关于提前进行变电站土建施工图设计的探讨

侯国柱，费雪萍，宋 健

(内蒙古电力勘测设计院有限责任公司，内蒙古 呼和浩特 010020)

土建工作是变电站建设过程中的重要组成部分。按照设计图纸分类，变电站土建基本分为两大部分，分别是地下部分和地上部分。以常规户外敞开式220kV变电站为例，地下部分包括：电缆沟道、进水排水管道、主变压器事故油池、地下消防蓄水池、电气一次设备及架构基础、主建筑及配电室基础等。地上部分包括：各级电压等级架构、主变压器基础、设备支架、电容器(电抗器)基础、避雷针、主建筑及配电室地上部分等[1]。

变电站施工首先从土建开始，土建工程的进度往往决定了总体工程能否按时完成。然而，土建工作往往受到天气因素、施工组织和图纸提供进度等条件的影响。其中图纸的设计进度是一个重要的制约条件，施工现场往往因为图纸不能及时提供而影响施工进度。然而，设计图纸又受到设备招标和厂家资料配合等因素的制约。笔者将探讨能否在没有开展设备招标、设备厂家资料不到位的情况下开展土建图纸的设计工作。

1 变电站土建图纸设计流程

按照设计院正常的设计流程，土建施工图纸设计并交付施工现场的流程，如图1所示。

图1 变电站土建施工图设计流程

通常，按照正常的工作流程，初步设计方案审定后，标书编制、审标、挂网、评标、公示、谈技术协议等这些设备招标环节，再加上配合厂家资料环节，至少需要60d时间。设计往往受“设备招标”环节的影响，设备厂家不确定，施工图设计就不能进行。因此，设计院对于每个工程来说有2个月的设计空档期。要想压缩这个空档期，让设计流程加速进行，可以采用跳过“设备招标”环节并采用假定厂家资料设计的方式。这种非正常的设计模式有悖于正规建设管理，不能确保建设质量的掌控，安全隐患较多，经济性也极差，不宜作为一种技术手段来交流推广[2]。

内蒙古电网入围的设备厂家数以百计，同一设备的基础尺寸各个厂家差别很大，因此，如果按某个厂家的资料作为假定厂家资料来当作设计输入的话，势必造成设计返工，如果施工单位再按图施工，返工造成的损失将更大。

2 关于规范厂家资料的实践

图2 500kV主变压器基础布置

既然采用假定厂家资料设计出图，存在因厂家资料多样性而引起的返工隐患，我们能不能规范厂家的资料，使得参数相同的设备各厂家的资料高度一致。对于这个问题，国家电网公司早在2009年前后就做了这项工作，也就是在设备招标规范中对每种设备的基础做出统一规定。内蒙古电力集团有限公司也在《内蒙古电网公司物资采购标准(2012版)》(以下简称采购标准)通用部分中对各设备的基础形式和主要外形尺寸做了统一规定。

例如，采购标准对500kV主变压器基础做了规定，如图2所示。

采购标准规定：因各厂家同容量变压器外形差异较大，考虑基础通用要求，变压器以油坑中心对称布置，变压器油箱基础采用钢筋混凝土条形基础，冷却或散热器不考虑专用独立基础；实际工程应根据变压器实际尺寸、重量，经校验土建确认无问题后方可采用。

采购标准对220kV断路器基础做了规定，如图3所示。

图3 252kV瓷柱式SF6断路器标准安装接口

为实现220kV断路器相同使用条件下的同类设备之间的通用互换，设备与基础之间采用地脚螺栓连接，统一螺栓位置及间距。为减小地脚螺栓位置间距的施工误差，在设备基础内预留螺栓孔，二次灌浆预埋螺栓。设备端子高度、机构箱位置应以实际设备为准。

目前看来，如果强制执行统一的设备外形和设备基础的要求，不利于设备厂家技术进步和产品优化。完全就是满足抢施工进度的要求，况且由于各个厂家设备的技术核心有异，产品重量体型不同，只满足基础外形一致的条件，也会造成以大体量设计涵盖所有不同厂家产品的浪费，这与优化设计的原则也是相违背的[3]。不值得推广。

3 统一设备外形及基础的研究

经过多年的实践，发现各厂家对采购标准中设备基础尺寸的响应和执行情况并不好，中标后提供给设计院的厂家资料五花八门，各不相同。如果设计院在确定设备厂家之前就按照采购标准里规定的设备基础尺寸开展设计工作仍存在较大的返工风险。针对这个问题，设计院对此做了专项调研，调研结果如下。

