110 kV变电站典型设计土建部分研究

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摘 要：在110 kv变电站标准化典型设计中，土建部分的模块设计已经成为变电站标准应用的核心，文章结合工程实例分析变电站土建部分存在的问题，提出相应的设计优化方法，为广大土建设计人员提供参考。

关键词：110 kV变电站；典型设计；土建

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）35-0170-02

1 110 kV变电站设计存在问题及典型设计推广要求

随着我国经济建设的发展，输变电网络建设也持续稳定发展中。在全国范围内，新增了许多110 kV变电站建设。随着变电站领域的技术发展日新月异，110 kV变电站建筑也有着与众不同的变化。随着变电技术的更新换代、变电站设备的迅速发展，再加上城市化建设步伐的加快，110 kV变电站的站址已经逐步深入到城市人口稠密的中心区域。比如说北京天安门广场下方，就规划建设了6个110 kV地下变电站。随着城市的总体环境发生了巨大的变化，越来越多的高层建筑成为城市建筑的主流，在城市中心区域以及城市内建设110 kV变电站，其土建设计过程也出现了一系列的特殊问题。这些土建设计特殊问题将影响着变电站总体安全以及变电站设备的安全运行。部分沿用旧有的安全以及设计标准和设计规范的建设行为甚至会影响居民的正常生活。因此，110 kV变电站建设必须与时俱进，严格按照最新的设计规范要求进行设计，在导变电站土建的设计、安装、运行模式等方面及时进行设计规范的学习与解读，避免在变电站设计及施工中产生错误及不良影响。

2 110 kV变电站典型设计土建部分的要求及落实

在《110～500 kV输变电工程标准设计要求及可研深度规定》中，在可行性研究阶段，要求110 kV变电站在总体布置上，必须要实现变电站的基本功能和核心功能，实现变电站全过程、全寿命周期内资源节约，环境友好的要求。首先是在建筑风格上，总体体现工业性产品或设施的特点，提倡工艺简洁、施工方便、线条流畅，与环境协调，遵循中国南方电网有限责任公司典型设计总体原则。长期以来，由于变电站建设一直采用的是非标准化设计，不同的电力设计院采用的是不同的土建布置和建筑设计方案，最终导致外立面形态各异、建筑设计颜色及构造与变电站周边建筑环境不协调，特别是在城市中心区的110 kV变电站建设，还有部分位于旅游风景区的110 kV变电站建设，常常成为破坏周围环境的制约性因素。

而且在110 kV变电站土建设计结构安全性和耐久性问题处理这个问题上，大部分设计人员长期以来一直认为混凝土是非常耐久和安全的材料。而且在我国，土建结构的设计与施工规范一直推荐使用混凝土建筑材料，并且土建结构设计人员对于标准化混凝土建筑材料的使用更为熟悉。但是在沿海环境，特别是中国南方电网有限责任公司下属的广东电网公司、广西电网公司以及海南电网公司，这三个省网公司所属的大气环境气候为海洋以及热带气候，大气环境因素对于混凝土建筑材料的破坏作用更为严酷。而在贵州以及云南两个省网公司管辖区域，110 kV变电站建设的土建部分材料选择及设置对于干湿、冻融等大气侵蚀下的耐久性要求，相对考虑较少。因此，导致了许多110 kV变电站的混凝土结构常常出现钢筋锈蚀、混凝土腐蚀、塔基损毁等情况，严重的甚至导致停电以及安全事故。

2.1 110 kV变电站选址

变电站站址选择属于变电站土建部分设计的重要内容。进行站址选择首先要由系统部门进行拟建变电站规划中心位置以及区域内的电力负荷中心，并且根据相应的潮流分析以及电网的规划确定负荷中心位置，在中心位置附近选择较为适宜建设变电站的站址位置，并且进行相应的野外踏勘，以便进行站址确定。在进行站址确定之前，必须由系统部门进行相应的系统接入方案设计，并且考虑无功补偿规模、出线、主变压器的规模以及等级等变电站主要参数依据。依据系统部、变电一次、变电二次、地质勘察等不同的专业所提供的资料，汇总当地的土地、住房建设、建管单位、林业、农业、规划等政府部门的意见，土建设计人员会同相关政府部门人员初步确定几个变电站选址方案。这些选址地点应当尽量与负荷中心较近，以便能够降低电网损耗。在进行现场踏勘之后，就要对几个站址方案进行比选。在进行方案比选的时候，必须要考虑以下因素：①待选的变电站站址是否与当地的政府规划相一致。特别应当注意的是，不能占用基本农田保护区域。在变电站站址选择中，这是作为首要考虑条件。因为一旦涉及基本农田保护区域占用，必须要上报国土资源部进行土地总体规划调整，这个调整的上报及批复周期一般是1～3 a，远远超出一个110 kV变电站的建设周期。但是如果是占用一般耕地，则可以通过上报国土局进行耕地补偿来进行调整使用。当地国土部门对土地总体规划作出相应的调整后，则可以通过耕地补偿进行站址协调，这是一个折中的选址办法。②在进行站址选择的时候，必须要充分考虑站用水源、站用电源、交通运输、地质条件、土地用途等多种因素，重点解决站址的可行性问题，避免出现颠覆性因素。比如在进行地质勘察时，必须要明确有无不良地质情况，比如地下溶洞、滑坡、坍塌等情况，特别是部分古滑坡，由于其隐蔽性较强，所以较难发现，一旦站址确认，需要花费较大精力进行变电站站址地质处理，增加了变电站造价。③原则上应提出两个或两个以上可行的站址方案，如确实因各种难以克服的困难只能提供一个站址应提供充分的依据并作详细说明。在进行变电站站址比较选择以及站址备选方案上报时，为了避免出现单一站址的情况，需要进行多重考虑。但是在实际应用中，大部分设计单位为了节省前期工作成本以及勘察费用，只选择一个方案进行上报。最终出现站址征地等疑难问题时，则必须进行站址挪移，造成费用增加的情况。

