關(guān)林坤　王 鋒　賈怡良　郭 亮　

城市110 kV智能變電站總布置設(shè)計研究

關(guān)林坤王 鋒賈怡良郭 亮

（中南電力設(shè)計院有限公司，湖北 武漢 430071）

城市變電站一般位于城市中心且周邊環(huán)境較為復(fù)雜，其總布置設(shè)計需滿足城市規(guī)劃和退讓要求，為優(yōu)化城市智能變電站總布置設(shè)計方案，滿足各項規(guī)范的距離要求，文章結(jié)合武漢市某地變電站的設(shè)計經(jīng)驗，介紹了城市智能變電站的選址要求、設(shè)計要求和布置過程，為類似工程設(shè)計提供參考與借鑒。

城市智能變電站；城市規(guī)劃；總布置；退讓要求

引言

2019年底，武漢市建設(shè)世界一流城市電網(wǎng)指揮部印發(fā)、經(jīng)市政府批準(zhǔn)的《建設(shè)世界一流城市電網(wǎng)的實施方案》，提出通過三年攻堅將城市電網(wǎng)建成世界一流電網(wǎng)的目標(biāo)，即到2022年完成“安全可靠、設(shè)備優(yōu)質(zhì)、綠色低碳、智能互動”的世界一流城市電網(wǎng)打造，使中心城區(qū)供電可靠率提升至99.992%，核心區(qū)供電可靠率提升至99.999%。該方案總體投資目標(biāo)約629億元，完成約99座新模式變電站建設(shè)。本文結(jié)合武漢某地智能變電站工程的實際應(yīng)用案例闡述設(shè)計心得，為其它城市變電站建設(shè)提供參考[1,2]。

1　工程概況

1.1　工程概況

擬建變電站位于湖北省武漢市主城區(qū)某地，為滿足城區(qū)負(fù)荷增長的需要，緩解周邊變電站供電壓力，優(yōu)化現(xiàn)有配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高10 kV供電能力，本期新建一座110 kV變電站。工程計劃開工時間為2021年，計劃投產(chǎn)時間為2022年。

1.2　站址自然條件

1.2.1水文條件

站址西距長江約2.5 km，位于長江防洪堤保護范圍內(nèi)，已整體考慮防洪措施，站址不受長江洪水影響；站址東距東湖約2.6 km，東湖水域歷史最高洪水位為21.18 m（1985國家高程基準(zhǔn)，下同），站址處歷史最高內(nèi)澇水位發(fā)生于2016年，最高內(nèi)澇水位22.4 m。

1.2.2氣象條件

累年極端最高氣溫：+41.3℃；累年極端最低氣溫：-18.1℃；累年平均氣溫：+16.9℃；累年平均相對濕度：77%；累年年平均降水量：1265.9 mm；累年平均風(fēng)速：2.2 m/s；累年最大凍土深度：10 cm；設(shè)計覆冰厚度：10 mm；地震烈度：VI度。

1.2.3工程地質(zhì)

站址區(qū)域穩(wěn)定性較好，場地未發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)作用，適宜工程建設(shè)，其自上而下共分為以下4個地質(zhì)層：

第一層人工填土Qml：雜色，結(jié)構(gòu)松散，表層大量建筑垃圾、磚塊、碎石等組成，填筑不均勻，屬高壓縮性土層，工程特性差，層厚1.2 m～3.8 m。

第二層粉質(zhì)粘土Qhal：棕黃色，含較多粉土和粉細(xì)砂，局部較軟，韌性較強，干強度中等，斷口較光滑，可塑狀態(tài)，屬中等壓縮性土層，層厚1.9 m～4.6 m。

第三層粉細(xì)砂Qhal：紅褐色，稍密，含較多粉土，局部夾粘土薄層，級配較差，局部膠結(jié)，飽和，物理力學(xué)性質(zhì)一般，屬中等壓縮性土層，層厚3.2 m～20 m。

第四層粉細(xì)砂Qhal：灰褐色，中密，飽和，物理力學(xué)性質(zhì)一般，屬中等-低壓縮性土層。

2　站區(qū)總體規(guī)劃

本工程變電站位于武漢市市區(qū)，站區(qū)規(guī)劃紅線內(nèi)占地面積0.5304 hm2，圍墻內(nèi)占地面積0.4685 hm2，站區(qū)現(xiàn)狀為拆遷后的閑置場地，地勢較為平坦，地面標(biāo)高為21.15 m～23.19 m，周邊設(shè)施良好，為項目建設(shè)和運行提供了便利條件。

