關(guān)于提前進(jìn)行變電站土建施工圖設(shè)計(jì)的探討

侯國柱，費(fèi)雪萍，宋 健

(內(nèi)蒙古電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)

土建工作是變電站建設(shè)過程中的重要組成部分。按照設(shè)計(jì)圖紙分類，變電站土建基本分為兩大部分，分別是地下部分和地上部分。以常規(guī)戶外敞開式220kV變電站為例，地下部分包括：電纜溝道、進(jìn)水排水管道、主變壓器事故油池、地下消防蓄水池、電氣一次設(shè)備及架構(gòu)基礎(chǔ)、主建筑及配電室基礎(chǔ)等。地上部分包括：各級(jí)電壓等級(jí)架構(gòu)、主變壓器基礎(chǔ)、設(shè)備支架、電容器(電抗器)基礎(chǔ)、避雷針、主建筑及配電室地上部分等[1]。

變電站施工首先從土建開始，土建工程的進(jìn)度往往決定了總體工程能否按時(shí)完成。然而，土建工作往往受到天氣因素、施工組織和圖紙?zhí)峁┻M(jìn)度等條件的影響。其中圖紙的設(shè)計(jì)進(jìn)度是一個(gè)重要的制約條件，施工現(xiàn)場(chǎng)往往因?yàn)閳D紙不能及時(shí)提供而影響施工進(jìn)度。然而，設(shè)計(jì)圖紙又受到設(shè)備招標(biāo)和廠家資料配合等因素的制約。筆者將探討能否在沒有開展設(shè)備招標(biāo)、設(shè)備廠家資料不到位的情況下開展土建圖紙的設(shè)計(jì)工作。

1 變電站土建圖紙?jiān)O(shè)計(jì)流程

按照設(shè)計(jì)院正常的設(shè)計(jì)流程，土建施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)并交付施工現(xiàn)場(chǎng)的流程，如圖1所示。

圖1 變電站土建施工圖設(shè)計(jì)流程

通常，按照正常的工作流程，初步設(shè)計(jì)方案審定后，標(biāo)書編制、審標(biāo)、掛網(wǎng)、評(píng)標(biāo)、公示、談技術(shù)協(xié)議等這些設(shè)備招標(biāo)環(huán)節(jié)，再加上配合廠家資料環(huán)節(jié)，至少需要60d時(shí)間。設(shè)計(jì)往往受“設(shè)備招標(biāo)”環(huán)節(jié)的影響，設(shè)備廠家不確定，施工圖設(shè)計(jì)就不能進(jìn)行。因此，設(shè)計(jì)院對(duì)于每個(gè)工程來說有2個(gè)月的設(shè)計(jì)空檔期。要想壓縮這個(gè)空檔期，讓設(shè)計(jì)流程加速進(jìn)行，可以采用跳過“設(shè)備招標(biāo)”環(huán)節(jié)并采用假定廠家資料設(shè)計(jì)的方式。這種非正常的設(shè)計(jì)模式有悖于正規(guī)建設(shè)管理，不能確保建設(shè)質(zhì)量的掌控，安全隱患較多，經(jīng)濟(jì)性也極差，不宜作為一種技術(shù)手段來交流推廣[2]。

內(nèi)蒙古電網(wǎng)入圍的設(shè)備廠家數(shù)以百計(jì)，同一設(shè)備的基礎(chǔ)尺寸各個(gè)廠家差別很大，因此，如果按某個(gè)廠家的資料作為假定廠家資料來當(dāng)作設(shè)計(jì)輸入的話，勢(shì)必造成設(shè)計(jì)返工，如果施工單位再按圖施工，返工造成的損失將更大。

2 關(guān)于規(guī)范廠家資料的實(shí)踐

圖2 500kV主變壓器基礎(chǔ)布置

既然采用假定廠家資料設(shè)計(jì)出圖，存在因廠家資料多樣性而引起的返工隱患，我們能不能規(guī)范廠家的資料，使得參數(shù)相同的設(shè)備各廠家的資料高度一致。對(duì)于這個(gè)問題，國家電網(wǎng)公司早在2009年前后就做了這項(xiàng)工作，也就是在設(shè)備招標(biāo)規(guī)范中對(duì)每種設(shè)備的基礎(chǔ)做出統(tǒng)一規(guī)定。內(nèi)蒙古電力集團(tuán)有限公司也在《內(nèi)蒙古電網(wǎng)公司物資采購標(biāo)準(zhǔn)(2012版)》(以下簡(jiǎn)稱采購標(biāo)準(zhǔn))通用部分中對(duì)各設(shè)備的基礎(chǔ)形式和主要外形尺寸做了統(tǒng)一規(guī)定。

例如，采購標(biāo)準(zhǔn)對(duì)500kV主變壓器基礎(chǔ)做了規(guī)定，如圖2所示。

采購標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：因各廠家同容量變壓器外形差異較大，考慮基礎(chǔ)通用要求，變壓器以油坑中心對(duì)稱布置，變壓器油箱基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，冷卻或散熱器不考慮專用獨(dú)立基礎(chǔ)；實(shí)際工程應(yīng)根據(jù)變壓器實(shí)際尺寸、重量，經(jīng)校驗(yàn)土建確認(rèn)無問題后方可采用。

