半地下式变电站建筑设计浅析

1半地下式变电站建筑设计浅析张喆中国能源建设集团广东省电力设计研究院摘要：从建筑的角度分析半地下式变电站的相关特征，并结合工程实例从建筑消防、防水措施站区景观及建筑立面等四个方面提出了相应的建筑设计措施。关键词：地下变电站半地下变电站中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：引言自20世纪90年代起,随着社会经济的迅速发展,城区房地产的开发和旧城改造，大量的商业区、高级住宅区越来越多地出现在城市中心区域，造成供电负荷的激增，用电负荷更加密集，深入市中心的变电站也越来越多，为了解决土地的综合利用等问题，提高土地的利用价值，地下变电站的建设成为一种新的途径、新的思路。1.地下变电站的分类及特征1.1地下变电站的分类地下变电站作为城市变电站的一种，因主变压器设置的位置不同可分为：全地下式变电站和半地下式变电站。全地下变电站：主建筑物建于地下，主变压器及其他主要电气设备均装设于地下建筑内，地上只建有变电站通风口和设备、人员出入口等少量建筑,全地下变电站分为两种类型：垂直分层式布置及平铺式布置。半地下变电站：变电站以地下建筑为主，主变压器及其它经常有人停留的房间装设于地上，地上部分一般考虑放置变压器（节省投资，便于吊装，改善变压器运行环境）、主控制室及维护人员经常停留的房间。1.2地下变电站的特征地下变电站作为一种新兴的变电站形式，因为其主要设备及建筑物基本均设置在地下，使得地下变电站具有区别于以往常规变电站的特征，具体如下：（1）节约用地，充分利用公共资源，缓解城市用地紧张的压力；（2）减少了变电站噪声对周边环境的影响；（3）防火、防水、通风等安全和环保要求特别高；（4）投资大、维护成本高、设备选型要求高以及土建施工难度较大。同时，半地下式变电站作为地下变电站的一种，因为具有地上和地下两部分，所以在特征上具有一定的双重性。不仅要考虑地上部分主变压器对周边环境的影响和地上建筑部分的建筑造型，还要考虑地下部分设备的通风、消防、防水等要求。而且，相对于户内变电站，半地下式变电节省了一定的占地空间，控制了建筑高度，便于在高密度城市中设立；还有相当于全地下式变电站，半地下式变电将主变压器及其他经常有人提留的房间设于地面以上，如此有利于变电站的运行于检修。由此可见，半地下式变电站在当今发展形势下具有相当的优势，故本文以深圳220kV民田（红荔）变电站为例，分别从工程概况、建筑消防、地下防水措施、站区景观及建筑立面等四个方面，浅析半地下变电站的建筑设计。2.工程概况220kV民田（红荔）变电站位于深圳市区的新洲路和红荔路路口东北侧，在莲花山公园西南侧。变电站按长轴正南北方向布置。本变电站的建筑（构）物包括：户内配电装置楼、事故油池。本变电站设备均布置于户内配电装置楼室内。事故油池为地下布置，其长x宽2轴线尺寸为10.6mx3.6m，为单层建筑，钢筋混凝土框架砖填充墙结构。事故油池为地下布置，其长x宽轴线尺寸为10.6mx3.6m，为单层建筑，钢筋混凝土结构。户内配电装置楼为半地下式建筑，建筑占地面积2341㎡，建筑面积（包括电缆层）10658㎡，结构形式为钢筋混凝土框架—砖填充墙，火灾危险性丙类，耐火等级二级，共5层，其中地下4层，地面2层。其中-15.00米层为电缆间；-12.00米层为220kVGIS室、110kVGIS室、电抗器室；-8.00米层为电容器室、消防气瓶间；-3.00米层为电缆间；±0.00米层为主变压器室、散热器间、10kV配电室、合成泡沫间、接地变室、电缆隧道消防控制室、警传室等辅助用房；5.50米层为继电器室、二次蓄电池室、通讯机房、通讯电源室、值班休息室、工具间、备品备件资料间、绝缘工具间等。3.建筑消防普通地面户内变电站的地下电缆层防火分区大小划分按《建筑设计防火规范》有关厂房地下室防火分区规定执行,属丙类二级,防火分区允许的最大面积应为500㎡,而地下变电站的防火分区最大允许面积主要执行《火力发电厂与变电站设计防火规范》(GB50229-2006)第11.4.3条规定“地下变电站每个防火分区的建筑面积不应大于1000㎡”,在满足安全疏散的防火要求情况下,可以尽量减少通向地面的楼梯出口。地下变电站由于室内布置主变、电容器等带油设备,其火灾危险性应为丙类,所以地下变电站的疏散楼梯应按封闭楼梯来设计,而由于一般地下变电站楼梯间不具备天然采光和自然通风条件,根据《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)第7.4.2条规定“当不能天然采光和自然通风时,应按防烟楼梯间的要求设置”,楼梯间入口处应增设防烟前室,并在楼梯间设加压送风管道井。