變電站生活及消防用水考慮采用市政自來水作為生活和消防用水水源。站外水源通過輸水管道送至變電站用水點及消防水池，輸水管道根據(jù)站內(nèi)最高日平均時供水量確定。站內(nèi)室外地面雨水采用雨水口收集，通過室外埋地雨水管道排至站外。站內(nèi)排水管道排至站外后，沿進站道路邊敷設(shè)，最終排至站外市政雨水管道。生活污水排水量較小，通過管道和檢查井自流排放至化糞池，經(jīng)化糞池處理達(dá)標(biāo)后清水溢流排入站外市政污水系統(tǒng)。

站區(qū)內(nèi)電纜采用溝道引接，站外線路采用綜合管廊和電纜排管相結(jié)合方式引接。

3　站區(qū)總平面布置

3.1　布置方案

本站為智能化無人值班變電站[3]，通過采用戶內(nèi)布置方案（見圖1），將主要電氣設(shè)備和設(shè)施布置于一棟兩層配電裝置樓內(nèi)，一層布置主變壓器及散熱器、110 kV GIS、10 kV開關(guān)柜、蓄電池室等，二層布置10 kV電容器、接地變及消弧線圈、二次設(shè)備間等。變電站為全電纜進出線，為方便出線，在一層10 kV配電裝置室和110 kV GIS室下方設(shè)置3.5 m高電纜夾層，在110 kV GIS室設(shè)置有電纜隧道。全站設(shè)置3個10 kV電纜出口和1個110 kV電纜出口。

變電站站區(qū)建筑物：配電裝置樓1幢（高11.2 m）、消防水泵房1幢（高2.4 m）、輔助用房1幢（高4 m），總建筑面積為2073 m2。

變電站無遠(yuǎn)期擴建規(guī)劃，本期一次完成全部建構(gòu)筑物建設(shè)。配電裝置樓長軸為正東西方向，站區(qū)南側(cè)圍墻設(shè)置一處出入口，引接至南側(cè)已建市政道路。

圖1 變電站總布置及退距示意圖

3.2　退讓要求

根據(jù)《武漢市建設(shè)工程規(guī)劃管理技術(shù)規(guī)定》（第248號政府令）[4]，以下簡稱《248號令》，本城市戶內(nèi)變電站總平面布置除滿足本專業(yè)的相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求之外，另需滿足建構(gòu)筑物的退距要求，主要涉及以下方面。

3.2.1 建筑間距

變電站西側(cè)緊鄰已建住宅小區(qū)，東側(cè)和南側(cè)為規(guī)劃市政道路，北側(cè)為待拆遷房屋。變電站配電裝置樓距北側(cè)用地紅線13.47 m，距西側(cè)高層住宅32.00 m；輔助用房距西側(cè)高層住宅30.64 m。根據(jù)《248號令》第二十七條“建筑高度20 m以上的條式建筑與建筑高度20 m以下條式建筑山墻面之間的間距不少于15 m”的要求，本工程配電裝置樓和輔助用房均滿足與西側(cè)住宅的間距要求。

變電站北側(cè)規(guī)劃為教育用地，考慮最不利情況北側(cè)建筑物高度大于24 m時，配電裝置樓滿足第二十八條“非居住建筑物之間最近點距離不小于13 m”的間距要求。

3.2.2紅線退距

變電站配電裝置樓距北側(cè)用地紅線13.47 m，距西側(cè)用地紅線15.18 m；輔助用房距西側(cè)用地紅線10.33 m。根據(jù)《248號令》第四十一條“相鄰建筑物雙方各自從規(guī)劃用地紅線起計算退讓距離，退讓距離不少于本規(guī)定第四章確定的應(yīng)退建筑間距的一半”規(guī)定，本工程配電裝置樓和輔助用房均需滿足退讓變電站用地紅線距離的要求，即西側(cè)退讓紅線7.5 m（建筑間距15 m的一半），北側(cè)退讓紅線6.5 m（建筑間距13 m的一半）。