2.2 站址水文气象报告需要作为严格要求进行限定

在110 kV变电站典型设计方案要求中，新增了对于站址水文气象资料收集以及报告形成的要求。除提供百年一遇以及五十年一遇洪水位之外，还要对洪水淹没情况以及区域内的洪涝情况进行预计分析和论述。而气象资料则要求列出气温、湿度、气压、风速及风向、降水量、冰雪、冻结深度等气象条件。因为这些气候条件对于变电站的站址选择以及混凝土材料的选择有着较为重要的影响。而防洪涝及排水情况则应说明备选站址内的防洪涝以及排水情况等，这有助于在进行设备基础标高定位。而当地的水文地质条件、地下水位情况等则直接影响变电站的基础防腐等级，而水源的水质、水量情况则影响变电站用水条件，涉及到变电站将来的生活以及生产用水是否可以使用井水或者当地用水，或者必须另外接入自来水源等。

2.3 站址的工程地质勘察报告要包含全面的地质勘察内容

在进行可行性研究阶段的地质勘察工作时，必须严格按照可行性研究内容的深度要求进行地质勘察工作。站址工程地质勘察报告要说明站址区域地质、区域构造和地震活动情况，确定地震基本烈度，对站址方案的稳定性作出评价。地质勘察报告中必须说明站址的地形、地貌特征，地层岩性。而且要说明站址的地形、地貌特征，地层岩性、岩土结构、成因类型及分布，确定地基类型。如果在可行性研究阶段时未能充分满足地质勘察的要求，则需要在初步设计阶段，详细进行钻孔勘察，充分了解站址及附近地区的不良地质现象，并对其危害程度和发展趋势作出判断，提出相应的防治措施的建议。比如在变电站站址落差位置较大的时候，采用高边坡设计的方式进行边坡防护，防治边坡移位对变电站的影响。

3 以110 kV变电站实例分析土建典型设计应用

以110 kV营盘变电站工程为例，投资单位为广西电网公司，土建工程规模主要包括新建110 kV营盘变电站及扩建对侧。

3.1 建筑材料优化

在选择施工材料的时候，我们首先考虑的是变电站的内在质量，只有在保证内在质量的前提下，我们才可以从节约成本的角度来寻找相应的替代品。这是我们选择材料的原则。变电站建筑物均采用现浇钢筋混凝土框架结构，砖砌填充墙。混凝土强度等级采用C20～C35，钢筋采用HPB235、HRB335和HRB400热扎钢筋，砌体材料采用M5水泥石灰混合砂浆砌筑MU10灰砂砖，事故油池采用钢筋混凝土结构。场地电缆沟采用砖砌结构，过道路电缆沟采用钢筋混凝土结构。这样体现了经济型和实用性。

3.2 建筑施工方案优化

考虑北海当地土壤砂石海水腐蚀情况，地基处理不宜直接作为天然地基，建筑物采用ф400径锤击高强混凝土预应力管桩，这既有利于加快工程施工进度，也有效降低了工程的成本。

3.3 应对台风天气，变电站增加边坡保护和砌筑工程应对

2013年广西境内受台风影响多达13个，特别是9-10月间，台风影响多达5个。受台风影响，考虑日后运行维护原因，变电站增加了大型护坡、爆破石方工程，地震烈度按7？考虑，设计基准期为50 a，结构使用年限50 a。变电站建筑布置，已经满足变电站安全使用功能并且尽量的降低成本。

3.4 根据规范重新设置消防措施

站内防火按典型设计原则进行设计站内同一时间按一次火灾考虑，根据规范在整个变电站内设置了一套的消防设施。由于站内配电装置楼火灾危险性为戊类，耐火等级为二类，建筑体积不超过3 000 m3，因此站内不设置消防给水系统，全站集中设置一套火灾自动报警系统，实现火灾报警部位信号和联动控制状态信号的实时监视。火灾探测报警范围包括电气二次设备室、10 kV配电装置室等处，并根据安装位置的特点和电气设备的特性选用不同的智能火灾探测器。火灾自动报警系统应由站内交流不间断电源系统提供专用回路供电。

4 结 语

标准化典型设计使110 kV变电站设计进入了模块化体系设计的阶段，但是由于各地的情况不同，特别是沿海的变电站设计，则需要根据当地的地质情况进行优化设计，电力设计工作者除了采取各种技术措施和管理措施外，还需要根据地区智能化发展的条件对变电站建筑设计进行优化和改善，这样才能使变电站设计更具有前瞻性和改良性，为其后期的无人值守功能提供应对。

参考文献：

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[2] 曹小鹏.110 kV张梁变电站工程设计及应用研究[D].西安：西安科技大学，2012.

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