的特點

建筑鋼結構的主要材料是質量輕強度高的鋼材。鋼結構具有較高的承載力和較輕的自重。結構自身所用的鋼材具有較高的抗拉、抗壓和抗剪強度。此外，良好的吸能性能和延性還使鋼結構具有優越的抗震性能。建筑鋼結構不僅能有效應對和減弱地震的破壞，還具有良好的適應強震的變形能力［1］。

1.2 建筑鋼結構的關鍵控制點

建筑鋼結構的關鍵控制點是對施工過程的控制。施工過程控制的要點包括兩方面：一是施工的工期控制，二是施工質量控制［2］。通常情況下，只要施工組織合理，鋼結構的建筑施工工期要比混凝土結構的工程施工工期短。因此，要確保施工組織的合理，避免施工組織不合理對施工進度的影響，確保施工工期。建筑鋼結構要求總包方和施工方具備較高的專業技術和豐富的施工經驗，以確保施工質量。由于鋼結構的施工工藝相對較為復雜，因此，要求施工人員必須具備較高的素質，且要嚴格考核鋼結構施工企業是否具備相應資質，從而確保鋼結構施工在高效有序的管理下進行。

2 變電站鋼結構建筑設計的優勢

2.1 結構斷面較小，空間利用率高

傳統的變電站建筑多采用鋼筋混凝土結構。在鋼筋混凝土結構中，受力構件通常采用較大的尺寸以確保受力性能。構件的尺寸過大不可避免地會限制變電站建筑物的空間。有的變電站建筑跨度大，相應的結構構件，如支柱也會加大，梁也會相應增高，整個建筑物所需的面積就會增大。

2.2 結構承載力高，結構自重輕

與傳統的鋼筋混凝土材料相比，鋼結構材料具有較輕的自重和較強的承載力。鋼結構材料的相關資料表明，鋼結構的輕質性以材料質量密度和強度的比值來衡量。鋼結構材料的質量密度和強度比值越小，鋼結構就越輕。通過比較相關數據，鋼結構材料二者的比值和混凝土結構材料的比值相差5～10倍。另外，鋼結構材料具有較強的抗剪強度和抗拉抗壓強度，遠遠優于其他材料。

2.3 結構節能環保

鋼結構施工，通常是由工廠加工各種鋼結構構件，然后在施工現場上對加工好的各種構件進行裝配。鋼結構的裝配通常采用螺栓連接或者是焊接的方式。因此，變電站鋼結構的施工簡便，施工現場產生的噪聲污染和環境污染遠小于傳統鋼筋混凝土結構施工現場產生的污染。此外，當鋼結構的變電站建筑超出使用年限而“退役”時，可以對建筑物的鋼材和板材進行回收利用［5］。

3 110kV變電站鋼結構建筑設計常用技術

110kV變電站是較為常見的變電站。現以110kV變電站為例，探討變電站鋼結構建筑設計的常用技術。

3.1 噪聲控制

變電站建筑常見的問題是噪聲問題，變電站的主變壓器會在變電站的正常運行中產生較大噪音。主變壓器噪音的產生來源主要有兩個：一個是冷卻風扇噪聲，另一個是電磁噪聲。這兩類噪聲的頻率以低頻和中頻為主。在變電站鋼結構設計中，應對噪聲可以采取如下措施：安裝室內吸音板或者是采取密閉隔聲的措施。例如，封閉變電站的主變壓器，以實現對噪聲的屏蔽；將吸聲層設置在消音門和屋面板上，以實現隔聲消音的效果。

3.2 節能設計

在110kV的變電站運行過程中，只需要保持主控室設備的溫度即能滿足變電站運行的要求。在進行變電站鋼結構建筑設計時，可以借鑒民用建筑的節能保溫方法，提高變電站節能環保的水平。例如，在鋼結構設計時，選擇復合保溫型的鋼板及保溫效能較好的夾心板墻共同構建圍護結構。這樣不僅能在很大程度上提升變電站建筑的保溫和節能效果，而且有助于變電站建筑的防火性能的提高。

3.3 通風設計

變電站的正常運行取決于主變壓器室的正常運行，主變壓器室對通風要求較高。因此，要做好變電站鋼結構建筑的通風設計。在夏季，要把主變壓器室的溫度控制在45℃以下，以確保主變壓器的正常運行。通風是降低主變壓器室內溫度的最佳措施。主變壓器室應設置大面積的通風百葉，對室內進行通風，實現空氣對流降溫的目的，確保主變壓器的高質、高效運行。如果主變壓器的容積較大，還要在主變壓器室的屋頂安裝風機以確保通風。要在使用機械排風的基礎上，結合自然排風的方式。最好在變電站的屋頂上設置無動力排風機以加強自然排風的效果，以有效排除室內的熱空氣。無動力排風機可以借助風力實現自動運行，不需要消耗電能，且在運行過程中不產生噪聲，具有良好的排風效果，也符合節能環保的要求。

3.4 運行維護設計

變電站鋼結構建筑要注意對鋼結構進行維護設計。由于鋼結構在耐久性和耐腐蝕性方面的能力較弱，因此要加強對鋼結構防銹腐蝕的維護。

4 實用案例

某市某鎮110kV變電站新建工程，采用了鋼結構建筑設計。該鋼結構變電站占地總面積是3 420㎡，建筑面積2 547㎡，高12m。該變電站設置有循環道路，有以毛石為基礎的圍墻，還裝配有鐵質護欄。同時，該變電站鋪設有消防管線和接地網線，另外設置有化糞池、提升井和閥門井。

該變電站工程于2016年3月9日開始施工，到10月21日竣工。該變電站采用鋼結構建筑設計，其鋼結構外觀十分美觀大方，內部設計簡潔實用，同時能有效發揮變電站的各項功能。

該變電站充分運用了噪聲控制和解決技術、通風設計技術、節能設計技術及運行維護技術，實現了變電站鋼結構建筑設計的完善。該變電站的施工現場采用裝配工藝，基本上沒有產生噪聲污染和其他污染。經過檢測，該變電站的鋼結構具有極高的承載力和極輕的自重。另外，該變電站的鋼結構斷面較小，實現了空間的高利用率。

5 結語

變電站建筑采用鋼結構建筑設計相對于傳統的鋼筋混凝土結構具有極大的優越性。鋼結構材料本身具有環保、節能、高效的特點，遠遠優于混凝土結構。鋼結構變電站無論是在材料性能、受力特點，還是在使用功能方面都存在諸多優點。因此，我國應該加強對鋼結構技術的研究和推廣，促進鋼結構在110kV變電站建筑設計中的應用，提高我國變電站的發展水平。

［1］艾華光.淺談110變電站鋼結構建筑設計技術［J］.低碳世界，2016（21）：62-63.

［2］鄭宇.鋼結構裝配式變電站建筑設計研討［J］.低碳世界，2014（14）：260-261.

Discussion on Design Technology of Steel Structure Building for 110kV Substation

Chi Xiang
（State Grid Ningde Power Supply Company，Ningde Fujian 352100）

Most of the traditional substation building with reinforced concrete frame structure,the structure of long construction period,material consumption,environmental pollution and construction process,does not meet the current requirements of building a resource-saving society.This paper discussed the design technology of steel structure construction for 110kV substations in order to provide reference for substation construction in our country.

substation；steel structure；architectural design technology

TM63

A

1003-5168（2017）10-0102-02

2017-10-09

池翔（1985-），男，本科，工程師，研究方向：土建。