采購標(biāo)準(zhǔn)對(duì)220kV斷路器基礎(chǔ)做了規(guī)定，如圖3所示。

圖3 252kV瓷柱式SF6斷路器標(biāo)準(zhǔn)安裝接口

為實(shí)現(xiàn)220kV斷路器相同使用條件下的同類設(shè)備之間的通用互換，設(shè)備與基礎(chǔ)之間采用地腳螺栓連接，統(tǒng)一螺栓位置及間距。為減小地腳螺栓位置間距的施工誤差，在設(shè)備基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)留螺栓孔，二次灌漿預(yù)埋螺栓。設(shè)備端子高度、機(jī)構(gòu)箱位置應(yīng)以實(shí)際設(shè)備為準(zhǔn)。

目前看來，如果強(qiáng)制執(zhí)行統(tǒng)一的設(shè)備外形和設(shè)備基礎(chǔ)的要求，不利于設(shè)備廠家技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品優(yōu)化。完全就是滿足搶施工進(jìn)度的要求，況且由于各個(gè)廠家設(shè)備的技術(shù)核心有異，產(chǎn)品重量體型不同，只滿足基礎(chǔ)外形一致的條件，也會(huì)造成以大體量設(shè)計(jì)涵蓋所有不同廠家產(chǎn)品的浪費(fèi)，這與優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則也是相違背的[3]。不值得推廣。

3 統(tǒng)一設(shè)備外形及基礎(chǔ)的研究

經(jīng)過多年的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)各廠家對(duì)采購標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)備基礎(chǔ)尺寸的響應(yīng)和執(zhí)行情況并不好，中標(biāo)后提供給設(shè)計(jì)院的廠家資料五花八門，各不相同。如果設(shè)計(jì)院在確定設(shè)備廠家之前就按照采購標(biāo)準(zhǔn)里規(guī)定的設(shè)備基礎(chǔ)尺寸開展設(shè)計(jì)工作仍存在較大的返工風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)這個(gè)問題，設(shè)計(jì)院對(duì)此做了專項(xiàng)調(diào)研，調(diào)研結(jié)果如下。

3.1 對(duì)主變壓器廠家的調(diào)研結(jié)果

接受咨詢的變壓器廠家有：常州西電變壓器有限責(zé)任公司、西安西電變壓器有限責(zé)任公司、山東魯能泰山電力設(shè)備有限責(zé)任公司、特變電工衡陽變壓器有限責(zé)任公司、保定天威保變電氣股份有限公司、重慶ABB變壓器有限公司、山東電力設(shè)備有限公司、山東泰開變壓器有限公司、南通曉星變壓器有限公司、正泰電氣股份有限公司等廠家。調(diào)研后經(jīng)統(tǒng)計(jì)，主要存在的問題如下：①各廠家設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法有所差異，導(dǎo)致變壓器外形不可能做到一致。②針對(duì)每臺(tái)變壓器，參數(shù)一樣的前提下，如果變壓器成套廠采購的油枕、套管、調(diào)壓開關(guān)等零部件的廠家不同，變壓器外形尺寸就可能不一樣。③阻抗對(duì)變壓器外形尺寸影響較大，不同阻抗導(dǎo)致變壓器外形尺寸有所差異。④海拔高度修正對(duì)套管尺寸有影響，導(dǎo)致外形隨海拔高度有所變化。⑤低壓套管位置不能完全按照采購標(biāo)準(zhǔn)要求確定，影響變壓器外形尺寸和母線橋定位。套管尺寸距油箱中心線距離不能確定。⑥變壓器外形無法預(yù)先確定的情況下建議做較大油池。⑦部分合資品牌變壓器外形較小，按照采購標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)油池偏大。部分合資品牌變壓器的條基數(shù)量為3條，而采購標(biāo)準(zhǔn)中為4條，與之不符。

3.2 對(duì)斷路器廠家的調(diào)研結(jié)果

表1 主變壓器存在問題

表2 斷路器存在問題

接受咨詢的斷路器廠家有：北京ABB高壓開關(guān)設(shè)備有限公司、正泰電氣股份有限公司、西安西電高壓開關(guān)有限責(zé)任公司、西門子(杭州)高壓開關(guān)有限公司、蘇州阿爾斯通高壓電氣開關(guān)有限公司等廠家。主要存在的問題如下：①斷路器外形尺寸需根據(jù)海拔高度修正，各廠家因采購的套管不同修正的高度不盡相同。②各廠家操作機(jī)構(gòu)箱位置不同，影響電纜埋管的定位，進(jìn)而影響設(shè)備基礎(chǔ)的形式。③設(shè)備重量和高度各個(gè)廠家無法統(tǒng)一，造成基礎(chǔ)尺寸不能完全一致。④北京ABB高壓開關(guān)設(shè)備有限公司220kV斷路器地腳螺栓大小與采購標(biāo)準(zhǔn)要求不同，采購標(biāo)準(zhǔn)要求為M36，ABB產(chǎn)品采用M30。⑤西安西電高壓開關(guān)有限責(zé)任公司提出由于受結(jié)構(gòu)的限制，220kV罐式斷路器(分相)，基礎(chǔ)安裝圖尺寸要求600mm，該公司為680mm，外形尺寸1 720mm，該公司為1 220mm。⑥蘇州阿爾斯通高壓電氣開關(guān)有限公司110kV斷路器，采購標(biāo)準(zhǔn)里的高度是5 550mm，該公司為5 187mm,客戶如特殊要求，需更新為非標(biāo)支架。且該廠家的地腳螺栓是帶彎鉤的，所以預(yù)留二次灌漿口應(yīng)為300×300，而采購標(biāo)準(zhǔn)要求是200mm×200mm。

