池 翔

110kV变电站钢结构建筑设计技术探讨

池 翔

（国网宁德供电公司，福建 宁德 352100）

传统变电站建筑大多采用钢筋混凝土框架结构，这种结构施工周期长，耗费材料多，且施工过程污染环境，不符合当前建设资源节约型社会的要求。本文探讨了110kV变电站钢结构建筑设计技术，以期为我国变电站建设提供借鉴。

变电站；钢结构；建筑设计技术

传统的变电站建筑多是采用钢筋混凝土结构。变电站钢筋混凝土结构中的受力构件大多是在施工现场浇筑的，浇筑完成后待变电站“退役”时，这些受力构件大多不能回收利用，容易造成资源浪费。另外，钢筋混凝土结构的施工周期长，对环境污染程度大，已不能满足社会发展的需求。钢结构作为新型的建筑结构，在变电站建筑中的设计应用具有极大的优越性。钢结构装配周期短，对环境的污染小，且具有很高的回收价值，符合社会发展的要求。

1 建筑钢结构的特点和关键控制点

1.1 建筑钢结构的特点

建筑钢结构的主要材料是质量轻强度高的钢材。钢结构具有较高的承载力和较轻的自重。结构自身所用的钢材具有较高的抗拉、抗压和抗剪强度。此外，良好的吸能性能和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。建筑钢结构不仅能有效应对和减弱地震的破坏，还具有良好的适应强震的变形能力［1］。

1.2 建筑钢结构的关键控制点

建筑钢结构的关键控制点是对施工过程的控制。施工过程控制的要点包括两方面：一是施工的工期控制，二是施工质量控制［2］。通常情况下，只要施工组织合理，钢结构的建筑施工工期要比混凝土结构的工程施工工期短。因此，要确保施工组织的合理，避免施工组织不合理对施工进度的影响，确保施工工期。建筑钢结构要求总包方和施工方具备较高的专业技术和丰富的施工经验，以确保施工质量。由于钢结构的施工工艺相对较为复杂，因此，要求施工人员必须具备较高的素质，且要严格考核钢结构施工企业是否具备相应资质，从而确保钢结构施工在高效有序的管理下进行。

2 变电站钢结构建筑设计的优势

2.1 结构断面较小，空间利用率高

传统的变电站建筑多采用钢筋混凝土结构。在钢筋混凝土结构中，受力构件通常采用较大的尺寸以确保受力性能。构件的尺寸过大不可避免地会限制变电站建筑物的空间。有的变电站建筑跨度大，相应的结构构件，如支柱也会加大，梁也会相应增高，整个建筑物所需的面积就会增大。

2.2 结构承载力高，结构自重轻

与传统的钢筋混凝土材料相比，钢结构材料具有较轻的自重和较强的承载力。钢结构材料的相关资料表明，钢结构的轻质性以材料质量密度和强度的比值来衡量。钢结构材料的质量密度和强度比值越小，钢结构就越轻。通过比较相关数据，钢结构材料二者的比值和混凝土结构材料的比值相差5～10倍。另外，钢结构材料具有较强的抗剪强度和抗拉抗压强度，远远优于其他材料。

2.3 结构节能环保

钢结构施工，通常是由工厂加工各种钢结构构件，然后在施工现场上对加工好的各种构件进行装配。钢结构的装配通常采用螺栓连接或者是焊接的方式。因此，变电站钢结构的施工简便，施工现场产生的噪声污染和环境污染远小于传统钢筋混凝土结构施工现场产生的污染。此外，当钢结构的变电站建筑超出使用年限而“退役”时，可以对建筑物的钢材和板材进行回收利用［5］。

3 110kV变电站钢结构建筑设计常用技术

110kV变电站是较为常见的变电站。现以110kV变电站为例，探讨变电站钢结构建筑设计的常用技术。

3.1 噪声控制

变电站建筑常见的问题是噪声问题，变电站的主变压器会在变电站的正常运行中产生较大噪音。主变压器噪音的产生来源主要有两个：一个是冷却风扇噪声，另一个是电磁噪声。这两类噪声的频率以低频和中频为主。在变电站钢结构设计中，应对噪声可以采取如下措施：安装室内吸音板或者是采取密闭隔声的措施。例如，封闭变电站的主变压器，以实现对噪声的屏蔽；将吸声层设置在消音门和屋面板上，以实现隔声消音的效果。

