关于户内变电站建筑标准化设计的探讨

关于户内变电站建筑标准化设计的探讨摘要：近年来，随着城市对于与自身利益相关的公共设施质量要求提升，户内变电站建筑标准化被提出全新要求。同时，由户内变电站自身布置紧凑、节省空间、易融于城市环境等诸多优势成为城市变电站主流选择。基于此，本文将以上海市市浦东金桥110kV户内变电站为例，展开对于户内变电站建筑标准化设计的探讨。

关键词：户内变电站；建筑；标准化设计

引言：

作为城市构成重要因素之一，户内变电站建筑在设计方面不应仅仅考虑基地红线范围，同时也应将全局整体性作为首要出发点，通过完整的整体性思路对变电站建筑与城市、与本土建筑各方面因素之间的关系加以思考，从而使户内变电站设计得到优化。

1建筑标准化的概述

国网股份有限公司实施基础设施的标准化，避免在各个地点建造各种变电站，并追求美观，从而导致园林化、别墅化等华而不实装饰。基础设施的标准化是基于国家电网公司发布的变电站的典型设计，并结合“资源高效，环境友好，工业化”（称为“两种一类”），参考《上海市能源发展“十三五规划”》所提出要求，并通过优化设计、标准化变电站设计、所有变电站的建设均符合统一模型并在同一标准水平上进行，不仅有利于基础设施建设的管理，而且大大提高了设计和建设的效率，也方便了变电站的未来运行和维护，同时最大限度避免浪费资金这一现象。除此之外，户内变电站也分为独立建设户内变电站与非居住建筑户内变电站，其中，独立建设户内变电站意味着变电站建在相对独立的地块中，并与周围的土壤和地下结构保持一定的安全距离，此类型户内变电站具有独立的站区，围墙和道路，独立户内变电站的运行和维护不受周围环境的影响。而非居住建筑户内变电站指综合建筑中变电站和建筑物用于其他目的的联合建筑，是一个整体结构，是实现集成设计和集成施工的一种显现方式，尽管变电站的运行和维护是自主的，但仍然有必要考虑其对环境的影响[1]。

2户内变电站建筑标准化设计

2.1总平面布置运用

在上海市浦东金桥110kV户内变电站变电站站点位于浦东新区。建筑外型尺寸长为36.6m，宽为22.8cm，高为14.5m，室内外高度差值为1.5m，地上一层建筑面积为104平方米，建筑总面积达到208平方米，在本工程当中，设备层为±0.000m，配备有配电装置室与小通信室，其层高为4.8m，地下一层为电缆层，高度为2.7m。由此可见，在总体规划的设计中，必须考虑变电站的安全运行，运输设备的便利性以及环境效益。对于组合式建筑物，必须考虑经济性和合理使用功能。充分协调两者之间的关系，并尝试使两者在系统中相互独立，并考虑将上述因素结合在一起的共同建筑和环境的协调，以获得整体布局的最佳解决方案[2]。对于与建筑物结合的变电站，我们应考虑将结合建筑物中的人员和车辆的流量与变电站的输入和输出分开，以减少相互干扰。如果基本许可的条件允许，则必须设置两个入口和出口，入口和出口的位置应尽可能远离市政道路的交叉路口。对于位于地面上的变电站，设备传输通道可以与防火通道结合使用，但是主变压器传输通道的宽度应比防火通道略宽。通常，110kV变电站的主变压器的传输通道为5.5m宽，110kV变电站的主变压器的传输通道为4.5m宽。此外，在主变压器外部，必须考虑设备的安装空间。35kV和110kV主变压器必须具有8m以上的安装空间，220kV主变压器需要超过14m的安装空间[3]。

2.2建筑设计标准化

通过外部支柱和窗户的线条分割以显示工业建筑的平滑简洁效果，根据标准化要求，辅助设备的净高度降低到3m。由于采取了上述措施，空间减少了541立方米，不仅降低了项目成本，同时也是高温季节空调的使用时间大幅度减少，从而节省能源。除此之外，上海市浦东金桥110kV户内变电站变电站是一个室内变电站，为了减少电磁辐射和噪声的影响，设计中采取了以下措施：

措施1：优化布局并将主变压器放置在站点的北侧（朝向道路），以减少电磁辐射和噪声的影响。

措施2：基于典型设计，本次以对风扇噪音进行处理。弯角轴流风扇的原始典型设计更改为带有吸音消音窗的壁扇。运行中的风扇噪音为53dB，经过处理后的白叶降噪窗口仅为45dB，大大低于国家法规的要求（50dB）。由于屋顶风扇在运行过程中会产生噪音，并且会扩散到空气中，因此该设计取消了屋顶风扇，并用通向变压器室地板的风道中的风扇代替了屋顶风扇。顶部进气口和出风口均装有降噪百叶窗，有效降低了噪声的传播和扩散。

