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摘要：随着我国经济水平的提高，科学技术的进步，变电站建筑的发展日新月异。本文将对城市变电站建筑设计的现状进行分析，探索其未来的发展趋势。
关键词：城市变电站；建筑设计；分析；发展趋势
前言：
随着城市化的不断发展，人们生活水平的提高，使得人们对电能资源的需求量更大，促使城市变电站的建设需求大增。在这人口密集的城市中，如何将变电站的设计与城市建筑设计相互协调的发展，是当前城市变电站设计的重要工作。本文将对城市变电站建筑设计发展趋势进行分析。
一、我国城市变电站建筑设计的历史与现状
变电站建筑设计，不仅仅是将设计图纸的功能要求体现在变电站建筑中，还需要将建筑的绿色设计理念以及美观性相互结合，在进行变电站建筑施工过程中应严格按照相关的规范标准进行，确保建筑的经济效益以及社会影响。
在变电站传统设计过程中，仅仅面对的是变电站单一对象，并以工期、成本及质量为目标，形成了基于“三大控制”（质量、成本、工期）的项目管理。就实践而言，此模式太过技术化，随着社会的发展，以此设计理念为基础的变电站建设为电网的发展带来了诸多弊端。目前，不少早期建成的传统变电站无论是技术方面，还是运行效率方面均已严重落后，但是，由于其是整个系统的枢纽及负荷中心，因此，无法彻底停止运行，即使是暂时停电也相当困难。虽然之前所建设的变电站所有控制目标均满足要求规定，但是，已经无法适应如今电力系统的生产要求，而且，无论继续运行，还是进行改造和扩建均会导致资金及能源的严重浪费。
二、资源节约型城市变电站建筑设计
根据目前的形势而言，变电站建筑的建设是城市建设的与基础，随着城市化进程的加快，人们对电能商品需求量的增高，必定会促进城市变电站的建设和发展。需要注意的是：针对经济发达且相对成熟的城市而言，在变电站建设过程中，最为突出的特点就在于，土地资源的紧缺。这一问题是当前城市变电站选址工作中最为突出的一个现象。不难发现的是：城市变电站选址工作难度不断提高，往往在有限的土地资源当中，并不具备最为合理的建设点位。针对上述这一现象，引起了我国电网公司高度的重视和关注，同时组织开展了有关城市变电站的典型设计工作，在充分结合城市发展特点以及用地特点的基础之上，展开了多套变电站的典型设计工作。
通过典型设计的方式，已经很难满足设计使用。随着城市经济飞速发展，地区用电量的增加，单独拿出一块土地用于变电站建设是很困难且不经济的，所以我们应该适当发展地下变电站，全部设置在高层建筑的地下室或地库内，解决用地问题的同时，解决了噪声，辐射，震动等问题，重点是解决通风和防火问题，这将是城市特别是中心城区电力发展的趋势。
例如：目前我国山东省青岛市黄岛区水城市110KV变电站建筑的建设将“环境友好型”的理念完美体现出来。该变电站为山东省内首座景观式变电站，与周边环境交相辉映，完美契合。该变电站的建成投运开创了山东省内景观式变电站建设新纪元。水城周边区域属城市核心区，为充分考虑城市规划和土地利用总体规划需求，110千伏水城变电站选址在西海岸新区珠海路以南、滨海大道以西的三角绿化地带，占地5.67亩，东临金融广场、东方金石大厦，南面与喜来登建筑群遥相呼应。由于地理位置特殊，设计之初便以资源节约、环境友好为设计理念进行外观设计，最终采用钢框架结构将变电站打造成能够融入周边环境的完美立体造型。同时为避免架空线路对城市景观的影响，该变电站进线线路全部采用电缆敷设方式，使外观与周边环境达到和谐统一。
三、环境友好型城市变电站建筑设计
每个人心中都有对美观不同的定义，而变电站建筑的美观要与自然之美融合在一起，使之与周围的环境协调统一，这不仅包括视觉上的美观，还包括不影响周围居民的生活和其他工业的生产以及不破坏周边自然环境。在变电站自身的总平面布置上要紧凑合理，充分的利用稀缺的土地资源，例如变电站内的电缆沟、行车道以及花草树木都应该布局合理，在建筑周围铺设草坪，在变电站内建造小型公园，在不影响变电站运行的基础上，加大了绿化的面积。
