景观式变电站设计方案研究

高 岩

（国网山东省电力公司青岛供电公司，山东 青岛 266002）

0 引言

景观式变电站是指在建筑密度大、规划要求高的商业中心区、居民小区或经济文化中心区建设变电站时，以“与环境和谐、与居民友善”为原则，在配电楼外设计建筑装饰方案或外挂构架，以防止噪音及视觉污染等环保问题。随着城市电网负荷的不断增长，用电负荷越来越深入负荷中心，变电站由传统式向景观式的转变正在成为城市电网建设的必然，应用前景广阔。

110 kV水城变电站规划选址位于青岛市黄岛区滨海大道与珠海路交叉路口处的绿地内，如图1所示。地处城市重要景观节点位置，该地块其平面布局规划及建筑设计应与景观设计一并考虑，对变电站外立面造型提出很高要求。山东省并未有景观式变电站的设计建设先例，对变电站工程是否与环境和谐、是否与当地文脉相适应、是否符合人的审美需求等方面认知并没有得到广泛重视，更没有相应的系统研究和设计成果。依托水城站打造山东省首座景观式变电站的研究具有很强的创新和实践意义。

图1 水城站规划选址位置环境

1 外立面造型设计

设计要求：按照平面布置规划及建筑设计与景观一并考虑，打造“与环境和谐，与居民友善”的景观式示范建筑；建筑外装饰构架均采用不燃烧材料，抗震烈度为6度；主要结构形式钢框架结构，设计使用年限为50年。

表1 水城站外观方案分析

根据景观式变电站的设计要求，针对水城站青岛公司设计出3种外观方案，并从技术性、科学性、合理性进行综合分析，最终选择人工绿化景观式外挂构架方案。方案分析如表1所示。

水城110 kV变电站工程外观设计为欧式风格，如图2所示。建筑外装饰构架均采用不燃烧材料，建筑内部根据变电站使用的高度要求，合理划分，折线屋顶下部高低结合，在不影响使用功能前提下保留了完整的外部造型；绿色的屋顶犹如覆盖青青草坪，采用地景式建筑处理手法，折线屋顶绿化与地面相连，建筑与地块的绿化融为一体，减弱建筑的体量感；垂直墙面的灰砖使用，从色彩上突出了折线屋顶，弱化了垂直墙面的存在感；周围设置景观式栅栏，市民可透过栅栏观赏、拍照。

水城站建成后已成为该地的标志景观建筑物、区域新地标，消除了部分居民对电力设施建设和电磁辐射的误解，实现“与环境和谐，与居民友善”的规划目标。

图2 水城站外观

2 变电站布局设计

2.1 主接线设计

结合国家电网公司输变电工程通用设计《110（66）～500 kV变电站分册》110-A2-4方案优化主接线设计方案。110-A2-4方案说明如表2所示。

单母线六分段环形接线优点包括：接线成闭合环形，在闭环运行时，可靠性、灵活性较高；没有汇流母线，在接线的任一段上发生故障，只需切除这一段及与其相连接的元件，对系统运行的影响较小；每回路由两台断路器供电，任一台断路器检修，不需中断供电，也不需旁路设施；隔离开关只作为检修时隔离之用，减少误操作。缺点是每一进出线回路连接两台断路器，每一台断路器连接两个回路，断路器数量增多，从而使继电保护和控制回路较非环形复杂，开关柜数量增加，投资增大；且任一台断路器检修，都成开环运行，从而降低了接线的可靠性。单母线四分段接线方式用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电，保证可靠性；当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电；但是当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都需在检修期间内停电。

表2 110-A2-4方案接线基本模块内容说明

图3 通用设计10 kV单母线六分段接线

图4 优化方案接线

基于上述分析，110-A2-4-ZB&10方案中，10 kV接线可由单母线六分段环形（图3）优化为单母线四分段接线（图4）。2号主变采用2台10 kV进线开关柜、2段母线的接线型式，本期2号主变两台进线柜母排连接，接线方式为单母线分段；远景3号主变运行时，再将其断开，以实现四分段。优化后的接线方式从可靠性方面分析，水城变电站10 kV出线规划42回，主接线的可靠性很大程度上取决于设备的可靠程度，采用可靠性高的电气设备可以简化接线；优化方案满足断路器检修时系统的正常供电、断路器或母线故障及母线检修时，保证对一级负荷和大部分二级负荷的供电；灵活性方面，优化方案满足在调度、检修及扩建时的灵活性；经济性方面，优化方案和原方案相比减少10 kV开关柜5面，降低投资52万元。

2.2 建筑物平立面紧凑化布局方案

通用设计110-A2-4方案中配电楼设计为双层“一”字型建筑，将其优化为单层“口”字型建筑，如图5所示，减少建筑面积147 m2。

单层“口”字型平面设计创新采用主变“面对面”布置方式。其中，1号和2号主变“面对面”对称布置于变电站两侧，缩小变电站长宽比，变电站站址长小于28 m，宽大于9 m，提供了一种因站址征地、规划限制无法参考通用设计方案采用主变全一侧 “狭长型”布置方式时的新型主变布置方案，实现了变压器和对应10 kV主变进线柜的同侧对应，方便封闭母线安装，和通用设计相比节约封闭母线16 m，根据通用造价10 kV封闭母线价格取8 547元／m，可节约费用13.7万元。

3 工程效益分析

3.1 技术指标分析

通用设计110-A2-4配电楼建筑面积为2 458 m2，水城站配电楼最终设计建筑面积为2 311 m2。建筑面积压缩率为5.98%，节约土建成本88.4万元，缩短建设周期，且方便设备运输、吊装，降低对周围建筑物遮光影响。同时，水城站由地价昂贵的建筑区迁移至道路交汇处绿化带内，如图6所示，实现城市整体规划的效益最优化，工程竣工决算3 985万元，相比审定设计概算节约资金161万元。

图5 优化单层“口”字型平面布置

图6 水城变电站站址及总平面布置

容积率为项目用地范围内地上总建筑面积 （正负0标高以上的建筑面积）与项目总用地面积的比值。根据《中华人民共和国城乡规划法》和城市规划要求，胶南市城乡规划管理处关于水城站地块出具的《规划设计条件意见书》规定，本工程容积率不应高于0.8。水城站主要技术经济指标统计如表3所示，容积率为0.535，满足城市规划设计要求。

表3 水城站主要技术经济指标统计 m2

3.2 标准工艺、新技术应用

水城站工程标准工艺应用率100%，采用铜覆钢接地等8项基建新技术，延长了主接地网等的寿命，降低了投资规模；工程严格贯彻工程创优流程和要求设计，控制箱体宽高一致、集中布置、扶栏处设置护板等，安全美观，减少附加功能设置，突出以实用为主。

4 结语

本工程的成功实施，缔造了山东省首座景观式变电站设计精品，既满足了社会经济发展的用电需求，也满足了城市规划建设的景观要求、环境要求，取得了良好的经济效益、社会效益和环境效益，实现了安全可靠、先进适用、经济合理、节约环保的总目标，达到了变电站建设和城市景观建设的完美统一，对未来的城市中心变电站规划建设，提供了一条可行的参考思路。

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