措施3：在变压器室的墙壁表面安装吸音墙，以吸收变压器运行过程中的一些噪音。变电站投入生产后，1号变压室内部噪声测试约为65dB，外部噪声约为50dB。据值班人员介绍，噪声低，对周围环境没有影响。到目前为止，还没有居民提出投诉[4]。

2.3配电楼设计

首先，应建立模型，使用结构计算软件建立配电设备建筑物的框架结构模型。为了使结构分析尽可能接近实际，必须根据实际情况建立模型。例如：火灾池通常位于能量分配设备建筑物的地下室。在构建模型时，应使用火灾池的池壁作为剪力墙。此外，根据实际情况，主控制室、带有悬挂板的房间（例如电池室）必须配备卡梁，电路板必须采用在梁两端更改高程的方法，并且不宜使用另一层构建方法。带顶棚的顶板必须安装在顶棚的底部梁，构建结构模型后，使用结构软件构建载荷分布模型。在计算填充墙在梁处的静载时，必须减去上层梁的高度；此外，由于在随后的时期内窗户可能由于变形而被阻塞，因此该窗户将被视为填充壁而不会从窗户部分扣除减小的静载荷。有效载荷主要基于《变电站建筑结构设计的技术规范》。其中，火灾池底部的活载取正常水位；楼梯板的恒定（活动）载荷必须基于实际力的状态，并且必须根据单向板将表面载荷引向楼梯梁；主控制室等高架地板的房间的活动载荷必须是电缆夹层的活动载荷与相应功能室的活动载荷之和。另外，还必须输入输出线的拉力和GIS室中起重机的负载，并且避雷针负载通常会对配电设备的结构产生影响。随后使基础设计工作，这一工作取决于通过结构计算软件获得的柱底强度，进行能量分配装置的建筑物的基本设计。室内变电站通常位于建筑物密集的市区（或规划的市区），土壤层较软且结构负荷较高。不宜使用浅基础和更多桩基础。设计桩基时，首先要根据地质数据计算单桩承载力的特征值，并与柱底压力进行比较，确定单桩的合理承载力。并确定要制造的桩的合理直径，可以通过设置合理数量的桩（3-9个桩帽）来支撑该区域。请注意，计算桩顶上的载荷时，不会损失轴承盖本身的重力。另外，在负摩擦阻力的情况下，必须考虑到负载。通常，单个桩的合理承载力如下：柱底部的大部分由两个桩帽组成，有些是多个桩帽和单个桩帽。基础桩的最小中心距离必须符合《建筑桩基础的技术规范》[5]。

2.4室内外装饰

110kV户内变电站设备层地坪以上外墙使用200mmMU10混凝土小型空心砌块与M10混合砂浆砌筑，设备层以上内墙使用B06、A35蒸压加气混凝土砌块，在本工程当中，所涉及所有砌筑砂浆与粉刷砂浆均为商品砂浆，本工程内墙部分电缆层墙板内侧做1：2防水水泥砂浆，厚度为20，粉刷白色防霉防潮涂料进行二次刷图，设备层内墙使用厚度为15的1:1:4混合砂浆为敌，同时使用厚度为5毫米比例为1:1:4混合砂浆为敌，并使用厚度为5毫米比例为1:3:3的水泥灰石膏浆进行压实抹光，在干后使用内墙乳胶漆进行二度涂抹。从根本上讲，考虑到台堆栈驱动程序的构建，需要75天（不包括维护时间），项目成本约为322.4万元。除此之外，外观形状结合周围环境的特点，优化了建筑物的外观设计，采用了多种处理方法，不做过多不必要的装饰，并力求刺穿工业厂房。具有“环保”感的建筑设计，展现了现代工业建筑的新形象。立面的设计利用了建筑物的高度要求以及北侧开放式走廊和升降平台的自然形成体积的变化以及建筑的节奏所形成的高度差。色彩对比突出了现代化，简洁和经济适用的预制工厂的特征。在室内外装饰设计过程中，应采用现代主义的设计技术，营造具有稳定，简约而不简单氛围的现代科技建筑形象。在经济原则下，建筑图像充分体现了内部功能，使用坚固的墙壁和网格形成虚拟和真实的对比，并使用灰黑色铝塑板制成的局部墙壁涂料和面板形成物质对比，以改善视觉效果并反映建筑物的体积感。此外，建筑处理方法利用墙壁的不均匀对比度，虚拟与真实之间的对比度，建筑线条的连接以及重复的建筑元素的节奏，并努力改变单调立面的形象，营造出友好宜人的氛围[6]。

