變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在問題分析及處理方案

吳向南

(杭州協(xié)東電力設(shè)計(jì)工程有限公司，浙江 杭州 310005)

變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在問題分析及處理方案

吳向南

(杭州協(xié)東電力設(shè)計(jì)工程有限公司，浙江 杭州 310005)

首先從變電站地址選擇、基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、站內(nèi)整體布局3個(gè)方面分析了變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的主要問題，在此基礎(chǔ)上提出了防控變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的有效途徑，對(duì)確保變電站安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行具有重要的實(shí)際意義。

變電站；土建結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；途徑

1 變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的主要問題

在整個(gè)電力系統(tǒng)中，變電站有著非常重要的地位和作用，若要使變電站的作用得以充分發(fā)揮，就必須確保其建設(shè)質(zhì)量。土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是變電站建設(shè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，其質(zhì)量優(yōu)劣關(guān)系重大。由于變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，其中涉及的內(nèi)容較多，無論哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都有可能對(duì)整體設(shè)計(jì)質(zhì)量造成影響。比較常見的問題有以下幾個(gè)方面：

1.1 變電站地址選擇方面的問題

由變電站的特點(diǎn)可知，站內(nèi)很大一部分電氣設(shè)備均為高電壓、大電流的設(shè)備，并且電路之間互相交織，若是發(fā)生自然災(zāi)害，如雷暴、山洪、地震、冰凍等，都可能引起站內(nèi)電氣設(shè)備損壞，一旦設(shè)備出現(xiàn)短路，還可能引發(fā)火災(zāi)、爆炸等安全事故，其后果相當(dāng)嚴(yán)重。為此，變電站地址的選擇尤為重要。若是選擇修建變電站的地址不合理，如站址選在雷暴高發(fā)區(qū)、低洼地區(qū)等，就會(huì)對(duì)變電站的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行造成影響。所以，在變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須合理選擇站址。然而，某些變電站工程，由于土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)站址選擇的重視程度不夠，也沒有進(jìn)行認(rèn)真的調(diào)查，致使變電站選址不合理，這是土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中較為突出的問題之一。

1.2 基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面的問題

在變電站中存在大量的建筑結(jié)構(gòu)，它們與電氣設(shè)備一樣，都是變電站重要的組成部分，并且還是土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須予以重點(diǎn)考慮的關(guān)鍵性因素之一。建筑結(jié)構(gòu)使用性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到建筑的整體質(zhì)量，若是建筑基礎(chǔ)不牢固、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，就會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性降低，從而影響建筑本身的使用壽命，一旦建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，勢必會(huì)對(duì)變電站的正常運(yùn)行造成影響。在實(shí)際工程中，建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性方面較為突出的問題是地基處理問題和混凝土質(zhì)量問題，如不良地基未進(jìn)行處理、混凝土裂縫等等，因?yàn)榛炷潦墙ㄖY(jié)構(gòu)的主體，當(dāng)混凝土出現(xiàn)問題時(shí)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性自然會(huì)受到影響。

1.3 站內(nèi)整體布局方面的問題

通過對(duì)大量變電站進(jìn)行調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，有很多變電站存在內(nèi)部布局不合理的問題。由于變電站除了建筑結(jié)構(gòu)之外還有大量的電氣設(shè)備，而絕大部分電氣設(shè)備都對(duì)安裝環(huán)境有著較高的要求，若是站內(nèi)建筑的平面布局不合理，則會(huì)對(duì)電氣設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。然而，有些土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員因?yàn)槿狈?jīng)驗(yàn)，在具體設(shè)計(jì)中未對(duì)電氣設(shè)備安裝方面的問題予以充分考慮，致使建筑結(jié)構(gòu)與電氣安裝工程發(fā)生沖突，這是比較突出的問題。此外，還有部分設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中對(duì)一些細(xì)節(jié)方面的問題沒有注意，如通風(fēng)口的直徑過大，且未設(shè)置防護(hù)網(wǎng)，從而給設(shè)備運(yùn)行埋下了安全隱患。

2 防控變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的有效途徑

2.1 做好土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前的調(diào)研工作

前期調(diào)研規(guī)劃要將變電線路路徑和造價(jià)之間的關(guān)系作為研究重點(diǎn)，并對(duì)變電站選址、用電需求、人員流動(dòng)、電網(wǎng)規(guī)劃之間的相互作用進(jìn)行綜合分析，在深入調(diào)查變電站土建施工地質(zhì)狀況、承載能力的基礎(chǔ)上，搜集相關(guān)歷史地質(zhì)資料，為變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)，提高變電站選址的準(zhǔn)確性。此外，還應(yīng)根據(jù)變電站的選站位置、站內(nèi)水電供應(yīng)、建站面積等因素以及當(dāng)?shù)卣膶彶榕鷱?fù)意見，對(duì)變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行科學(xué)論證，確保該設(shè)計(jì)具備可行性。