以上參加調(diào)研的廠家涵蓋了在我國國內(nèi)投標(biāo)的大多數(shù)廠家，他們的意見具有代表性。各廠家均認(rèn)為有必要在中標(biāo)后再和設(shè)計(jì)院確認(rèn)圖紙。且統(tǒng)一規(guī)定扼殺了廠家技術(shù)創(chuàng)新的渠道，各廠家均不建議統(tǒng)一外形及基礎(chǔ)要求。

3.3 對(duì)國家電網(wǎng)公司的調(diào)研結(jié)果

針對(duì)國網(wǎng)公司在統(tǒng)一設(shè)備外形尺寸方面的執(zhí)行情況，我們向國網(wǎng)相關(guān)設(shè)計(jì)部門做了咨詢，以下是國網(wǎng)公司的執(zhí)行情況。表1、表2分別統(tǒng)計(jì)了主變壓器和斷路器依據(jù)國網(wǎng)公司“通用設(shè)備”(等同《內(nèi)蒙古電網(wǎng)公司物資采購標(biāo)準(zhǔn)(2012版)》通用部分中設(shè)備基礎(chǔ)要求)開展施工圖設(shè)計(jì)存在的問題。

4 結(jié)論

變電站的主要電氣設(shè)備有變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、避雷器、電容器、電抗器、開關(guān)柜等。《內(nèi)蒙古電網(wǎng)公司物資采購標(biāo)準(zhǔn)(2012版)》對(duì)這些設(shè)備的外形尺寸和基礎(chǔ)都做了相應(yīng)規(guī)定。變壓器和斷路器是變電站建設(shè)中的重要設(shè)備和典型設(shè)備，根據(jù)調(diào)研情況，綜合各方意見，變壓器和斷路器絕大多數(shù)廠家認(rèn)為不宜按照《內(nèi)蒙古電網(wǎng)公司物資采購標(biāo)準(zhǔn)(2012版)》通用部分中設(shè)備基礎(chǔ)要求(或“通用設(shè)備”中的土建接口)統(tǒng)一各廠家設(shè)備基礎(chǔ)和外形尺寸。提前開展設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)大，浪費(fèi)資源。因此變壓器和斷路器不具備提前開展施工圖設(shè)計(jì)的條件。其他設(shè)備的情況也基本類似，建議設(shè)計(jì)進(jìn)度與設(shè)備訂貨時(shí)間結(jié)合確定[4]。

對(duì)于變電站設(shè)計(jì)，土建專業(yè)的設(shè)計(jì)有其自身規(guī)律和特點(diǎn)，它不是各個(gè)設(shè)備基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單布置和堆砌，各設(shè)備定位和基礎(chǔ)外形尺寸需要互相配合才能更加合理。比如主變進(jìn)線母線橋的定位和高度就需要根據(jù)主變壓器的定位、套管高度、與附近電纜溝等地下設(shè)施距離以及母線和周邊設(shè)備的帶電距離校驗(yàn)來確定。從工程創(chuàng)優(yōu)角度來說，更需要土建設(shè)計(jì)精益求精，除了執(zhí)行設(shè)備規(guī)范的要求外，還需要執(zhí)行“標(biāo)準(zhǔn)工藝”“創(chuàng)優(yōu)策劃”等針對(duì)特定工程的技術(shù)文件的約束。因此需要針對(duì)特定工程的設(shè)備需要與各設(shè)備廠家反復(fù)配合才能設(shè)計(jì)出優(yōu)良的成品。

內(nèi)蒙古電網(wǎng)地處我國北方寒冷地區(qū)，混凝土施工期相對(duì)較短，因此加快土建圖紙交付進(jìn)度非常必要。根據(jù)以上論述，提前開展變電站設(shè)備支架基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)工作存在很多不合理的地方。然而變電站建設(shè)初期，其他不受設(shè)備形式影響的土建圖紙是可以提前設(shè)計(jì)并交付施工現(xiàn)場(chǎng)開展施工工作的。比如部分電纜溝道、進(jìn)水排水管道、地下消防蓄水池、各電壓等級(jí)架構(gòu)、主建筑及配電室等這些施工工作都可以在設(shè)備招標(biāo)前開展。因此，只要施工組織得當(dāng)，等待設(shè)備招標(biāo)的空檔期還是可以有效利用起來的。