变电站土建设计要点及优化策略探究

变电站土建设计要点及优化策略探究
摘要：在社会各个领域全面发展的影响下，我国电力事业开始步入快速发展阶段，对电力需求量逐步提升。

变电站建设过程中各类设备在逐步完善，城市化进
程逐步加快，促使变电站建设范围开始覆盖到城市人口较为密集的城市区域，在
变电站建设中，由于诸多设计要素未能全面分析，将导致诸多问题发生，此类问
题将会导致变电站建设运行后期出现较多问题，对我国电力事业全面发展造成较
大限制作用。

关键词：变电站；土建设计；优化策略
引言
社会的发展离不开电力资源的支持。

为应对用电需求的逐年递增，近些年来，电网优化和革新的资金投入提高，这对变电站的土建设计提出了更高、更新和更
具体的要求。

如今的变电站土建在设计和规划上更加重视环境保护与节能减排，
也在保证变电站工程总体效益的前提下减少工程成本。

1变电站土建工程中的问题
1.1变电站选址不合理
由于变电站土建工程设计和施工的过程比较复杂，整个变电站工作系统中又
存在着大量的电气设备，这些电气设备常年处在工作状态中，如果站址选择在有
频繁的恶劣天气条件的地域，如经常伴有大风、山洪、暴雨、恶劣地质条件的地区，因为高电压和高脉冲电流在变电站内，很容易造成短路损坏相关变电站的设备，甚至产生严重的火灾，这将严重威胁到变电站附近居民的生命和财产安全，
随之还将产生巨大的经济损失。

1.2土建收集荷载不合理
在土建设计中，往往在收集荷载过程中存在不合理现象，实际工程中往往将
设计值与永久组合值混淆而误用。

当地基变形不超过设计值时，认为不满足设计
要求，需要增加地基的面积和深度，增加工程材料的浪费。

在设计过程中，设计
人员错误地认为屋顶的全跨布置产生的内力最大，忽略了半跨设计可以承受更多
荷载的特点，从而影响了结构的稳定性。

当设计变压器基础等有震动荷载的基础时，往往不考虑震动荷载的作用效果，造成结构的不安全。

在设计变电构架上部
分拉线的短路荷载时，考虑不够周全，导致构架梁受力过大等。

1.3设备基础不合理
变电站的基本设备包括变压器、电容器、GIS设备、HGIS设备等一系列大型
设备，这些大型设备的设备基础通常荷载偏心问题严重，可合理选用大底盘无筋
扩展基础，这样也可以很好地控制基础不均匀沉降问题。

这些设备基础在使用过
程中，基础顶部和预埋铁件通常裸露在外，如果在设计或施工过程中没有明确规
定混凝土的收缩性，就会产生一定的混凝土收缩裂缝，影响构筑物的安全。

同时，大部分预埋铁件占据整个基础的顶面面积比例很大，如果在施工中没有做好相关
处理，振捣棒将无法正常使用，从而影响混凝土的密实度，容易产生空鼓。

2变电站土建设计要点及优化策略
2.1地址选取
变电站选址至关重要，当前大多数变电站都在地势相对平坦的区域进行建设，与居民区域要保持最佳距离，这样才能保障供电传输过程中降低对广大民众产生
的噪声污染。

变电站选址可以在城市住宅区域季风与下风向垂直方向。

不能选取
地势低洼区域，避免受到洪涝灾害影响。

在变电站选址过程中，要对地质基本情
况进行分析，避免外部自然灾害对变电站运行产生较大负面影响。

相关设计部门
要全面遵循土地节约基本原则，整合城市规划建设各项要求，在选址活动开展过
程中组织技术人员开展全面的调查活动，保障后续各项建设活动有序开展。

2.2变电站的地基设计
变电站的地基是否牢固关系着变电站整体建设质量，如果地基不牢固，则会
对变电站运行安全造成影响。

在实际施工过程中，由于地形起伏较大，或是地质
条件特殊等因素，都会对变电站的土建结构造成一定影响。

变电站的土建工程包
含设备用房，像是控制室或配电室等，还有配电室、消防水池、排水管道、支架、电缆沟等。

因此为了保证结构安全，地基必须牢固。

首先，对于桩基问题来说，在设计变电站土建结构前，要对建设区域的地质
进行勘查，若是整个地基承载力较小，或是处于填土区并且较深时，可以使用桩
基础进行设计，一般变电站使用独立柱或是条形作为基础。

