220kV城市全户内变电所总平面\建筑风格设计探讨
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作者: 刘 燕
[摘要]在城市的建设发展中,会面临城市变电所设计的诸多问题,以新光变电所工程的成功经验为主线,通过对其总平面布置、建筑结构特点的论述和分析,阐述城市变电所设计中建筑风格、占地面积、消防、环保等方面的做法及建议。
[关键词]城市变电所总平面建筑风格 环境保护
中图分类号:TU2文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1120094-01
随着城市经济的发展,用电负荷的增长对变电所供电能力提出了更高的要求。新建变电所在城市中心地带不断出现,那些被包围了的老变电所也因存在扩建困难,运行年代较长,设备陈旧,供电可靠性差而面临改造的问题。考虑到城市规划、环保、节约土地资源等方面的因素,城市全户内变电所的设计需要进行认真的优化和研究。2004年我们受无锡供电公司的委托,对110kV南郊变电所进行升压改造,经过认真调研搜资,方案论证,设计了一座具有城市现代风格的全户内变电所,方案受到了建设单位、地方政府以及各级领导的一致赞赏。新光变改造成功之处主要在于电气设备与建筑物的巧妙结合,建筑结构形式满足使用功能,占地面积小,符合环保要求,主要建筑简约并不简单的独特设计理念,使之与周围环境和谐地融为一体。
110kV南郊变电所位于无锡市城中心区域,是无锡市供电规划中的“城中分区”南片主要电源之一,该变电所始建于1955年,原为35kV变电所,1959年升压为110kV变电所。该变电所主变容量为2*50MVA,运行电压为110/35/10kV,其中110kV进线2回,扩大内桥接线,35kV出线6回,双母线带旁接线,10kV出线16回,双母线带旁接线。该变电所围墙内占地面积为11250m²(116m*97m)。根据无锡市城市电网规划,南郊变需升压为220kV新光变电所。设计本着因地制宜的原则,设计中尽可能考虑采用占地面积小的配电装置,通过多次的技术经济比较,最终决定采用GIS户内布置方案。改造后的方案占地2176m²(34m*64m),合3.264亩,较原有占地节省土地13.6余亩。
主接线及设备选型方案,本着节省投资的原则,新光变电所设计规模为3台240MVA变压器;220kV远期3回;110kV远期12回;35kV远期10回。设计中对采用GIS设备的电气主接线进行了简化,220kV采用线路变压器组接线,110kV采用双母线接线,35kV采用单母线分段接线。
在总平面布置上力求简洁明快、紧凑合理,220kV、110kVGIS与主变压器采用单层一体化建筑,电气设备均安装在一层,二次设备室位于二层,110kV GIS室位于厂房西侧;主变压器本体位于厂房中部;220kV GIS室与主变压器室相邻,布置成一对一地结构,清晰明朗;35kV开关室位于厂房西北侧;电容器室毗邻主变压器室及110kV GIS室,位于厂房南侧,二次设备室位于厂房北侧,整体布局紧凑,配电装置分区明确,既节省占地又便于施工安装、运行维护。主建筑周围设环行道路,方便设备运输及安装。
城市变电所应考虑对周边环境和临近工程设施的影响和协调,城市变电所的建筑外型,建筑风格应与周边环境、景观、市容风貌相协调。新光变的建筑结构风格打破了常规变电所的固有模式,创造出了一种既满足使用功能,又与周边环境相协调的建筑结构形式。总体布局与城市建筑有机结合,主要建筑物通过合理、紧凑、适用、经济的布置,造型简洁、新颖,成为城市建筑协调群体的唯一,强调了人对建筑的感应。设计中,对工程造价做了适度的控制,采用了小跨度的结构,结构选型合理实用。主体采用局部二层框架结构体系。避免了常有的结构错层和复杂的结构体系,受力明确,结构合理、简单,施工方便。合理减小110kV地下电缆层层高,利用天然地基浅埋式基础,配电装置均布置在一层,可以减少施工周期,减少土建施工难度,最大限度的方便安装与运行维护。变电所按全程序化无人值班设计,适度减少了主控制楼的建筑面积,对主入口立面,做了重点处理。简单明快的一体化建筑,彰显了设计的独具匠心。整体建筑结构选型合理,施工简便,节约建筑能耗。与相同规模工程相比,有效减少了所区占地面积。
由于新光变地处市区,周围多为居民楼房,消防系统的正常运行对变电所的安全生产尤为重要。考虑电气设备的特殊性,首先严格执行各建筑物应有的耐火等级和防火间距,装设了火灾自动报警系统、灭火系统及防火封堵系统。考虑到变压器本体内含有大量的易燃性物质,变压器着火时,会将火喷至附近的物体,变压器防火是设计的重点,设计中将变压器布置在户内,在变压器本体装设排油注氮系统,钢筋混凝土框架结构及周围的墙体均能达到3小时以上的耐火极限,排油注氮系统可有效防止变压器爆炸及重燃,以上设计可有效避免火灾对周围的建筑与居民的影响。
对于城市变电所,噪音治理是不容忽视的电网环保问题。变电所噪音源主要有变压器和轴流风机、断路器噪音构成,变压器是持续交流噪音,主要来源于变压器本体和冷却系统两部分,断路器是电冲击噪音,轴流风机是机械震动噪音。首先在设备选型上,全部采用低噪音电气设备,220kV、110kV采用SF6气体绝缘组合电器,35kV采用SF6气体绝缘开关柜,变压器采用自冷式低噪音变压器。其次在建筑结构形式上采取措施将噪音降到要求值以下。电气设备采用全户内布置,变压器本体布置于户内,变压器室门采用隔音防火门,变压器散热采用自冷式散热器。在设备布置上,变压器的位置尽量远离周围的民用建筑。变压器室布置在GIS室与散热器室之间,通过距离的衰减,减少对周围建筑的影响。通过以上措施,新光变噪音得到了很好的控制。变电所投运时顺利通过了环保部门的验收。新光变电所以环境友好型的设计理念,真正融入到城市建筑的群体。
在平面布置上,220kVGIS与变压器采用一对一的布置,有效压缩了建筑面积,220kVGIS向主变的引线通过油气套管可直接接入对应的主变,减少了管道的长度,散热器室外墙采用镂空隔栅,即达到自然通风散热的效果又丰富了立面造型。
结束语:新光220kV变电所设计新颖、布局紧凑合理、设备先进,建筑物造型设计与周边环境协调一致,融为一体,既展示变电所固有结构形式的特点,又实现了建筑设计简洁、新颖。工艺结构上的协调和独到处理,赋予变电所工业建筑设计新的活力。城市变电所的设计要认真解决好建筑与周边环境的协调,与城市规划的统一,解决好消防、噪音等环保问题,使城市变电所融入到城市建筑的群体,成为真正意义上的环境友好型变电所。
参考文献:
[1]《电力工程电气设计手册1电气一次部分》,水利电力出版社.
[2]《220～500kV变电所设计技术规程》DL/T5218,中国电力出版社.
[3]国家环保总局,《环境影响评价工程师职业资格登记培训系列教材-输变电及广电通讯》.
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