變電站南側(cè)已建城市道路規(guī)劃紅線寬30 m，東側(cè)規(guī)劃道路紅線寬度25 m，站區(qū)西側(cè)圍墻退讓紅線距離為1 m，東側(cè)、南側(cè)和北側(cè)設(shè)置邊坡，退讓紅線距離均大于2 m，滿足《248號令》第四十條“各類建（構(gòu)）筑物的基礎(chǔ)不得超越城市規(guī)劃道路紅線”和“各類建（構(gòu)）筑物退讓寬度25 m及以上城市規(guī)劃道路紅線距離不少于2 m”的要求。

3.2.3 道路退距

配電裝置樓東距道路紅線約19.67 m，距道路交叉口切點連線約20 m，輔助用房和消防水泵房距南側(cè)道路紅線約10 m，滿足《248號令》第四十條中表1退讓距離和第四十三條“建筑物退讓城市規(guī)劃道路交叉口切點的連線不少于20 m（建筑高度20 m以下的建筑物）”的要求。

表1 不同道路寬度兩側(cè)的建筑物退讓距離（m）

變電站進站大門距交叉口切點處約52.58 m，距紅線交叉點處約71.36 m，滿足第六十八條“市政公用設(shè)施出入口應(yīng)當(dāng)在城市道路交叉口50 m以外設(shè)置”的要求。同時，滿足《民用建筑設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB 50352－2019中4.2.4條“自道路紅線交叉點起沿線70.0 m范圍內(nèi)不應(yīng)設(shè)置機動車出入口”的要求。

3.3 防火間距

根據(jù)《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB50229－2019）和《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016－2014）（2018年版），變電站建構(gòu)筑物與站外相鄰地面建筑之間的防火間距[5-7]，應(yīng)滿足表2要求。

表2 變電站地上建筑與相鄰地上建筑的防火間距（m）

變電站站區(qū)建筑物包括配電裝置樓1幢（高11.2 m）、消防水泵房1幢（高2.4 m）、輔助用房1幢（高4 m），火災(zāi)危險性分類及其耐火等級分別為丙類二級、戊類二級和戊類二級。西側(cè)住宅樓總計38層，總高約117 m，屬于一類高層民用建筑。變電站與周邊建構(gòu)筑物距離，均滿足最小防火間距的要求。

4　站區(qū)豎向布置

4.1　豎向布置原則

（1）站址區(qū)域洪水位及內(nèi)澇水位：站區(qū)場地防洪和內(nèi)澇的設(shè)計措施，按站址區(qū)域市政防洪、內(nèi)澇標(biāo)準(zhǔn)和站區(qū)要求綜合確定[8]。

（2）與周圍已建場地標(biāo)高及市政道路標(biāo)高協(xié)調(diào)，考慮整體場地與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，并滿足當(dāng)?shù)匾?guī)劃部門要求，以及進站道路引接方便。

（3）站區(qū)基槽余土的處理在考慮站區(qū)自身充分消化的基礎(chǔ)上，根據(jù)《武漢市建筑垃圾管理辦法》（政府令第294號）相關(guān)要求，納入武漢市政建設(shè)渣土管理的范圍。

站址南側(cè)市政道路在站址引接處的標(biāo)高約為21.88 m，變電站場區(qū)設(shè)計標(biāo)高擬設(shè)定為23.10 m，站區(qū)道路高于場地0.1 m。場區(qū)設(shè)計標(biāo)高23.10 m，不受洪水水位和歷史最高內(nèi)澇水位22.4 m的影響。

4.2　站區(qū)場地排水

站址場地較平坦，站區(qū)采用平坡式豎向布置形式，場地表層雨水排水坡度由基槽余土在二次平整時形成，坡度不小于0.5%。場地排水方向為：道路排向場地，場地排入雨水篦井，最后通過管道排向市政管網(wǎng)。

4.3　站區(qū)土石方量

綜合考慮站區(qū)場地清理、基槽余土、松散系數(shù)、設(shè)計標(biāo)高等各項影響因素，最終設(shè)定初平標(biāo)高21.88 m，場平階段挖方2068 m3，填方471 m3，后期利用基槽余土（約6622 m3）將站址填高至設(shè)計標(biāo)高23.10 m，填方量約為6044 m3，外棄建筑垃圾及基槽余土總計2610 m3，納入武漢市政建設(shè)渣土管理的范圍。