广州柳园变电站的建设将该设计理念发挥的淋漓尽致。新建变电站的外观看上去跟小洋楼无异，与周边环境融为一体。据悉，柳园变电站供电范围是广州海珠区中部城区，即广州东晓路以东、华南快速干线以西的海珠中部区域。它的投产能有效缓解海珠区220千伏变电站的负荷压力。近年来，广州供电局通过电网优化、配调优化，停电时间不断缩短，供电可靠性不断提高。
四、工业化装配式变电站的建筑设计
目前装配式变电站内的建筑结构形式一般有钢结构、劲性混凝土结构、预制混凝土结构等。建筑物构配件设计一般分三个层次，分别是主体结构、附属结构和特殊构件。例如江苏无锡的峰影110kV变电站和上海奉贤区的树浜110kV变电站两个实例对钢结构装配式变电站设计：
1、墙板材质
（1）江苏无锡的峰影110kV变电站
外墙采用纤维水泥板（FC板）（2+12+2）+100+（2+12+2）+铝单板的结构形式总厚度为200mm；防火墙采用防火板加龙骨的方式，板厚为200mm；内墙采用（2+12+2）+100+（2+12+2）厚度为132mm。
（2）上海奉贤区的树浜110kV变电站
外墙采用三明治夹芯墙板，外板为铝镁锰板；内墙为200mm厚三明治夹芯板，所有墙板及连接件均为巴特勒产品。外墙板耐久性好，缺点是需要良好的成品保护，如有损坏极难修复。
综上所述，该结构的变电站设计，除了表面材质不同以外。其做法均为：从钢柱上焊接连接构件，墙板外挂。根据自身特点进行选取连接件的做法，同时根据实际情况对主龙骨和次龙骨进行摆放。
2、防火材料
（1）江苏无锡的峰影110kV变电站
梁柱采用涂刷薄型防火材料来满足当地消防部门要求，钢柱为H型钢柱，竖向采用FC板包裹至梁顶。
（2）上海奉贤区的树浜110kV变电站
梁柱采用涂刷厚型防火材料来满足当地消防部门要求，钢柱为H型钢柱，竖向采用内墙板同等材质包裹至梁顶。
综上，在进行防火材料的选择上是具有很大的区域性的，因此，在设计的过程中，设计人员应根据实际工程的情况、地域特点、防火规范以及当地消防部门的要求，进行相应的设计。在得到当地消防部门认可之后，进行涂刷厚层防火涂料的确定。
3、建筑结构
（1）基础结构
江苏无锡的峰影110kV变电站和上海奉贤区的树浜110kV变电站均采用平板筏班结构形式，这一结构形式有利于工期的缩短以及施工的方便性。
（2）柱脚连接方式
前者采用外包式柱脚，柱脚包裹长度为3倍柱截面高度；后者采用埋入式柱脚，柱脚从±0.000直接埋到基础顶面。
后者地上部分的钢柱直接埋入基础顶面，零层柱、梁、板均为混凝土结构，参考《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）第3.5.5条，半地下层为钢筋混凝土结构层，可参照此种结构形式进行结构设计。
4、防腐设计
江苏无锡的峰影110kV变电站：钢结构表面冷喷锌后加醇酸底漆加封闭剂后涂刷防火涂料，外露的构件在防火涂料外增加聚氨酯面漆。
上海奉贤区的树浜110kV变电站：主结构防腐油漆预涂75m醇酸底漆，外层再涂刷防火涂料；次结构均采用热镀锌钢板，镀锌量为275g/m2，外层再涂刷防火涂料。
腐蚀问题是钢结构中的大问题之一，对于结构主体的使用年限具有很重要的作用。首先，基材的处理，除锈必须彻底，最好采用喷砂除锈；其次，除锈后的防锈漆应涂刷及时并及时采用封闭剂封闭，最后，涂刷防火涂料后增加面漆，通过以上步骤能够较好的解决构件防腐的问题，对于连接处应采取有效措施，及时封闭连接节点，避免从节点板处首先破坏。
五、智能型变电站的建筑设计