3.2 节能设计

在110kV的变电站运行过程中，只需要保持主控室设备的温度即能满足变电站运行的要求。在进行变电站钢结构建筑设计时，可以借鉴民用建筑的节能保温方法，提高变电站节能环保的水平。例如，在钢结构设计时，选择复合保温型的钢板及保温效能较好的夹心板墙共同构建围护结构。这样不仅能在很大程度上提升变电站建筑的保温和节能效果，而且有助于变电站建筑的防火性能的提高。

3.3 通风设计

变电站的正常运行取决于主变压器室的正常运行，主变压器室对通风要求较高。因此，要做好变电站钢结构建筑的通风设计。在夏季，要把主变压器室的温度控制在45℃以下，以确保主变压器的正常运行。通风是降低主变压器室内温度的最佳措施。主变压器室应设置大面积的通风百叶，对室内进行通风，实现空气对流降温的目的，确保主变压器的高质、高效运行。如果主变压器的容积较大，还要在主变压器室的屋顶安装风机以确保通风。要在使用机械排风的基础上，结合自然排风的方式。最好在变电站的屋顶上设置无动力排风机以加强自然排风的效果，以有效排除室内的热空气。无动力排风机可以借助风力实现自动运行，不需要消耗电能，且在运行过程中不产生噪声，具有良好的排风效果，也符合节能环保的要求。

3.4 运行维护设计

变电站钢结构建筑要注意对钢结构进行维护设计。由于钢结构在耐久性和耐腐蚀性方面的能力较弱，因此要加强对钢结构防锈腐蚀的维护。

4 实用案例

某市某镇110kV变电站新建工程，采用了钢结构建筑设计。该钢结构变电站占地总面积是3 420㎡，建筑面积2 547㎡，高12m。该变电站设置有循环道路，有以毛石为基础的围墙，还装配有铁质护栏。同时，该变电站铺设有消防管线和接地网线，另外设置有化粪池、提升井和阀门井。

该变电站工程于2016年3月9日开始施工，到10月21日竣工。该变电站采用钢结构建筑设计，其钢结构外观十分美观大方，内部设计简洁实用，同时能有效发挥变电站的各项功能。

该变电站充分运用了噪声控制和解决技术、通风设计技术、节能设计技术及运行维护技术，实现了变电站钢结构建筑设计的完善。该变电站的施工现场采用装配工艺，基本上没有产生噪声污染和其他污染。经过检测，该变电站的钢结构具有极高的承载力和极轻的自重。另外，该变电站的钢结构断面较小，实现了空间的高利用率。

5 结语

变电站建筑采用钢结构建筑设计相对于传统的钢筋混凝土结构具有极大的优越性。钢结构材料本身具有环保、节能、高效的特点，远远优于混凝土结构。钢结构变电站无论是在材料性能、受力特点，还是在使用功能方面都存在诸多优点。因此，我国应该加强对钢结构技术的研究和推广，促进钢结构在110kV变电站建筑设计中的应用，提高我国变电站的发展水平。

［1］艾华光.浅谈110变电站钢结构建筑设计技术［J］.低碳世界，2016（21）：62-63.

［2］郑宇.钢结构装配式变电站建筑设计研讨［J］.低碳世界，2014（14）：260-261.

Discussion on Design Technology of Steel Structure Building for 110kV Substation

Chi Xiang
（State Grid Ningde Power Supply Company，Ningde Fujian 352100）

Most of the traditional substation building with reinforced concrete frame structure,the structure of long construction period,material consumption,environmental pollution and construction process,does not meet the current requirements of building a resource-saving society.This paper discussed the design technology of steel structure construction for 110kV substations in order to provide reference for substation construction in our country.

substation；steel structure；architectural design technology

TM63

A

1003-5168（2017）10-0102-02

2017-10-09

池翔（1985-），男，本科，工程师，研究方向：土建。