5　其它

5.1　站區(qū)電纜溝設(shè)計

根據(jù)電氣專業(yè)的工藝要求，戶外電纜隧（溝）道斷面為1400 mm×1000 mm電纜溝和2700 mm×2700 mm電纜隧道，采用C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，人孔位置及電纜溝蓋板處采用包角鋼雙面配筋鋼筋混凝土電纜溝蓋板。電纜溝頂板高出地面0.10 m，避免場地積水流入溝內(nèi)，電纜溝底部設(shè)置不小于0.3%縱坡，通過排水點集水坑引接至站內(nèi)雨水井。

5.2　站區(qū)道路及場地處理

站內(nèi)道路圍繞配電裝置樓呈環(huán)形布置。道路寬4.0 m，采用公路型混凝土路面，并設(shè)置施工期混凝土過渡層，最小轉(zhuǎn)彎半徑為9.0 m。路面高于場地設(shè)計標(biāo)高為100 mm，道路不設(shè)置縱坡。配電裝置樓與道路之間設(shè)置硬化場地，道路及圍墻之間場地采用草坪進行綠化或碎石覆蓋，改善站區(qū)運行環(huán)境。

5.3　站區(qū)圍墻及大門

考慮到變電站距離道路交叉口較近，為減少變電站建筑及圍墻對交叉口行車視線的影響，變電站邊界采用2.3 m高通透式圍欄，采用混凝土基礎(chǔ)及地梁。站區(qū)南側(cè)圍墻設(shè)置一處出入口，引接至南側(cè)市政道路。進站大門采用電動平移鋼板實體門，控制開關(guān)設(shè)在輔助用房內(nèi)。進站大門采用藝術(shù)處理，使其與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)。

5.4　噪聲控制

結(jié)合站區(qū)總體規(guī)劃和電氣布置，本工程主變壓器朝向南側(cè)市政道路側(cè)，有效降低噪聲對西側(cè)住宅和北側(cè)教育用地的影響，除此之外，本工程主變本體與散熱器分離設(shè)置，將主變本體封于戶內(nèi)，顯著降低噪聲對居民基本生活影響。

6　結(jié)束語

本戶內(nèi)變電站設(shè)計在滿足工藝專業(yè)要求基礎(chǔ)上，認(rèn)真貫徹執(zhí)行規(guī)范要求，充分研究武漢市地方行政法規(guī)并進行針對性的總平面布置設(shè)計，使變電站與城市規(guī)劃緊密結(jié)合，促進經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益的和諧統(tǒng)一，從而建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的智能化變電站。

[1]史京楠，胡君慧，黃寶瑩，等. 新一代智能變電站平面布置優(yōu)化設(shè)計[J]. 電力建設(shè)，2014，35(4): 31-37.

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[3]國家電網(wǎng)公司. 國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計: 35 kV ～750 kV變電站部分[M]. 北京: 中國電力出版社，2020.

[4]武漢市政府. 武漢市建設(shè)工程規(guī)劃管理技術(shù)規(guī)定[Z]. 武漢: 武漢市政府，2014.

[5]GB50229－2019. 火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京: 中國計劃出版社，2019.

[6]GB50016－2014(2018年版). 建筑設(shè)計防火規(guī)范[S]. 北京: 中國計劃出版社，2018.

[7]DL/T 5495－2015. 35 kV～110 kV戶內(nèi)變電站設(shè)計規(guī)程[S]. 北京: 中國電力出版社，2015.

[8]DL/T 5056－2007. 變電站總布置設(shè)計技術(shù)規(guī)程[S]. 北京: 中國電力出版社，2008.

Research on General Layout Design of Urban 110kV Intelligent Substation

Urban substation is generally located in the center of the city and the surrounding environment is complex. Its general layout design needs to meet the requirements of urban planning and concessionrequest. In order to optimize the general layout design scheme of urban intelligent substation and meet the distance requirements of various specifications, this paper introduces the site selection require-ments, design requirements and layout process of urban intelligent substation based on the design experience of a certain urban substation in Wuhan, it provides reference for similar engineering design.

urban intelligent substation; urban planning; general layout; concession request

TM63

A

1008-1151(2022)01-0032-03

2021-09-11

關(guān)林坤（1990－），男，中南電力設(shè)計院有限公司工程師，從事變電土建工作。