智能变电站是按照全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化的基本要求，通过系统集成优化，实现全站信息的统一接入、统一存储和统一展示，实现运行监视、操作与控制、综合信息分析与智能告警、运行管理和辅助应用等功能。
设备间信息传输的方式主要为网络通信方式，取代传统的二次电缆等硬接线。智能变电站一体化监控系统由站控层、间隔层、过程层设备，以及网络和安全防护设备组成。设备之间联系均采用IEC61850标准协议进行通信。
站控层设备包括监控主机、数据通信网关机、数据服务器、综合应用服务器、操作员站、工程师工作站、PMU数据集中器和计划管理终端等；提供站内运行的人机联系界面，实现变电站的监测控制、报警、操作闭锁、记录和自诊断功能、继电保护定值正定、故障分析及变电站远方控制等。
间隔层设备包括继电保护装置、测控装置、故障录波装置、网络记录分析仪及稳控装置等；在站控层及网络失效的情况下，仍能独立完成间隔层设备的就地监控功能。过程层设备包括合并单元、智能终端、智能组件等；完成与一次设备相关的功能，包括实时运行电气量的采集、设备运行状态的监测、控制命令的执行等。
六、科技化变电站的建筑设计
从变电站建筑自身的功能属性以及运行性能上而言，为了有效的满足社会发展的需求，在变电站建筑设计的过程中还应将新技术、新设备、新材料、新工艺、以及新流程体现出来。具体表现如下：
（1）城市变电站建筑设计需要充分满足电气工艺的基本技术要求与规范。首先需要明确的是，现阶段变电站电气工艺的主流发展方向在于：微型化、自动化、精密化、数字化、洁净化以及智能化。为此，在城市变电站电气设备的设计过程当中，就需要尽量推广小型化、智能化、集成化、节能化以及数字化的电气设备，确保两者之间能够充分适应。
（2）城市变电站建筑设计需要充分满足周边环境对变电站设计的技术要求。在前面的分析中提到，特别是对于经济发达的城市地区而言，变电站电力传输的特殊性使其往往将建筑地址选择在城市干道的主要位置。而这一位置的既有建筑物往往分布比较紧密。从而使得，城市变电站往往与周边建筑物之间保持着极近的距离。从而，在设计阶段，最基本的要求即：变电站的运行不得对周边建筑物的使用产生不良影响。这其中，就涉及到的对采光的要求、对噪声的控制等。
（3）城市变电站建筑设计需要充分体现智能性。简单来说，在城市变电站建筑设计的过程当中，需要体现设计工作的智能性。加大对于各种现代化建筑材料、设计技术以及工艺的合理应用，配合对自动灭火以及智能辅助系统等系统的应用，保障城市变电站后期运行过程中的安全性以及可靠性。
结束语：
综上所述，随着时代的不断发展，在进行变电站建筑设计的工作中应贯彻“可持续发展”的设计理念，以此提高变电站建设的效益和效率，促进我国电力行业的前进。相信在相关研究人员的不断努力中，未来电力建筑建设的发展会朝着资源节约型、环境友好型、工业化、智能型、科技化的方向不断的前进。
参考文献：
[1]DLT5056-2006；变电所总布置设计技术规程[S]；
[2]何一龙；议城市变电站建筑设计发展趋势；低碳世界；2014（06）
[3]黄玮；浅议变电站土建设计中的几个要点；建筑工程技术与设计；2014（20）
作者简介：
焦阳 学历：本科，职称：初级建筑师，研究方向：绿色装配式变电站建筑设计优化与实施，从事工作：变电站建筑设计。
黄涛 学历：本科，职称：高级建筑师 一级国家注册建筑师，研究方向：电力工程建筑技术研究与创新，绿色变电站建筑设计的实施 从事工作：电力工业建筑设计。
陈佺 学历：本科，职称：初级建筑师，研究方向：绿色装配式变电站建筑设计优化与实施，从事工作：变电站建筑设计。
论文作者:焦阳,黄涛,陈佺
论文发表刊物:《基层建设》2015年27期供稿
论文发表时间:2016/3/23
标签：变电站论文; 建筑设计论文; 城市论文; 奉贤区论文; 建筑论文; 结构论文; 设备论文; 《基层建设》2015年27期供稿论文;