景觀式變電站設計方案研究

高 巖

（國網山東省電力公司青島供電公司，山東 青島 266002）

0 引言

景觀式變電站是指在建筑密度大、規劃要求高的商業中心區、居民小區或經濟文化中心區建設變電站時，以“與環境和諧、與居民友善”為原則，在配電樓外設計建筑裝飾方案或外掛構架，以防止噪音及視覺污染等環保問題。隨著城市電網負荷的不斷增長，用電負荷越來越深入負荷中心，變電站由傳統式向景觀式的轉變正在成為城市電網建設的必然，應用前景廣闊。

110 kV水城變電站規劃選址位于青島市黃島區濱海大道與珠海路交叉路口處的綠地內，如圖1所示。地處城市重要景觀節點位置，該地塊其平面布局規劃及建筑設計應與景觀設計一并考慮，對變電站外立面造型提出很高要求。山東省并未有景觀式變電站的設計建設先例，對變電站工程是否與環境和諧、是否與當地文脈相適應、是否符合人的審美需求等方面認知并沒有得到廣泛重視，更沒有相應的系統研究和設計成果。依托水城站打造山東省首座景觀式變電站的研究具有很強的創新和實踐意義。

圖1 水城站規劃選址位置環境

1 外立面造型設計

設計要求：按照平面布置規劃及建筑設計與景觀一并考慮，打造“與環境和諧，與居民友善”的景觀式示范建筑；建筑外裝飾構架均采用不燃燒材料，抗震烈度為6度；主要結構形式鋼框架結構，設計使用年限為50年。

表1 水城站外觀方案分析

根據景觀式變電站的設計要求，針對水城站青島公司設計出3種外觀方案，并從技術性、科學性、合理性進行綜合分析，最終選擇人工綠化景觀式外掛構架方案。方案分析如表1所示。

水城110 kV變電站工程外觀設計為歐式風格，如圖2所示。建筑外裝飾構架均采用不燃燒材料，建筑內部根據變電站使用的高度要求，合理劃分，折線屋頂下部高低結合，在不影響使用功能前提下保留了完整的外部造型；綠色的屋頂猶如覆蓋青青草坪，采用地景式建筑處理手法，折線屋頂綠化與地面相連，建筑與地塊的綠化融為一體，減弱建筑的體量感；垂直墻面的灰磚使用，從色彩上突出了折線屋頂，弱化了垂直墻面的存在感；周圍設置景觀式柵欄，市民可透過柵欄觀賞、拍照。

水城站建成后已成為該地的標志景觀建筑物、區域新地標，消除了部分居民對電力設施建設和電磁輻射的誤解，實現“與環境和諧，與居民友善”的規劃目標。

圖2 水城站外觀

2 變電站布局設計

2.1 主接線設計

結合國家電網公司輸變電工程通用設計《110（66）～500 kV變電站分冊》110-A2-4方案優化主接線設計方案。110-A2-4方案說明如表2所示。

單母線六分段環形接線優點包括：接線成閉合環形，在閉環運行時，可靠性、靈活性較高；沒有匯流母線，在接線的任一段上發生故障，只需切除這一段及與其相連接的元件，對系統運行的影響較小；每回路由兩臺斷路器供電，任一臺斷路器檢修，不需中斷供電，也不需旁路設施；隔離開關只作為檢修時隔離之用，減少誤操作。缺點是每一進出線回路連接兩臺斷路器，每一臺斷路器連接兩個回路，斷路器數量增多，從而使繼電保護和控制回路較非環形復雜，開關柜數量增加，投資增大；且任一臺斷路器檢修，都成開環運行，從而降低了接線的可靠性。單母線四分段接線方式用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電，保證可靠性；當一段母線發生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電；但是當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都需在檢修期間內停電。

表2 110-A2-4方案接線基本模塊內容說明

圖3 通用設計10 kV單母線六分段接線

圖4 優化方案接線

基于上述分析，110-A2-4-ZB&10方案中，10 kV接線可由單母線六分段環形（圖3）優化為單母線四分段接線（圖4）。2號主變采用2臺10 kV進線開關柜、2段母線的接線型式，本期2號主變兩臺進線柜母排連接，接線方式為單母線分段；遠景3號主變運行時，再將其斷開，以實現四分段。優化后的接線方式從可靠性方面分析，水城變電站10 kV出線規劃42回，主接線的可靠性很大程度上取決于設備的可靠程度，采用可靠性高的電氣設備可以簡化接線；優化方案滿足斷路器檢修時系統的正常供電、斷路器或母線故障及母線檢修時，保證對一級負荷和大部分二級負荷的供電；靈活性方面，優化方案滿足在調度、檢修及擴建時的靈活性；經濟性方面，優化方案和原方案相比減少10 kV開關柜5面，降低投資52萬元。

2.2 建筑物平立面緊湊化布局方案

通用設計110-A2-4方案中配電樓設計為雙層“一”字型建筑，將其優化為單層“口”字型建筑，如圖5所示，減少建筑面積147 m2。

單層“口”字型平面設計創新采用主變“面對面”布置方式。其中，1號和2號主變“面對面”對稱布置于變電站兩側，縮小變電站長寬比，變電站站址長小于28 m，寬大于9 m，提供了一種因站址征地、規劃限制無法參考通用設計方案采用主變全一側 “狹長型”布置方式時的新型主變布置方案，實現了變壓器和對應10 kV主變進線柜的同側對應，方便封閉母線安裝，和通用設計相比節約封閉母線16 m，根據通用造價10 kV封閉母線價格取8 547元／m，可節約費用13.7萬元。

3 工程效益分析

3.1 技術指標分析

通用設計110-A2-4配電樓建筑面積為2 458 m2，水城站配電樓最終設計建筑面積為2 311 m2。建筑面積壓縮率為5.98%，節約土建成本88.4萬元，縮短建設周期，且方便設備運輸、吊裝，降低對周圍建筑物遮光影響。同時，水城站由地價昂貴的建筑區遷移至道路交匯處綠化帶內，如圖6所示，實現城市整體規劃的效益最優化，工程竣工決算3 985萬元，相比審定設計概算節約資金161萬元。

圖5 優化單層“口”字型平面布置

圖6 水城變電站站址及總平面布置

容積率為項目用地范圍內地上總建筑面積 （正負0標高以上的建筑面積）與項目總用地面積的比值。根據《中華人民共和國城鄉規劃法》和城市規劃要求，膠南市城鄉規劃管理處關于水城站地塊出具的《規劃設計條件意見書》規定，本工程容積率不應高于0.8。水城站主要技術經濟指標統計如表3所示，容積率為0.535，滿足城市規劃設計要求。

表3 水城站主要技術經濟指標統計 m2

3.2 標準工藝、新技術應用

水城站工程標準工藝應用率100%，采用銅覆鋼接地等8項基建新技術，延長了主接地網等的壽命，降低了投資規模；工程嚴格貫徹工程創優流程和要求設計，控制箱體寬高一致、集中布置、扶欄處設置護板等，安全美觀，減少附加功能設置，突出以實用為主。

4 結語

本工程的成功實施，締造了山東省首座景觀式變電站設計精品，既滿足了社會經濟發展的用電需求，也滿足了城市規劃建設的景觀要求、環境要求，取得了良好的經濟效益、社會效益和環境效益，實現了安全可靠、先進適用、經濟合理、節約環保的總目標，達到了變電站建設和城市景觀建設的完美統一，對未來的城市中心變電站規劃建設，提供了一條可行的參考思路。

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