变电站建筑结构优化

【摘　要】在满足变电站基本功能的前提下,合理压缩、合并相同功能的房间,取消合并了生活间、蓄电池室等,减少了建筑面积和建筑体积,提高了利用率.

【关 键 词】变电站；建筑结构；优化

0.概述

变电站的建筑、结构设计首先应满足电气工艺的要求,这是保证变电站长期安全运行的重要条件,在此基础上,综合考虑与生产有关的各项技术要求(如采光、通风、消防等),然后结合总平面布置以及其它有关因素进行建筑、结构设计.熟悉和了解电气工艺要求,是创造合理的建筑、结构设计的重要依据,也是选择好建筑平面、空问布局和决定建筑立面,做好变电站空间组合的先决条件.

本站进站大门位于站区的西北角,环形道路将生产综合楼围绕,方便主变压器及其他设备的运输和吊装.

设生产综合楼一座,地上两层,地下一层,总高度13.0m,散热器室高度15.5m,整个建筑组合紧凑合理、分区明确、流线清晰,整体布局简洁明了,符合工业建筑设计原则.

生产综合楼总建筑面积：1776.525

生产综合楼总建筑体积：11842m3

1.优化原则

(1)变电站总平面布置应按最终规模进行规划设计,根据系统负荷发展要求,使站区总平面布置尽量规整,长宽度均衡,无边角地出现.

(2)变电站总体布置应工艺布置合理,功能分区明确,并能在运行中满足对人身和设备的安全要求和运行维护时的方便条件.

(3)变电站的主要生产及辅助建筑宜集中布置,对于全户内GIS变电站应按最终规模一次建成.

(4)变电站结构设计时梁、板、柱截面尺寸的选择,不仅要满足荷载要求,还要经济合理,节约成本.

2.-2.500m层建筑结构优化

本站电缆夹层层高2.50m,地上部分0.90m,地下部分1.60m,轴线尺寸为41.10m×9.80m.仅在二次设备室、10kV高压室和两个楼梯间下设置电缆夹层,电容器室、蓄电池室均不设电缆夹层,建筑面积大大减少,仅为426.38.

《建筑工程建筑面积计算规范》（GB／T50353-2005）第3.0.5条规定：半地下室层高在2.20m及以上者应计算全面积,层高不足2.20m者应计算1/2面积.本站电缆夹层位于10kV高压室下,《变电所建筑结构设计技术规定》（NDGJ96-92）中规定,10kV高压室的荷载取值4.0～7.0KN/.为了满足10kV开关柜荷载和工艺布置要求,需要在开关柜下加次梁、开洞.经详细结构计算,本站电缆夹层主梁截面为0.30m×0.60m,次梁截面为0.25m×0.50m,柱子截面为0.60m×0.60m.结合电缆敷设时的实际需要,电缆夹层检修维护高度按1.80m考虑,加上0.60m的梁高,本站电缆夹层高度需按2.5m设计,其中地上部分0.90m,地下部分1.60m.

本站电缆夹层的正立面和背立面均布置有电气设备,无法设置百叶窗和轴流风机进行通风.电缆夹层主要的热源来自电缆散发的热量,热空气主要积聚在电缆夹层上部,本站将电缆夹层0.90m高的半地上部分设计成室外楼梯,利用楼梯踏步侧面设置进风百叶,巧妙的利用空间,满足通风要求.

本站电容器室、蓄电池室、主变压器室下部未设置电缆夹层,电缆数量较少,电缆利用埋管敷设方式进入电缆夹层,可满足敷设要求.

3.±0.00m层建筑结构优化

±0.00m层主要为10kV高压室、二次设备室、蓄电池室、电容器室,轴线尺寸为41.10m×9.80m,房间跨度为9.0m即可满足电气设备布置要求.10kV高压室正立面和背立面均布置有电气设备,东、西两侧面均为楼梯间,无法根据暖通专业需要布置通风设施.本站设置宽度为0.8m的夹壁墙,进行通风设计,虽然建筑面积略有增加,但克服了常规排风风道影响美观、排风效果易受天气因素制约的缺点,从根本上解决了生产综合楼相关电气设备间的通风问题,夹壁墙内风道可根据需要灵活分隔,设计、施工方便.

