装配式钢结构变电站与传统变电站技术经济比较

韦 霞

（广东南海电力设计院工程有限公司，广东 佛山 528200）



装配式钢结构变电站与传统变电站技术经济比较

韦 霞

（广东南海电力设计院工程有限公司，广东 佛山 528200）

摘 要：从变电站建设规模、电气主接线、配电装置布置形式及综合楼的结构形式、造价等方面，对装配式钢结构变电站与传统变电站进行深入的技术经济比较。

关键词：变电站；技术方案；绿色；造价对比

随着城市建设及电网的飞速发展，传统的变电站建设模式逐步转变，并有了发展的契机。根据变电站建设中的节能、环保、抗震、标准化的要求，通过研究及应用，钢结构作为一种新型建筑材料，凭借其优越的特性，逐渐成为变电站发展的一个新的方向。

一、钢结构变电站与传统变电站技术方案差异分析

以优化110kV变电站建筑物建设作为研究内容，以装配式建筑作为研究方向，选用钢结构作为研究载体，充分体现了钢结构强度高、自重轻、韧性好、安装机械化程度高、低碳环保可重复利用。按钢结构多层布置形式（户内GIS）做方案，并与普通混凝土结构从建设规模、电气主接线、配电装置布置形式及综合楼结构形式及造价、项目建设过程、绿色、运行等方面进行对比，从而总结出最适合变电站的钢结构建设模式。列举南网标准设计G2a方案与钢结构多层布置方案进行对比，分别从等方面进行比较，详见表1。

（1）电气部分差异

①主要差异体现在10kV并联电容器容量的选择、主变压器的布置，主变与GIS间隔之间采用电缆连接，压缩GIS间隔布置，充分利用GIS配电装置室空间。②接地全暗敷、预制式电缆竖井、力缆采用电缆线夹悬吊安装。③由于墙体采用厚捷彩板装饰板配100型隔墙龙骨+6层12厚耐火纸面石膏板+岩棉，后期无法进行动力线路、照明线路、插座、灯具等安装，因此在综合楼主结构系统及围护系统生产前提前考虑电气管线敷设。变电站内所有配电箱及插座采用暗敷于建筑墙体内，动力、照明电缆线路水平方向采用槽盒沿墙明敷，垂直方向穿PVC管沿主结构系统敷设。④钢结构多层布置方案在标准设计的基础上调整了平面布置，主变旋转90°布置，将GIS设备移到了首层，方便GIS设备吊装及110kV电缆进线；电容器室设置在二层。

（2）土建部分差异

传统变电站采用的现浇钢筋混凝土结构、砌体填充墙的建筑形式，由于受力构件需现场搅拌混凝土浇筑成型，存在着施工现场噪声大、粉尘多且施工周期较长、生产效率低，施工速度慢，对周围环境影响大、建筑材料不可回收利用，工人劳动强度大，质量控制难等弊端，愈来愈不适应社会发展的要求。随着科技的进步与发展，标准化、简约化、预制模块化已成为变电站建设的新目标，采用预制装配式建筑是实现这一目标的有效手段。①综合楼地上部分采用钢结构，柱子选用工字型钢柱，梁为工字型钢梁。梁柱间用腹板高强螺栓连接，翼缘现场焊接。钢梁、柱表面均喷涂红色醇酸底漆、白色防火防腐面漆，钢柱外包防火板，满足钢结构防腐防火要求。地下部分采用混凝土结构，底板、侧壁采用现浇钢筋混凝土，柱子采用混凝土内藏工字型钢柱。楼面采用楼承钢板组合楼盖，屋面采用轻钢结构坡屋面，室内楼梯采用钢结构楼梯，内外墙采用组合式墙板，防火墙两侧各设双层防火石膏板，满足变电站防火要求。②站区设综合楼一座，半地下一层、地上两层。其中，半地下一层布置消防水池、电缆层，地上一层布置主变室、10kV配电装置室、110kVGIS室、蓄电池室等，地上二层布置主控室、电容器室等。与标准设计建筑面积一致，将GIS设备等大体量设备从原6.5m层下放至1.5m层，可降低建筑物重心，减轻地震反应，并且降低综合楼总高度，紧凑布置。③标准设计方案中屋面被划分为3块，每块的标高都不一致，建筑外立面被分割得较为零碎。钢结构方案通过调整功能房间布置，统一了整栋建筑物的屋顶标高，并采用坡屋面的形式，结合钢结构的特点，全面展示现代化工业建筑大气、厚重的风采。④变电站围墙按通透式围墙设计，主体采用装配式方管钢柱配铁艺围墙，与周边环境相呼应。⑤所有钢构件、墙体、屋面均采用厂家成品、现场安装。可减少现场湿作业工程量60%，减少建筑垃圾量80%，缩短施工工期50%。⑥绿色环保和可再循环材料使用量占所用建筑材料总重量的70%，充分体现了电网绿色环保、可持续发展的建设理念。⑦施工实现标准化作业，易于质量控制，并有效减少现场作业工期。

（2）主要差异经济比较

由上述可以看出，钢结构多层布置与传统变电站的差异主要体现在综合楼结构部分，因此仅对该部分进行经济比较，见表2。

由表1可看出，采用钢结构方案，综合楼建筑工程造价比常规钢筋混凝土方案增加256万元，约增加22.8%。增加部分相对于整个变电站的投资而言，仅占总投资的约4%。综上所述，钢结构与钢筋混凝土结构相比，在使用功能、材料性能、受力特点、设计、施工工艺和工期、环保节能以及综合经济方面都有优势。

表1

表2

二、钢结构应用于变电站中的特殊性

与其他钢结构建筑物不同，变电站是电力系统中转换电压、接受和分配电能的电力设施，决定了变电站要设置大量埋件来安装设备，要有大量线缆、埋管穿梭于各个设备间，要有很多设备开洞等来满足今后设备的安装、运行要求。因此，设计图纸要全面，预埋件、穿管、配电箱等位置要准确。需要设计院与厂家密切配合，有效沟通来达成一致。

结语

预制装配式建造模式需要现代预制件、钢构件工厂作支撑，需要对传统土建工程招标及标段划分作调整，需要对采购方式与施工组织重新定义。全预制装配式变电站的建设，通过工厂生产预制、现场装配安装两大阶段缩短土建施工周期，减少工程建设人员，简化检修维护工作。通过探索实践，完善出设计、加工、施工、管理、定额等标准，从而有效地控制工程质量、建筑周期和工程造价。其标准化设计、工业化生产、集约化施工，使变电站建设走向科技含量高、资源消耗低、环境污染少、精细化建造的道路。在科学技术发展的推动下，全预制装配式变电站的技术、产品和实施经验一定会很快地成熟起来，必将成为变电站建设的重要选择方案之一。

参考文献

［1］叶建峰.110kV全预制装配式变电站建设实践［J］.供用电，2010（2）：42-45.

中图分类号：TM633

文献标识码：A