装配式钢结构变电站与传统变电站技术经济比较

装配式钢结构变电站与传统变电站技术经济比较

张莺

（国网渭南供电公司陕西渭南714000）

摘要：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。本研究中笔者从变电站建设规模、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：装配式钢结构；传统变电站；技术经济

引言

伴随着社会经济的发展，变电站的建设面积在逐步增加，但是这些建设大都采用传统的建设模式，这种模式的缺点有：工人劳动强度大、施工速度慢、生产效率低、建设周期长、环境污染大、材料消耗多以及质量控制难等。变电站建设发展的长远目标之一就是标准化和简约化装配式变电站，在装配式变电站实际建设中存在着许多的问题，是一个需要探索的全新的课题。

一、钢结构变电站与传统变电站技术方案差异

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。

（一）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[1]。

（二）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[2]。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。

（三）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1。

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。

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。

墙体围护材料是筛选装配式变电站的建筑材料的主要问题，我国国内的预制小型砌块与预制大板是最适合装配式建筑的墙体围护材料。预制的小型砌块应该有人工现场进行砌筑，湿作业是较为普遍的，装配式的程度不高，所以不建议使用；工业化体系的建筑中，全装配式建筑的主要类型是预制大板材，板材建筑能够减轻结构的重量，使劳动生产率得到提高，并且扩大了建筑的使用面积与防震的能力。石膏板、蒸压素纤维水泥板、埃特板、蒸压加气混凝土板、压型钢板和玻璃纤维增强水泥板等等都是目前市场中比较常见的预制大板材。

其中石膏板、蒸压素纤维水泥板、压型钢板、埃特板属于轻质的薄板，防火和保温的性能比较差，若在有防火保温要求的建筑中使用就需要设保温箱和防火箱；相反的，蒸压加气混凝土板和玻璃纤维增强水泥板具有良好的防火和保温性能，适合用于防火性能要求较高和有人值班的变电站。与GRC板相比，ALC板已经具有了国家标准，并且在电力工程中推广，技术上比较成熟[3]。若使用ALC的墙体，可以室内直接刮腻子和涂乳胶漆，外装修则有很多的做法，贴墙面砖、刷外墙涂料、铝合金板、挂彩色压型钢板等轻质的板材，完成之后的建筑在室内外的感官和常规的建筑差别并不大，所以比较容易被人们结构。ALC墙板在做面层时，在室内和室外都不用抹灰，这样能够节省工期。此外，因为优越的防火性能，此板还能够用于防火墙和围墙。总之，建议装配式变电站的墙体使用ALC+压型钢板，这样中钢板的性能能够互补。

三、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。

参考文献

[1]黄晓婷.工厂供配电方案的技术经济比较探究[J].硅谷.2015(04):112.

[2]邓子星.基于装配式变电站探索及其安装技术分析[J].低碳世界.2016(09):67.

[3]王伟;范殷伟;曹建伟.装配式智能变电站外墙体系技术与经济分析[J].湖州师范学院学报.2014(04):78.