其次，使用碎石换填
技术。

若承载力较弱的土层深度不大，可以采用级配碎石换填，清除软弱层直至
持力层下方30cm 处，以此达到设计要求，与此同时采用级配碎石进行换填，达
到设计标高，保证夯实度。

对于电缆沟或是排水管道等条状地基，因其上部自重小、长度长，所以部分位置可以使用砂石垫层，以此增加基底面积；若工程较大，可以使用灰土垫层。

灰土垫层是指挖掉一定范围内的土层，同时利用合理配比的
土灰进行分层回填达到夯实或是压实目的[2]。

最后，对于填土较深的区域可以使
用强夯法；对于不能判断厚度且处于软土层的可以使采用复合地基，以此提升地
基承载力。

第一确定承载力，经人工压实的灰土垫层比为3：7，压实系数要保持在0.97以上，干土重度要控制在14.5-15.0KN/m 3，承载力要高于300KPa，对于2：8的灰土垫比与上述注意点相同。

第二在配比水灰时，1：9只能够改善压实性；2：8与3：7是最佳水灰配比组，同时也与石灰等级相一致，一般而言 CaO
与 MgO 的总含量为8% 最标准。

另外要对土质质量进行检验，确定其压实系数，
并确保土垫层的厚度，进而保证地基能够承受住上部结构的压力。

2.3降噪设计的优化
变电站在运行过程中会产生很多的噪音污染，可能会影响周边居民的日常生活。

因此，在进行土建设计时需要优化变电站的降噪设计。

设置绿化隔音带或者
专门的隔音板将变电站与周边区域分隔开，并尽量选择噪音缓冲效果比较突出的
地区进行变电站建设。

2.4 变电站的框架设计
首先框架梁不仅要承受变电站建筑的荷载并将其传给框架柱，还要与框架柱
形成一个整体的抗侧力体系，对于风荷载及地震等水平力进行抵抗。

所以说为了
确保变电站建筑具有较高的稳定性，要设计好框架梁。

当梁高偏低或是偏梁时，
要计算承载力与受剪截面，同时要确保其刚度、裂缝与标准一致。

其次，框架柱
是指框架结构中用来承受梁与板的荷载，并将荷载力传给基础设计，属于重要竖
向的支撑构建。

在整个框架柱设计过程中，为了能够提升其稳定性，像是在地震
发生时能够有较高的延性，其设计应与轴压比标准相符，实现此设计可以用过提
升混凝土的标号或是添置界面面筋的方式进行。

根据有关试验发现，剪跨比在2
以下的短柱是以剪切的方式被破坏的，属于脆性破坏方式。

所以在变电站土建设
计时要减少短柱的设计，若是一定要使用短柱，就要对柱箍筋实行全高加密布置。

2.5站内设计方面
在变电站内部建筑设计过程中，建设环境与基本工作范围能有效结合，促使
结构类型选取更加合理，对防护线要进行优化设计，极力控制各项安全事故。

在
变电站主体结构设计过程中，要确保结构预留门窗设计能与防火指标等有效契合，当发生火灾事故之后能及时控制事故。

低于主控室与配电室的通道，需要加设外
开门，要求配电室以及穿墙套管都能适应安全施工要求，避免施工中产生违规问题。

在设计过程中在门窗中要加设对应的防护网，提升运行设备安全性。

2.6电缆沟和暖通系统的设计优化
电缆沟应该尽量在现场进行装配，使用电缆埋管等施工方式，取消或是尽量
减少埋在地下的电缆沟的数量。

在优化暖通系统时，可以使用节能的变频空调或
节能排风机设备，以起到降低能耗和运营成本，提高综合效益的目的。

结束语
综上所述，随着我国电网建设规模的扩大，变电站建设项目也逐渐增多。

目前，我国变电站在土建结构设计上还存在着一些问题，像是选址问题、地基问题、噪音问题等，这些问题的存在，都会对变电站的运行造成不同程度的影响，只有
将这些问题解决好，才能够为人们提供更好的电力服务。

参考文献：
[1] 林荣卓 . 变电站土建设计中的结构安全性与耐久性解析 [J]. 商品与质量，2017，（33）.
[2] 刘毅 . 探究变电站土建设计中有关防火的问题 [J]. 智能城市，2018，（5）.
[3] 刘德诚 . 变电站土建基础的处理技术应用研究 [J]. 建材与装饰，2018，（27）.。