2.5主变基础设计

考虑到投资的回收和初始负荷水平，尤其是在资金有限的情况下，通常根据最终规模进行设计和规划，并分几个阶段进行建设。随着设计水平的提高和电气设备集成化的发展，变电站的布局越来越紧密，主结构的紧凑布局也带来了一些不足。随后施工的问题。在浦东金桥110kV户内变电站扩展项目中，将在以往变压器基础之上更换新主变压器。在复杂的地质条件和雨季的建设中，在原始主变压器和防火墙上建造新地基的工作不容忽视。本项目在进行主变基础设计时，正处于雨季天气，在主变基础开挖后遭遇连续降雨之后，发现在第一级防火墙侧面的基坑侧壁的底部有许多孔洞，“孔洞”现象是基坑开挖后连续降水造成的，基坑周围的雨水没有及时渗入，引起了这种变化。地下水的径流，导致基坑顶部不同。在高水头差的作用下，发生渗透变形。当水头坡度（或渗透力）达到某个值时，淤泥层的细颗粒会从由水流形成的基坑流中逐渐从地面现象中释放出来。如果基坑中有水并且在施工期间直接泵入基坑，则基坑周的水头与基坑之间的水差将增加，并且雨水将进一步渗入基坑，从而加剧“孔洞”现象。若想避免出现“孔洞”现象的最重要点之一是避免在雨季施工中工作，但是许多项目的进度紧急且任务繁重。雨季施工是不可避免的，由于科学和技术的局限性，气象部门无法及时提供准确的预测服务。大雨等恶劣天气经常出乎意料。降雨施工的不确定性施工的准备和预防提出了更高的要求，具体防范方法如下，首先，根据项目情况，准备一定数量的防雨防降水材料和设备，以备不时之需。其次，在雨天，工作面不能太大，必须严格禁止在基坑中开挖，并且必须根据深度分阶段完成。雨季前的开挖工作应增加平整度，并制定良好的支护计划以确保斜坡的稳定性。随后，如果基坑内有积水，禁止盲目将水抽入基坑中，必须根据地质情况采取有效的降水措施。最后，应经常观察一期基坑及邻近基坑，及时发现问题并及时处理。

2.6水工部分设计

该变户内变电站中的110kV变压器、66kV电抗器使用重油水冷却。设备能量损失所产生的热量由冷却塔释放到大气中。冷却水系统包括变压器或反应堆机油冷却器、冷却塔、循环水泵、喷雾水泵、膨胀水箱、补充水箱、补给水泵、补给水软化处理设备管道等。

2.7其他方面

屋顶在结构上分类为防水。屋顶是刚性的，柔性的和防水的，并提供了一层隔热层。变电站建筑装饰的外墙采用油漆，窗户呈规则矩形，尺寸为1.5×1.5m。内墙主要由乳胶漆组成。浴室是瓷砖，地板主要是普通瓷砖，其他房间都是环氧砂浆的自流平地板。浴室使用PVC天花板，其他所有卧室都没有天花板。电缆沟由石灰砂砖和复合材料覆盖层制成。沟槽的横截面为0.6×0.4m，0.8×0.4m，0.6×0.4m双沟用于辅助设备之间电缆集中的位置，没有提供电缆支撑槽，并且本地连接使用地下管道。变电站入口采用国家电网有限公司统一标识墙。

结语：

综合上文所述，变电站的主要系统相互连接并相互影响。变电站的架构设计应引起重视，并利用这些系统之间集成的可能性。同时，每座建筑物所处的环境是复杂且不同的，以上几点概述了在建造变电站的主体时必须考虑的一般问题。针对每个设计过程，还需要进行彻底而详细的分析。在对建筑本体的构建系统进行深入分析时，可以在这些方面进行人工考虑。

参考文献：

[1]李志学.关于户内小型化变电站的设计研究[J].文摘版:工程技术,2015(16):47-47.

[2]童真,钟诗颖.金点奖专题——户内变电站建筑外立面设计研究[J].建筑知识:学术刊,2013,000(011):P.108-108,124.

[3]赵晓萌.浅析户内变电站紧凑化布置的合理性[J].商品与质量,2016,(001):331-331,332.

[4]赵晓萌.