3.1 对主变压器厂家的调研结果

接受咨询的变压器厂家有：常州西电变压器有限责任公司、西安西电变压器有限责任公司、山东鲁能泰山电力设备有限责任公司、特变电工衡阳变压器有限责任公司、保定天威保变电气股份有限公司、重庆ABB变压器有限公司、山东电力设备有限公司、山东泰开变压器有限公司、南通晓星变压器有限公司、正泰电气股份有限公司等厂家。调研后经统计，主要存在的问题如下：①各厂家设计理念和设计方法有所差异，导致变压器外形不可能做到一致。②针对每台变压器，参数一样的前提下，如果变压器成套厂采购的油枕、套管、调压开关等零部件的厂家不同，变压器外形尺寸就可能不一样。③阻抗对变压器外形尺寸影响较大，不同阻抗导致变压器外形尺寸有所差异。④海拔高度修正对套管尺寸有影响，导致外形随海拔高度有所变化。⑤低压套管位置不能完全按照采购标准要求确定，影响变压器外形尺寸和母线桥定位。套管尺寸距油箱中心线距离不能确定。⑥变压器外形无法预先确定的情况下建议做较大油池。⑦部分合资品牌变压器外形较小，按照采购标准设计油池偏大。部分合资品牌变压器的条基数量为3条，而采购标准中为4条，与之不符。

3.2 对断路器厂家的调研结果

表1 主变压器存在问题

表2 断路器存在问题

接受咨询的断路器厂家有：北京ABB高压开关设备有限公司、正泰电气股份有限公司、西安西电高压开关有限责任公司、西门子(杭州)高压开关有限公司、苏州阿尔斯通高压电气开关有限公司等厂家。主要存在的问题如下：①断路器外形尺寸需根据海拔高度修正，各厂家因采购的套管不同修正的高度不尽相同。②各厂家操作机构箱位置不同，影响电缆埋管的定位，进而影响设备基础的形式。③设备重量和高度各个厂家无法统一，造成基础尺寸不能完全一致。④北京ABB高压开关设备有限公司220kV断路器地脚螺栓大小与采购标准要求不同，采购标准要求为M36，ABB产品采用M30。⑤西安西电高压开关有限责任公司提出由于受结构的限制，220kV罐式断路器(分相)，基础安装图尺寸要求600mm，该公司为680mm，外形尺寸1 720mm，该公司为1 220mm。⑥苏州阿尔斯通高压电气开关有限公司110kV断路器，采购标准里的高度是5 550mm，该公司为5 187mm,客户如特殊要求，需更新为非标支架。且该厂家的地脚螺栓是带弯钩的，所以预留二次灌浆口应为300×300，而采购标准要求是200mm×200mm。

以上参加调研的厂家涵盖了在我国国内投标的大多数厂家，他们的意见具有代表性。各厂家均认为有必要在中标后再和设计院确认图纸。且统一规定扼杀了厂家技术创新的渠道，各厂家均不建议统一外形及基础要求。

3.3 对国家电网公司的调研结果

针对国网公司在统一设备外形尺寸方面的执行情况，我们向国网相关设计部门做了咨询，以下是国网公司的执行情况。表1、表2分别统计了主变压器和断路器依据国网公司“通用设备”(等同《内蒙古电网公司物资采购标准(2012版)》通用部分中设备基础要求)开展施工图设计存在的问题。

4 结论

变电站的主要电气设备有变压器、断路器、隔离开关、互感器、避雷器、电容器、电抗器、开关柜等。《内蒙古电网公司物资采购标准(2012版)》对这些设备的外形尺寸和基础都做了相应规定。变压器和断路器是变电站建设中的重要设备和典型设备，根据调研情况，综合各方意见，变压器和断路器绝大多数厂家认为不宜按照《内蒙古电网公司物资采购标准(2012版)》通用部分中设备基础要求(或“通用设备”中的土建接口)统一各厂家设备基础和外形尺寸。提前开展设计风险大，浪费资源。因此变压器和断路器不具备提前开展施工图设计的条件。其他设备的情况也基本类似，建议设计进度与设备订货时间结合确定[4]。

对于变电站设计，土建专业的设计有其自身规律和特点，它不是各个设备基础的简单布置和堆砌，各设备定位和基础外形尺寸需要互相配合才能更加合理。比如主变进线母线桥的定位和高度就需要根据主变压器的定位、套管高度、与附近电缆沟等地下设施距离以及母线和周边设备的带电距离校验来确定。从工程创优角度来说，更需要土建设计精益求精，除了执行设备规范的要求外，还需要执行“标准工艺”“创优策划”等针对特定工程的技术文件的约束。因此需要针对特定工程的设备需要与各设备厂家反复配合才能设计出优良的成品。

内蒙古电网地处我国北方寒冷地区，混凝土施工期相对较短，因此加快土建图纸交付进度非常必要。根据以上论述，提前开展变电站设备支架基础的设计工作存在很多不合理的地方。然而变电站建设初期，其他不受设备形式影响的土建图纸是可以提前设计并交付施工现场开展施工工作的。比如部分电缆沟道、进水排水管道、地下消防蓄水池、各电压等级架构、主建筑及配电室等这些施工工作都可以在设备招标前开展。因此，只要施工组织得当，等待设备招标的空档期还是可以有效利用起来的。