变电站土建结构设计的原则及要点分析

变电站土建结构设计的原则及要点分析
摘要：为了提高变电站土建结构设计质量，结合工程实例，以上海市电网内
的某110/10kV降压变电站为例，对变电站土建结构设计的原则进行了总结，从
站区总体规划设计、围墙设计、主体建筑结构设计、事故油池设计、消防水池及
泵房设计、污水收集池设计、设备基础设计等方面对其设计要点进行了分析，该
设计方法有效确保了项目的顺利实施。

关键词：变电站；土建；结构设计；原则；要点
引言：结合城市规划，土地开发进程不断加快，经济发展负荷提升。

社区及
其配套的酒店、商业、医疗、教育等设施的建设，用电负荷持续增加。

而变电站
具有建设难度高，对周边影响大等特点。

因此优化变电站结构设计，提高供电可
靠性，是变电站设计的重要环节。

1.工程概况
本站是上海市电网内的110/10kV降压变电站，本站所有的配电装置均安装
在建筑物内。

主变压器本体与散热器为垂直分体布置。

主变压器室采用通风消音
百叶窗，为安全起见，主变压器室内的设备采用户外标准，其余电气设备均采用
户内标准。

本站采用半地下室的建筑形式，按无人值班智能化变电站建设。

1.变电站土建结构设计的原则
在进行变电站土建结构设计的过程中，需要在满足规范的前提下，遵循一定
的原则，通过对这些原则的执行，提高变电站土建结构设计质量，促进变电站土
建结构设计工作的顺利开展。

2.1 安全性
在进行变电站土建结构设计时，需要保证结构的稳定性、可靠性以及安全性，防止因为土建结构不合理导致建筑倒塌。

在进行土建结构设计时，要保证其可靠性。

采取以下措施，改善工程地质条件，通过沉降控制复合桩基进行地基处理，
提高建筑物地基承载力，满足变形要求。

提高材料强度，选用≥C30的混凝土，
提高抗震等级，增大梁、板、柱配筋量等。

2.2 经济性
在进行变电站土建结构设计时，要根据实际情况制定出合理的设计方案。

在
满足国家规范的前提下，在现行变电站通用标准设计的基础上，调整了建筑平面
布置，削减了公共面积，降低了建筑高度，节约了投资。

变电站正常运行时是无
人值守的，仅设有一间卫生间，便于巡检人员使用。

因此降低了人员成本、提高
经济效益。

经济性原则主要表现在进行变电站土建工程施工时需要从多方面出发，对经济成本进行控制，保证变电站土建结构设计经济合理性。

2.3 适应性
变电站土建工程具有一定的特殊性，要根据用电负荷预测和国家电网规划。

在进行土建工程设计时要遵循一定原则：结合城市规划，避免施工矛盾。

考虑到
居民对变电站项目缺乏认识而产生的安全性焦虑，提供方案设计和宣传手册，降
低变电站建设带来的社会矛盾；满足区域内负荷增长的要求，缓解周边供电容量
不足的状况，提高供电的可靠性；优化建筑结构设计，降低建筑高度，避免建筑
物对居民楼采光的影响，选用预制混凝土桩，降低施工过程中对周围老旧房屋的
结构破坏；满足国家规范和标准；考虑实际施工难度、资源分布及人力资源配置
情况；充分考虑各种不利因素；充分考虑各方面影响因素并分析其对结构产生的
影响程度。

2.4 科学性
在进行变电站土建结构设计时也要遵循科学性原则。

科学性原则是指变电站
在满足土建结构设计的同时，要与其他专业协调配合，共同提高变电站的使用寿命。

另外，科学性原则还主要表现在进行变电站土建结构设计时需要从多个角度
进行，包括技术、经济、社会、环境等，通过对各方面因素进行全面考量，为保
证变电站土建结构设计质量奠定良好的基础。

首先，技术上选用钢筋混凝土框架结构，建筑设计符合“两型一化”要求，
立面设计采用平屋顶，符合工业建筑理性的特征。

外墙采用外墙涂料，和局部面
砖贴面。

窗采用静电喷涂彩钢窗，门采用彩钢板门和防火门。

其次，经济上充分
利用站内面积，提高站区容积率，选用节能设计，降低设计成本。

然后，社会上
结合周边环境，解决居民矛盾，保证用电安全。

最后，由于本站自身污染规模较小，无废气、废渣产生，废水的排放量较小，噪声、无线电干扰及电磁辐射对环
境也无明显影响，且在实际中采取了各种相应的措施，符合国家、地方和电力行
业的环保要求。

因此，本变电站的建设不会对周围环境产生不良的影响。

1.变电站土建结构设计要点
3.1 站区总体规划设计
本站址的北侧靠近石泉东路，南侧近农林路，西侧近光新路，大型设备可经
内环高架路进入到光新路，由石泉东路进站。