2.2 合理選擇變電站地址

在變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須對(duì)變電站地址的選擇予以足夠的重視，除了要確保選址方案合理、可行之外，還應(yīng)當(dāng)滿足如下要求：(1) 符合電氣設(shè)備及線纜進(jìn)出線的要求。所選的變電站地址必須符合電氣設(shè)備及線纜進(jìn)出線的要求，除了應(yīng)當(dāng)與負(fù)荷中心保持較近的距離之外，還應(yīng)當(dāng)與工程所在地的工礦企業(yè)及城鄉(xiāng)規(guī)劃相協(xié)調(diào)。需要特別注意的是，進(jìn)出線走廊應(yīng)當(dāng)盡可能設(shè)置在比較開闊的地方，這樣便于電纜埋設(shè)及進(jìn)出線架空。(2) 要遵循節(jié)約用地的原則。我國可用于工程建設(shè)的土地面積越來越少，為此，在選擇變電站地址的過程中，應(yīng)當(dāng)在不影響變電站正常建設(shè)的基礎(chǔ)上，盡可能少占用土地，尤其是在經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)較高的地區(qū)，更要遵循節(jié)約用地的原則。(3) 要確保周圍環(huán)境良好。在變電站選址的過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)周圍的環(huán)境予以充分考慮，并盡可能將站址選擇在周圍環(huán)境良好的地區(qū)，若是工程所在地的整體環(huán)境較差，且存在空氣污染，則應(yīng)當(dāng)盡可能將變電站建設(shè)在上風(fēng)位，這樣可以減少周圍不良環(huán)境對(duì)變電站的影響。(4) 地質(zhì)條件要適宜。由于我國的地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，一些不良的地質(zhì)條件會(huì)對(duì)變電站土建施工帶來影響，所以在站址選擇時(shí)，必須充分考慮工程所在地的地形、地貌特征，以便避開風(fēng)口、斷層、塌陷區(qū)等場地。同時(shí)，站址也不宜緊挨山坡，以免滑坡、滾石危及站內(nèi)電氣設(shè)備。此外，站址要盡可能選擇在地勢較高的位置，這樣能夠有效避免洪水災(zāi)害的影響，若是無法選擇在高位，則應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的防洪措施。

2.3 采用合理的地基處理技術(shù)

為了確保變電站內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)的耐久性和穩(wěn)定性，可在土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采取相應(yīng)的技術(shù)措施。具體如下：(1) 不良地基的處理技術(shù)。有些變電站在土建設(shè)計(jì)中會(huì)遇到各種不良地基，為了確保其上建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，必須對(duì)地基進(jìn)行處理，較為實(shí)用且有效的方法有強(qiáng)夯法、片石墊層法、擠密樁法等，具體方法的選擇可根據(jù)工程實(shí)際情況而定。(2) 溝槽基礎(chǔ)的處理技術(shù)。變電站內(nèi)的電纜溝槽、排水管道均屬于建筑基礎(chǔ)的范疇，除了可以采用常規(guī)的地基處理技術(shù)外，還應(yīng)結(jié)合

溝槽和管道的特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的處理，例如，在軟土地基上，可以利用換填法，將軟土層置換為灰土土質(zhì)，若是承載力要求較高，則可置換為砂石，借此來提高基礎(chǔ)的承載能力。

2.4 做好變電站的總體布設(shè)規(guī)劃

(1) 變電站的整體規(guī)劃。變電站的整體規(guī)劃要以滿足城鎮(zhèn)、地區(qū)的規(guī)劃要求為前提，充分利用現(xiàn)有的交通、生活、消防等公共設(shè)施，結(jié)合附近的防排洪和給排水措施以及變電站土建結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)，做好變電站的整體規(guī)劃。在整體規(guī)劃中，要對(duì)變電站的出線桿、進(jìn)出線走廊、進(jìn)站道路等，以及生活區(qū)、水源地、給排水設(shè)施、變電站區(qū)等進(jìn)行合理布局。尤其是對(duì)于變電站區(qū)域內(nèi)的電氣設(shè)施和建筑物設(shè)計(jì)，要遵循緊湊合理、節(jié)約用地、利于分期建設(shè)的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果變電站區(qū)域內(nèi)的地形高低差距較大，那么可采取高低錯(cuò)層或臺(tái)階彌補(bǔ)的方式進(jìn)行布置設(shè)計(jì)，并處理好坡面的穩(wěn)定性。如果變電站位于城中，那么還應(yīng)在周圍的建筑物之間設(shè)計(jì)相應(yīng)的消防通道。(2) 主控室的平面布置。變電站主控室要盡量建在方便巡視并且能夠避開噪聲干擾的地方，為工作人員檢查主控室提供便利條件。同時(shí)，還應(yīng)考慮電纜長度問題，為了節(jié)省電纜，應(yīng)當(dāng)將主控室布置在2個(gè)配電裝置之間或同一側(cè)處。主控室坐向應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)仫L(fēng)向、日曬等因素進(jìn)行合理確定。(3) 配電裝置的平面布置。在設(shè)置屋外配電裝置時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)地形及配電裝置的出線方向進(jìn)行平面組合，避免出現(xiàn)線路交叉狀況。同時(shí)，還要在考慮連接導(dǎo)線長度以及順直度的前提下，確定各個(gè)配電裝置之間的距離。(4) 附屬設(shè)施的平面布置。變電站區(qū)域內(nèi)各類附屬設(shè)施的布置均應(yīng)滿足變電站總體格局要求以及道路方位的特征。具體如下：工具間應(yīng)布置在主控室與配電室之間的位置；采暖房應(yīng)集中布置在靠近采暖建筑群的位置；在冬季時(shí)，為了滿足站內(nèi)裝置防塵要求，應(yīng)當(dāng)盡量采用電暖氣；消防器材布置在靠近帶油設(shè)備的位置。

3 結(jié)語

總而言之，隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，變電站工程項(xiàng)目也大幅增加，為了確保變電站投運(yùn)后能夠安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，必須對(duì)其土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)予以足夠的重視，除了要制定科學(xué)合理、切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案之外，還應(yīng)當(dāng)提高施工質(zhì)量。只有這樣，才能從根本上消除變電站土建工程中存在的各種問題，促進(jìn)我國電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]王鋼.變電站土建設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)安全性與耐久性探析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012(23)

2014-06-17

吳向南(1982—)，男，浙江東陽人，助理工程師，研究方向：火力發(fā)電廠及變電站土建結(jié)構(gòu)。