關于提前進行變電站土建施工圖設計的探討

侯國柱，費雪萍，宋 健

(內蒙古電力勘測設計院有限責任公司，內蒙古 呼和浩特 010020)

土建工作是變電站建設過程中的重要組成部分。按照設計圖紙分類，變電站土建基本分為兩大部分，分別是地下部分和地上部分。以常規(guī)戶外敞開式220kV變電站為例，地下部分包括：電纜溝道、進水排水管道、主變壓器事故油池、地下消防蓄水池、電氣一次設備及架構基礎、主建筑及配電室基礎等。地上部分包括：各級電壓等級架構、主變壓器基礎、設備支架、電容器(電抗器)基礎、避雷針、主建筑及配電室地上部分等[1]。

變電站施工首先從土建開始，土建工程的進度往往決定了總體工程能否按時完成。然而，土建工作往往受到天氣因素、施工組織和圖紙?zhí)峁┻M度等條件的影響。其中圖紙的設計進度是一個重要的制約條件，施工現(xiàn)場往往因為圖紙不能及時提供而影響施工進度。然而，設計圖紙又受到設備招標和廠家資料配合等因素的制約。筆者將探討能否在沒有開展設備招標、設備廠家資料不到位的情況下開展土建圖紙的設計工作。

1 變電站土建圖紙設計流程

按照設計院正常的設計流程，土建施工圖紙設計并交付施工現(xiàn)場的流程，如圖1所示。

圖1 變電站土建施工圖設計流程

通常，按照正常的工作流程，初步設計方案審定后，標書編制、審標、掛網(wǎng)、評標、公示、談技術協(xié)議等這些設備招標環(huán)節(jié)，再加上配合廠家資料環(huán)節(jié)，至少需要60d時間。設計往往受“設備招標”環(huán)節(jié)的影響，設備廠家不確定，施工圖設計就不能進行。因此，設計院對于每個工程來說有2個月的設計空檔期。要想壓縮這個空檔期，讓設計流程加速進行，可以采用跳過“設備招標”環(huán)節(jié)并采用假定廠家資料設計的方式。這種非正常的設計模式有悖于正規(guī)建設管理，不能確保建設質量的掌控，安全隱患較多，經(jīng)濟性也極差，不宜作為一種技術手段來交流推廣[2]。

內蒙古電網(wǎng)入圍的設備廠家數(shù)以百計，同一設備的基礎尺寸各個廠家差別很大，因此，如果按某個廠家的資料作為假定廠家資料來當作設計輸入的話，勢必造成設計返工，如果施工單位再按圖施工，返工造成的損失將更大。

2 關于規(guī)范廠家資料的實踐

圖2 500kV主變壓器基礎布置

既然采用假定廠家資料設計出圖，存在因廠家資料多樣性而引起的返工隱患，我們能不能規(guī)范廠家的資料，使得參數(shù)相同的設備各廠家的資料高度一致。對于這個問題，國家電網(wǎng)公司早在2009年前后就做了這項工作，也就是在設備招標規(guī)范中對每種設備的基礎做出統(tǒng)一規(guī)定。內蒙古電力集團有限公司也在《內蒙古電網(wǎng)公司物資采購標準(2012版)》(以下簡稱采購標準)通用部分中對各設備的基礎形式和主要外形尺寸做了統(tǒng)一規(guī)定。

例如，采購標準對500kV主變壓器基礎做了規(guī)定，如圖2所示。

采購標準規(guī)定：因各廠家同容量變壓器外形差異較大，考慮基礎通用要求，變壓器以油坑中心對稱布置，變壓器油箱基礎采用鋼筋混凝土條形基礎，冷卻或散熱器不考慮專用獨立基礎；實際工程應根據(jù)變壓器實際尺寸、重量，經(jīng)校驗土建確認無問題后方可采用。

采購標準對220kV斷路器基礎做了規(guī)定，如圖3所示。

圖3 252kV瓷柱式SF6斷路器標準安裝接口

為實現(xiàn)220kV斷路器相同使用條件下的同類設備之間的通用互換，設備與基礎之間采用地腳螺栓連接，統(tǒng)一螺栓位置及間距。為減小地腳螺栓位置間距的施工誤差，在設備基礎內預留螺栓孔，二次灌漿預埋螺栓。設備端子高度、機構箱位置應以實際設備為準。

目前看來，如果強制執(zhí)行統(tǒng)一的設備外形和設備基礎的要求，不利于設備廠家技術進步和產(chǎn)品優(yōu)化。完全就是滿足搶施工進度的要求，況且由于各個廠家設備的技術核心有異，產(chǎn)品重量體型不同，只滿足基礎外形一致的條件，也會造成以大體量設計涵蓋所有不同廠家產(chǎn)品的浪費，這與優(yōu)化設計的原則也是相違背的[3]。不值得推廣。

3 統(tǒng)一設備外形及基礎的研究

經(jīng)過多年的實踐，發(fā)現(xiàn)各廠家對采購標準中設備基礎尺寸的響應和執(zhí)行情況并不好，中標后提供給設計院的廠家資料五花八門，各不相同。如果設計院在確定設備廠家之前就按照采購標準里規(guī)定的設備基礎尺寸開展設計工作仍存在較大的返工風險。針對這個問題，設計院對此做了專項調研，調研結果如下。