上述道路均可满足本站大型设备运
输的通道要求。

主变运输道路借助石泉东路及其与变电站之间的空地，待主变安
装就位后，再砌筑主变室前站区围墙。

站内道路宽度为4.0m，消防环道转弯半径9.0m。

站址定位符合石泉社区规划要求，站区基地形状呈南北较长，东西窄的矩
形不规则用地，南北长约56米，东西长约为32米。

变电站设两个入口，分别设
在站区的西南侧和西北侧，均与石泉东路连通。

站所处区域主要规划为商业用地。

本工程高程系统采用吴淞高程，设计场地标高高于周边道路中心标高定为0.30m。

站址西北侧石泉东路道路中心标高约3.8m，场地最高内涝水位为4.10m，故设计
场地标高为4.40m。

站本体通过电缆沟作为站内外进出线的连接通道。

建设场地
周围现状为居住区及在建商业建筑。

站内仅有一座主体建筑物，按照户内变电站设计，为满足消防，防火，绿化
的设计要求，电气设备功能用房的合理性规划，根据站内道路规划，修改建筑样式，设置切角，确保道路转弯半径符合规范；不设巡视小道，增加绿化面积；调
整各功能用房位置和楼梯走向，满足防火要求。

3.2 围墙设计
站区设有围墙，变电站站区围墙的设计充分考虑到当地的气象条件，并结合地形地貌及安全、防火等方面的要求，因地制宜地确定围墙的高度及结构形式；由于站内外存在高差，高差较大处需设置围墙下砌体挡土墙，围墙下挡土墙施工时需要提前预埋电缆出现埋管、给水管、排水管等户外设施。

围墙应具有良好的防尘、防潮效果，同时要满足安全防火要求；围墙应结合周围环境要求进行造型设计，且在造型上应与周围环境协调，达到美观、实用效果；围墙高度的确定应以安全可靠、防火防风、有利于防火为原则；围墙的结构形式采用装配式围墙。

优点是极大限度的缩短工期，湿工作少，表面完整度好，人工成本低，具有很大的经济效益。

围墙长160m，厚度200mm，高2.3m。

3.3 主体建筑结构设计
该变电站建筑物结构设计安全等级为二级，结构设计使用年限为60年。

建筑物抗震设防类别为丙类，按7度抗震设防，框架抗震等级为二级。

本站采用半地下电缆层设计，室内外高差1.5米。

基础为四周带钢筋混凝土板墙围护的片筏基础，混凝土板墙抗渗标号P6，半地下室防水等级为二级。

建筑物结构形式为地上二层，半地下一层的现浇钢筋混凝土框架结构，楼、屋面采用现浇板。

110kV 配电装置楼为一层建筑，结构形式为钢框架结构，场地抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第三组，设计基本地震加速度值为0.05g，场地类别为Ⅳ类，设计特征周期为0.90s抗震设计按6度计算。

3.4 事故油池设计
事故油池为地下构筑物，需要具有良好的防水性和防火性。

采用地下钢筋混凝土结构，选用C35，抗渗等级为P6的混凝土作为结构主体。

采用油水分离的设计样式。

变电站事故油池是火灾自动报警系统、灭火系统和消防供水系统的重要组成部分，同时也是重要的消防水源，它关系着变电站的消防安全。

然而在设计事故油池时，常常会遇到一些问题，如事故油池池深和油池面积大小、事故油池内存油量等。

因此综合考虑这些因素，确保变电站的消防安全。

需根据水工结构设计确定事故油池容量，变电站发生火灾时，如火势蔓延至事故油池，则需有足够的油位容纳火灾产生的烟雾并将其排出。

在这一过程中，需要控制燃烧物质或
泡沫滴落至油池中并被稀释到安全范围内。

因此，事故油池容量现在按照100%储油量进行设计。

3.5 消防水池及泵房设计
消防水池及泵房一般采用钢筋混凝土结构，由于需要常年储水，要求具有不透水性，同时对防水的要求很高。

故需要使用防水混凝土和水泥砂浆进行设计。

为提高不透水性，池内的水泥砂浆抹面，应分层紧密连续涂抹，每层的接缝按上下左右错开，并与混凝土施工缝错开。

其次，若水池中储存对混凝土有腐蚀性的水时，需做防腐处理。

水池内所有铁件防腐均采用无毒防腐涂料。

由于消防水池有设置通风孔和溢流管，所以需要采取防止虫鼠进入池内的技术措施。

变电站消防水池及泵房的设置应按规范要求在建设和管理单位的统一指挥下进行，同时考虑到消防水池及泵房在运行过程中有可能出现的故障或事故，防止造成重大事故的发生。

消防水池及泵房一般设置在变电站内，但考虑到消防水池及泵房较大且多为地下建筑物，其设计需要遵循以下原则：（1）在满足规范要求的前提下，尽量减小消防水池及泵房面积；（2）消防水池及泵房应结合建筑规模、场地情况、投资费用等因素进行综合考虑；（3）在设计中尽量避免将消防水池设置在变电站内，除非确需设置或临时使用。

为减少对周围环境的影响，需要尽量利用地形条件，设置于有利于的环境中。

3.6污水收集池设计
污水处理装置采用地埋式钢筋混凝土结构，站内污水经污水处理装置预处理后，贮存在废水收集池，定期抽运，不外排。

3.7 设备基础设计
配电装置基础、二次设备基础、散热器基础、接地变基础及电容器基础根据地质勘察报告确定地基情况，若承载力满足要求则采用天然地基，若承载力不满足要求则采用桩基进行地基处理，满足设备基础承载力和沉降计算要求。

1.结束语
综上，变电站土建结构设计是在满足运行要求的前提下，合理利用空间，减少占地，提高建筑的经济性和建筑的安全性，使变电站建筑物具有较高的使用价值、良好的经济效益和社会效益。

参考文献：
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