变电站土建结构设计存在问题分析及处理方案

吴向南

(杭州协东电力设计工程有限公司，浙江 杭州 310005)

变电站土建结构设计存在问题分析及处理方案

吴向南

(杭州协东电力设计工程有限公司，浙江 杭州 310005)

首先从变电站地址选择、基础及结构稳定性、站内整体布局3个方面分析了变电站土建结构设计中存在的主要问题，在此基础上提出了防控变电站土建结构设计问题的有效途径，对确保变电站安全、稳定、可靠运行具有重要的实际意义。

变电站；土建结构；设计；途径

1 变电站土建结构设计中存在的主要问题

在整个电力系统中，变电站有着非常重要的地位和作用，若要使变电站的作用得以充分发挥，就必须确保其建设质量。土建结构设计是变电站建设的基础环节，其质量优劣关系重大。由于变电站土建结构设计是一项较为复杂且系统的工作，其中涉及的内容较多，无论哪个环节出现问题都有可能对整体设计质量造成影响。比较常见的问题有以下几个方面：

1.1 变电站地址选择方面的问题

由变电站的特点可知，站内很大一部分电气设备均为高电压、大电流的设备，并且电路之间互相交织，若是发生自然灾害，如雷暴、山洪、地震、冰冻等，都可能引起站内电气设备损坏，一旦设备出现短路，还可能引发火灾、爆炸等安全事故，其后果相当严重。为此，变电站地址的选择尤为重要。若是选择修建变电站的地址不合理，如站址选在雷暴高发区、低洼地区等，就会对变电站的安全、稳定、可靠运行造成影响。所以，在变电站土建结构设计中，必须合理选择站址。然而，某些变电站工程，由于土建结构设计人员对站址选择的重视程度不够，也没有进行认真的调查，致使变电站选址不合理，这是土建结构设计中较为突出的问题之一。

1.2 基础及结构稳定性方面的问题

在变电站中存在大量的建筑结构，它们与电气设备一样，都是变电站重要的组成部分，并且还是土建结构设计中必须予以重点考虑的关键性因素之一。建筑结构使用性能的优劣直接关系到建筑的整体质量，若是建筑基础不牢固、结构设计不合理，就会导致建筑结构的稳定性和耐久性降低，从而影响建筑本身的使用寿命，一旦建筑结构出现问题，势必会对变电站的正常运行造成影响。在实际工程中，建筑结构稳定性和耐久性方面较为突出的问题是地基处理问题和混凝土质量问题，如不良地基未进行处理、混凝土裂缝等等，因为混凝土是建筑结构的主体，当混凝土出现问题时，结构稳定性和耐久性自然会受到影响。

1.3 站内整体布局方面的问题

通过对大量变电站进行调查研究发现，有很多变电站存在内部布局不合理的问题。由于变电站除了建筑结构之外还有大量的电气设备，而绝大部分电气设备都对安装环境有着较高的要求，若是站内建筑的平面布局不合理，则会对电气设备的安全、稳定运行造成影响。然而，有些土建结构设计人员因为缺乏经验，在具体设计中未对电气设备安装方面的问题予以充分考虑，致使建筑结构与电气安装工程发生冲突，这是比较突出的问题。此外，还有部分设计人员在设计过程中对一些细节方面的问题没有注意，如通风口的直径过大，且未设置防护网，从而给设备运行埋下了安全隐患。

2 防控变电站土建结构设计问题的有效途径

2.1 做好土建结构设计前的调研工作

前期调研规划要将变电线路路径和造价之间的关系作为研究重点，并对变电站选址、用电需求、人员流动、电网规划之间的相互作用进行综合分析，在深入调查变电站土建施工地质状况、承载能力的基础上，搜集相关历史地质资料，为变电站土建结构设计提供可靠依据，提高变电站选址的准确性。此外，还应根据变电站的选站位置、站内水电供应、建站面积等因素以及当地政府的审查批复意见，对变电站土建结构设计进行科学论证，确保该设计具备可行性。