3.1 對主變壓器廠家的調研結果

接受咨詢的變壓器廠家有：常州西電變壓器有限責任公司、西安西電變壓器有限責任公司、山東魯能泰山電力設備有限責任公司、特變電工衡陽變壓器有限責任公司、保定天威保變電氣股份有限公司、重慶ABB變壓器有限公司、山東電力設備有限公司、山東泰開變壓器有限公司、南通曉星變壓器有限公司、正泰電氣股份有限公司等廠家。調研后經(jīng)統(tǒng)計，主要存在的問題如下：①各廠家設計理念和設計方法有所差異，導致變壓器外形不可能做到一致。②針對每臺變壓器，參數(shù)一樣的前提下，如果變壓器成套廠采購的油枕、套管、調壓開關等零部件的廠家不同，變壓器外形尺寸就可能不一樣。③阻抗對變壓器外形尺寸影響較大，不同阻抗導致變壓器外形尺寸有所差異。④海拔高度修正對套管尺寸有影響，導致外形隨海拔高度有所變化。⑤低壓套管位置不能完全按照采購標準要求確定，影響變壓器外形尺寸和母線橋定位。套管尺寸距油箱中心線距離不能確定。⑥變壓器外形無法預先確定的情況下建議做較大油池。⑦部分合資品牌變壓器外形較小，按照采購標準設計油池偏大。部分合資品牌變壓器的條基數(shù)量為3條，而采購標準中為4條，與之不符。

3.2 對斷路器廠家的調研結果

表1 主變壓器存在問題

表2 斷路器存在問題

接受咨詢的斷路器廠家有：北京ABB高壓開關設備有限公司、正泰電氣股份有限公司、西安西電高壓開關有限責任公司、西門子(杭州)高壓開關有限公司、蘇州阿爾斯通高壓電氣開關有限公司等廠家。主要存在的問題如下：①斷路器外形尺寸需根據(jù)海拔高度修正，各廠家因采購的套管不同修正的高度不盡相同。②各廠家操作機構箱位置不同，影響電纜埋管的定位，進而影響設備基礎的形式。③設備重量和高度各個廠家無法統(tǒng)一，造成基礎尺寸不能完全一致。④北京ABB高壓開關設備有限公司220kV斷路器地腳螺栓大小與采購標準要求不同，采購標準要求為M36，ABB產(chǎn)品采用M30。⑤西安西電高壓開關有限責任公司提出由于受結構的限制，220kV罐式斷路器(分相)，基礎安裝圖尺寸要求600mm，該公司為680mm，外形尺寸1 720mm，該公司為1 220mm。⑥蘇州阿爾斯通高壓電氣開關有限公司110kV斷路器，采購標準里的高度是5 550mm，該公司為5 187mm,客戶如特殊要求，需更新為非標支架。且該廠家的地腳螺栓是帶彎鉤的，所以預留二次灌漿口應為300×300，而采購標準要求是200mm×200mm。

以上參加調研的廠家涵蓋了在我國國內投標的大多數(shù)廠家，他們的意見具有代表性。各廠家均認為有必要在中標后再和設計院確認圖紙。且統(tǒng)一規(guī)定扼殺了廠家技術創(chuàng)新的渠道，各廠家均不建議統(tǒng)一外形及基礎要求。

3.3 對國家電網(wǎng)公司的調研結果

針對國網(wǎng)公司在統(tǒng)一設備外形尺寸方面的執(zhí)行情況，我們向國網(wǎng)相關設計部門做了咨詢，以下是國網(wǎng)公司的執(zhí)行情況。表1、表2分別統(tǒng)計了主變壓器和斷路器依據(jù)國網(wǎng)公司“通用設備”(等同《內蒙古電網(wǎng)公司物資采購標準(2012版)》通用部分中設備基礎要求)開展施工圖設計存在的問題。

4 結論

變電站的主要電氣設備有變壓器、斷路器、隔離開關、互感器、避雷器、電容器、電抗器、開關柜等?！秲让晒烹娋W(wǎng)公司物資采購標準(2012版)》對這些設備的外形尺寸和基礎都做了相應規(guī)定。變壓器和斷路器是變電站建設中的重要設備和典型設備，根據(jù)調研情況，綜合各方意見，變壓器和斷路器絕大多數(shù)廠家認為不宜按照《內蒙古電網(wǎng)公司物資采購標準(2012版)》通用部分中設備基礎要求(或“通用設備”中的土建接口)統(tǒng)一各廠家設備基礎和外形尺寸。提前開展設計風險大，浪費資源。因此變壓器和斷路器不具備提前開展施工圖設計的條件。其他設備的情況也基本類似，建議設計進度與設備訂貨時間結合確定[4]。

對于變電站設計，土建專業(yè)的設計有其自身規(guī)律和特點，它不是各個設備基礎的簡單布置和堆砌，各設備定位和基礎外形尺寸需要互相配合才能更加合理。比如主變進線母線橋的定位和高度就需要根據(jù)主變壓器的定位、套管高度、與附近電纜溝等地下設施距離以及母線和周邊設備的帶電距離校驗來確定。從工程創(chuàng)優(yōu)角度來說，更需要土建設計精益求精，除了執(zhí)行設備規(guī)范的要求外，還需要執(zhí)行“標準工藝”“創(chuàng)優(yōu)策劃”等針對特定工程的技術文件的約束。因此需要針對特定工程的設備需要與各設備廠家反復配合才能設計出優(yōu)良的成品。

內蒙古電網(wǎng)地處我國北方寒冷地區(qū)，混凝土施工期相對較短，因此加快土建圖紙交付進度非常必要。根據(jù)以上論述，提前開展變電站設備支架基礎的設計工作存在很多不合理的地方。然而變電站建設初期，其他不受設備形式影響的土建圖紙是可以提前設計并交付施工現(xiàn)場開展施工工作的。比如部分電纜溝道、進水排水管道、地下消防蓄水池、各電壓等級架構、主建筑及配電室等這些施工工作都可以在設備招標前開展。因此，只要施工組織得當，等待設備招標的空檔期還是可以有效利用起來的。