户内配电装置楼建筑防火分区、安全疏散等均应严格按照《建筑设计防火规范》及《火力发电厂与变电站设计防火规范》等相关规范设置。地下-15.00米层主要为电缆层，用砖砌防火墙分隔成3个防火分区，使每个防火分区建筑面积不大于1000㎡，每个防火分区均设有一个直通疏散楼梯的安全出口，并且利用防火分区之间防火隔墙上的甲级防火门作为第二个安全出口，以满足地下室防火疏散要求，同时在吊物孔侧墙设置防火卷帘，防止各层防火分区联通。（详见附图1）附图1-15.00米层消防设置示意图地下-3.00米层利用地下-12.00米层GIS配电室的层高设置的电缆层，并配置专门针对本层通风的风机房，本层用砖砌防火墙分隔成3个防火分区，使每个防火分区建筑面积不大于1000㎡，每个防火分区均设有一个直通室外的安全出口，并且利用防火分区之间防火隔墙上的甲级防火门作为第二个安全出口，以满足地下室防火疏散要求。（详见附图2）地下-12.00米层的220kVGIS配电室、110kVGIS配电室，以及地下-8.00米层、地面首层（±0.00米层）和地面二层（5.50米层）吊装井侧墙等分别设置防火卷帘，将防火分区清3晰划分，防止各两层防火分区串联。附图2-12.00米层消防设置示意图整栋户内配电装置楼建筑分别设置三处疏散楼梯，地上与地下部分均用防火墙体分隔，其中地下部分楼梯均采用防烟楼梯间做法，设置有消防前室和送风井。另外，户内配电装置楼内墙以及防火隔墙上的通风百叶均加设防火阀。4.防水措施户内配电装置楼防水等级按Ⅰ级考虑。地下建筑GIS室顶板的上部地面为站内绿化带，因此按种植屋面做法，防水构造采用三道防水，即高聚物沥青防水卷材+高聚物沥青防水涂膜，并其上依次加铺白灰砂浆隔离层、混凝土防水层、塑料板排水层、土工布过滤层。其中混凝土防水层采用渗透结晶型混凝土，并配双向φ6@150X150钢筋网片，分隔缝处断开（详见附图3）。地下建筑部分侧壁及底边防水做法采用三道柔性防水，即外侧防水采用自粘改性沥青防水卷材+DYC-911非焦油聚氨酯防水涂料，其中防水层外加设水泥砂浆保护层、实心砖保护墙（用于墙角）以及挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板。外壁内墙和底板地面层一侧加涂DYC-911非焦油聚氨酯防水涂料，其中内墙加贴瓷砖。配电装置楼地下建筑部分外墙内侧每层均设置有排水沟，并通过立管汇入-15.00米层的集水井。附图3地下建筑部分侧壁防水做法5.站区景观及建筑立面变电站所处的位置位于深圳莲花山公园内，周围均为草坪、树林，该公园为开放式无围墙。站址西侧和南侧为城市道路，马路对面分布有高层办公楼和住宅楼，东面为公园的山岭，树木茂密。由于地处莲花山公园景区出入口位置，有关部门对该变电站有较高的景观要求，因此，除了要求变电站自身有良好的外观外，还要处理好与周围环境的协调关系，使得变电站建成后符合绿色环保要求，融入周围环境。5.1站区景观站区景观处理主要采用种植以小叶榕为主的植物小群落，点缀站区边缘，并取消了站区围墙，更加贴近周边公园的环境，并且与公园的绿地形成一定视觉过度。站区内绿化以大面积的玉龙草和台湾草为主，以波浪的形式间隔种植，在视觉景观上形成丰富变化的层次感。另外，为了切合周边公园的休闲氛围，在站区的草坪内设置若干景观构筑物，例如休憩平台、凉亭、连廊等，增加了站区的休闲性和亲民性，使站区与公园更好融合。5.2建筑立面建筑立面造型采用古典欧式建筑风格。屋面采用深色玻纤瓦坡屋顶，檐口及外墙设置横向装饰线条，门窗设置门窗套，外墙局部采用天然文化石，建筑颜色以温和色为主。另外，把建筑立面进行有规律的单元划分，使变电站较大的体型轻巧化。从而打破以往变电站那种拒人千里的工业建筑风格，营造出具有一定生活气息和休闲性的场所，创造出既安全又平易近人的空间，这样市民可以近距离地去感受变电站，使得边站成为一个富于人文气息的变电站，有利于消除或缓解人们对变电站的误解或排斥心理。6.结语在大城市的建设发展中，地下变电站的出现是必然的。地下变电站不仅在电力方面发挥着其举足轻重的作用，同时作为城市建筑的一个重要元素，与城市环境和景观，以及市民生活也息息相关，因此要进一步挖掘地下变电站的景观特性4和生活气质，使之成为城市中一道独特的风景线。参考文献[1]范绍有.地下变电站的设计探讨.湖北电力，2010.04，Vol.34、P44-45[2]陈东幸.建筑工程中地下变电站的建设于施工.建筑科学，2009，03、P67[3]李莉华，高凯.日本东京500kV地下变电站及电缆的设计和建设.电网技术，2005.12，Vol.9、P38-41