2.2 合理选择变电站地址

在变电站土建结构设计中，必须对变电站地址的选择予以足够的重视，除了要确保选址方案合理、可行之外，还应当满足如下要求：(1) 符合电气设备及线缆进出线的要求。所选的变电站地址必须符合电气设备及线缆进出线的要求，除了应当与负荷中心保持较近的距离之外，还应当与工程所在地的工矿企业及城乡规划相协调。需要特别注意的是，进出线走廊应当尽可能设置在比较开阔的地方，这样便于电缆埋设及进出线架空。(2) 要遵循节约用地的原则。我国可用于工程建设的土地面积越来越少，为此，在选择变电站地址的过程中，应当在不影响变电站正常建设的基础上，尽可能少占用土地，尤其是在经济效益相对较高的地区，更要遵循节约用地的原则。(3) 要确保周围环境良好。在变电站选址的过程中，应当对周围的环境予以充分考虑，并尽可能将站址选择在周围环境良好的地区，若是工程所在地的整体环境较差，且存在空气污染，则应当尽可能将变电站建设在上风位，这样可以减少周围不良环境对变电站的影响。(4) 地质条件要适宜。由于我国的地质结构比较复杂，一些不良的地质条件会对变电站土建施工带来影响，所以在站址选择时，必须充分考虑工程所在地的地形、地貌特征，以便避开风口、断层、塌陷区等场地。同时，站址也不宜紧挨山坡，以免滑坡、滚石危及站内电气设备。此外，站址要尽可能选择在地势较高的位置，这样能够有效避免洪水灾害的影响，若是无法选择在高位，则应当采取相应的防洪措施。

2.3 采用合理的地基处理技术

为了确保变电站内建筑结构的耐久性和稳定性，可在土建结构设计中采取相应的技术措施。具体如下：(1) 不良地基的处理技术。有些变电站在土建设计中会遇到各种不良地基，为了确保其上建筑结构的稳定性，必须对地基进行处理，较为实用且有效的方法有强夯法、片石垫层法、挤密桩法等，具体方法的选择可根据工程实际情况而定。(2) 沟槽基础的处理技术。变电站内的电缆沟槽、排水管道均属于建筑基础的范畴，除了可以采用常规的地基处理技术外，还应结合

沟槽和管道的特点进行相应的处理，例如，在软土地基上，可以利用换填法，将软土层置换为灰土土质，若是承载力要求较高，则可置换为砂石，借此来提高基础的承载能力。

2.4 做好变电站的总体布设规划

(1) 变电站的整体规划。变电站的整体规划要以满足城镇、地区的规划要求为前提，充分利用现有的交通、生活、消防等公共设施，结合附近的防排洪和给排水措施以及变电站土建结构施工特点，做好变电站的整体规划。在整体规划中，要对变电站的出线杆、进出线走廊、进站道路等，以及生活区、水源地、给排水设施、变电站区等进行合理布局。尤其是对于变电站区域内的电气设施和建筑物设计，要遵循紧凑合理、节约用地、利于分期建设的原则进行设计。如果变电站区域内的地形高低差距较大，那么可采取高低错层或台阶弥补的方式进行布置设计，并处理好坡面的稳定性。如果变电站位于城中，那么还应在周围的建筑物之间设计相应的消防通道。(2) 主控室的平面布置。变电站主控室要尽量建在方便巡视并且能够避开噪声干扰的地方，为工作人员检查主控室提供便利条件。同时，还应考虑电缆长度问题，为了节省电缆，应当将主控室布置在2个配电装置之间或同一侧处。主控室坐向应充分考虑当地风向、日晒等因素进行合理确定。(3) 配电装置的平面布置。在设置屋外配电装置时，应当根据地形及配电装置的出线方向进行平面组合，避免出现线路交叉状况。同时，还要在考虑连接导线长度以及顺直度的前提下，确定各个配电装置之间的距离。(4) 附属设施的平面布置。变电站区域内各类附属设施的布置均应满足变电站总体格局要求以及道路方位的特征。具体如下：工具间应布置在主控室与配电室之间的位置；采暖房应集中布置在靠近采暖建筑群的位置；在冬季时，为了满足站内装置防尘要求，应当尽量采用电暖气；消防器材布置在靠近带油设备的位置。

3 结语

总而言之，随着我国电网规模的不断扩大，变电站工程项目也大幅增加，为了确保变电站投运后能够安全、稳定、可靠运行，必须对其土建结构设计予以足够的重视，除了要制定科学合理、切实可行的设计方案之外，还应当提高施工质量。只有这样，才能从根本上消除变电站土建工程中存在的各种问题，促进我国电力事业的可持续发展。

[1]王钢.变电站土建设计中的结构安全性与耐久性探析[J].中国新技术新产品，2012(23)

2014-06-17

吴向南(1982—)，男，浙江东阳人，助理工程师，研究方向：火力发电厂及变电站土建结构。