10kV高压室、二次设备室、蓄电池室、电容器室的层高均设为4.50m.110kVGIS室布置在10kV高压室、二次设备间、蓄电池室上部,《变电所建筑结构设计技术规定》（NDGJ96-92）规定：110kVGIS室的荷载取值为10.0KN/.经详细结构计算,主梁截面为0.40m×0.90m,次梁截面为0.30m×0.60m,柱子截面为0.60m×0.60m.根据电气设备安全距离要求,10kV高压室的最小层高为3.60m,考虑0.90m的梁高后,将10kV高压室层高确定为4.50m.电容器室屋顶兼做110kVGIS出线套管和避雷器布置平台,电容器室层高与10kV高压器室层高保持一致,统一为4.50m.

4.4.500m层建筑结构优化

4.50m层主要为110kVGIS室,轴线尺寸为41.10m×9.80m,层高7.60m.《变电所建筑结构设计技术规定》（NDGJ96-92）规定：上人屋面的荷载取值为2.0KN/,考虑GIS吊装时梁上挂点集中力30KN,经详细结构计算,主梁截面为0.40m×0.90m,次梁截面为0.30m×0.60m,柱子截面为0.60m×0.60m.根据《国家电网公司输变电工程通用设备》（2009年版）,110kVGIS吊装点净高为6.50m,本站110kVGIS室高度确定为7.60m.

本站110kVGIS室利用东、西两个楼梯间设置两个吊装平台,楼梯间的柱距为3.00m,层高4.50m.《建筑楼梯模数协调标准》GBJ101－87中第2.0.8条规定：中间平台的深度,不应小于楼梯梯段的宽度.本站楼梯中间平台的深度为1.50m,梯段长度为4.20m,踏步高度0.15m,宽度0.30m.根据110kVGIS吊装要求,需在110kVGIS室侧立面上按3.0m×4.0m尺寸开洞,本站吊装平台宽度确定为4.15m,可以满足110kVGIS吊装要求.

5.主变压器室优化

±0.00m层布置有变压器室、电容器室,主变压器室的柱距为7.50m,散热器室的柱距为5.2m,跨度均为9.0m.110kVGIS室内楼地面标高为4.50m,主变进线套管接线板标高为8.95m,主变110kV进线软母线挂点标高为10.5m,《3～110kV高压配电装置设计规范》（GB50060-2008）规定：110kV屋内配电装置的安全净距应≥0.85m,本站考虑1.0m的安全净距,主变压器间次梁梁底标高最低为11.5m,经结构计算主梁截面为0.40m×0.90m,最终主变压器室的屋顶标高确定为12.10m,正好与110kVGIS室屋顶标高保持一致.

《变电所建筑结构设计技术规定》（NDGJ96-92）规定：当跨度大于9.0m的平屋面,其排水坡度宜通过结构找坡的形式实现,坡度不应小于3%.本站生产综合楼跨度为18.8m,屋面采用3%的结构找坡.

《变电所建筑结构设计技术规定》（NDGJ96-92）规定：凡上人屋面,应设女儿墙,其净高不应小于1.05m.本站主变压器室屋顶设有屋顶风机,屋顶风机高度为1.10m,本站女儿墙高度设为1.20m,起到遮挡屋顶风机的作用,有利于美化立面效果.

6.楼梯间优化

《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）规定：建筑物耐火等级为二级,层数为三层时,可设一个出入口.《火力发电厂与变电所设计防火规范》（GB50229-2006）第9.4.4条规定：面积超过250的主控室、配电装置室、电容器室、电缆夹层的安全出口不能少于2个.本站在生产综合楼东、西两侧各设一个楼梯间,以满足规范要求.

7.总结

通过对建筑、结构设计的合理优化,本站生产综合楼在满足结构型式合理的前提下,尽可能地降低建筑物层高,各电气设备室功能配置合理,建筑空间整体有效利用,既满足了电气设备的安全距离要求,又降低了建筑面积和建筑体积.　[科]