关林坤　王 锋　贾怡良　郭 亮　

城市110 kV智能变电站总布置设计研究

关林坤王 锋贾怡良郭 亮

（中南电力设计院有限公司，湖北 武汉 430071）

城市变电站一般位于城市中心且周边环境较为复杂，其总布置设计需满足城市规划和退让要求，为优化城市智能变电站总布置设计方案，满足各项规范的距离要求，文章结合武汉市某地变电站的设计经验，介绍了城市智能变电站的选址要求、设计要求和布置过程，为类似工程设计提供参考与借鉴。

城市智能变电站；城市规划；总布置；退让要求

引言

2019年底，武汉市建设世界一流城市电网指挥部印发、经市政府批准的《建设世界一流城市电网的实施方案》，提出通过三年攻坚将城市电网建成世界一流电网的目标，即到2022年完成“安全可靠、设备优质、绿色低碳、智能互动”的世界一流城市电网打造，使中心城区供电可靠率提升至99.992%，核心区供电可靠率提升至99.999%。该方案总体投资目标约629亿元，完成约99座新模式变电站建设。本文结合武汉某地智能变电站工程的实际应用案例阐述设计心得，为其它城市变电站建设提供参考[1,2]。

1　工程概况

1.1　工程概况

拟建变电站位于湖北省武汉市主城区某地，为满足城区负荷增长的需要，缓解周边变电站供电压力，优化现有配网结构，提高10 kV供电能力，本期新建一座110 kV变电站。工程计划开工时间为2021年，计划投产时间为2022年。

1.2　站址自然条件

1.2.1水文条件

站址西距长江约2.5 km，位于长江防洪堤保护范围内，已整体考虑防洪措施，站址不受长江洪水影响；站址东距东湖约2.6 km，东湖水域历史最高洪水位为21.18 m（1985国家高程基准，下同），站址处历史最高内涝水位发生于2016年，最高内涝水位22.4 m。

1.2.2气象条件

累年极端最高气温：+41.3℃；累年极端最低气温：-18.1℃；累年平均气温：+16.9℃；累年平均相对湿度：77%；累年年平均降水量：1265.9 mm；累年平均风速：2.2 m/s；累年最大冻土深度：10 cm；设计覆冰厚度：10 mm；地震烈度：VI度。

1.2.3工程地质

站址区域稳定性较好，场地未发现不良地质作用，适宜工程建设，其自上而下共分为以下4个地质层：

第一层人工填土Qml：杂色，结构松散，表层大量建筑垃圾、砖块、碎石等组成，填筑不均匀，属高压缩性土层，工程特性差，层厚1.2 m～3.8 m。

第二层粉质粘土Qhal：棕黄色，含较多粉土和粉细砂，局部较软，韧性较强，干强度中等，断口较光滑，可塑状态，属中等压缩性土层，层厚1.9 m～4.6 m。

第三层粉细砂Qhal：红褐色，稍密，含较多粉土，局部夹粘土薄层，级配较差，局部胶结，饱和，物理力学性质一般，属中等压缩性土层，层厚3.2 m～20 m。

第四层粉细砂Qhal：灰褐色，中密，饱和，物理力学性质一般，属中等-低压缩性土层。

2　站区总体规划

本工程变电站位于武汉市市区，站区规划红线内占地面积0.5304 hm²，围墙内占地面积0.4685 hm²，站区现状为拆迁后的闲置场地，地势较为平坦，地面标高为21.15 m～23.19 m，周边设施良好，为项目建设和运行提供了便利条件。

变电站生活及消防用水考虑采用市政自来水作为生活和消防用水水源。站外水源通过输水管道送至变电站用水点及消防水池，输水管道根据站内最高日平均时供水量确定。站内室外地面雨水采用雨水口收集，通过室外埋地雨水管道排至站外。站内排水管道排至站外后，沿进站道路边敷设，最终排至站外市政雨水管道。生活污水排水量较小，通过管道和检查井自流排放至化粪池，经化粪池处理达标后清水溢流排入站外市政污水系统。

站区内电缆采用沟道引接，站外线路采用综合管廊和电缆排管相结合方式引接。

3　站区总平面布置

3.1　布置方案

本站为智能化无人值班变电站[3]，通过采用户内布置方案（见图1），将主要电气设备和设施布置于一栋两层配电装置楼内，一层布置主变压器及散热器、110 kV GIS、10 kV开关柜、蓄电池室等，二层布置10 kV电容器、接地变及消弧线圈、二次设备间等。变电站为全电缆进出线，为方便出线，在一层10 kV配电装置室和110 kV GIS室下方设置3.5 m高电缆夹层，在110 kV GIS室设置有电缆隧道。全站设置3个10 kV电缆出口和1个110 kV电缆出口。

变电站站区建筑物：配电装置楼1幢（高11.2 m）、消防水泵房1幢（高2.4 m）、辅助用房1幢（高4 m），总建筑面积为2073 m2。

变电站无远期扩建规划，本期一次完成全部建构筑物建设。配电装置楼长轴为正东西方向，站区南侧围墙设置一处出入口，引接至南侧已建市政道路。

图1 变电站总布置及退距示意图

3.2　退让要求

根据《武汉市建设工程规划管理技术规定》（第248号政府令）[4]，以下简称《248号令》，本城市户内变电站总平面布置除满足本专业的相关规程规范要求之外，另需满足建构筑物的退距要求，主要涉及以下方面。

3.2.1 建筑间距

变电站西侧紧邻已建住宅小区，东侧和南侧为规划市政道路，北侧为待拆迁房屋。变电站配电装置楼距北侧用地红线13.47 m，距西侧高层住宅32.00 m；辅助用房距西侧高层住宅30.64 m。根据《248号令》第二十七条“建筑高度20 m以上的条式建筑与建筑高度20 m以下条式建筑山墙面之间的间距不少于15 m”的要求，本工程配电装置楼和辅助用房均满足与西侧住宅的间距要求。

变电站北侧规划为教育用地，考虑最不利情况北侧建筑物高度大于24 m时，配电装置楼满足第二十八条“非居住建筑物之间最近点距离不小于13 m”的间距要求。

3.2.2红线退距

变电站配电装置楼距北侧用地红线13.47 m，距西侧用地红线15.18 m；辅助用房距西侧用地红线10.33 m。根据《248号令》第四十一条“相邻建筑物双方各自从规划用地红线起计算退让距离，退让距离不少于本规定第四章确定的应退建筑间距的一半”规定，本工程配电装置楼和辅助用房均需满足退让变电站用地红线距离的要求，即西侧退让红线7.5 m（建筑间距15 m的一半），北侧退让红线6.5 m（建筑间距13 m的一半）。

变电站南侧已建城市道路规划红线宽30 m，东侧规划道路红线宽度25 m，站区西侧围墙退让红线距离为1 m，东侧、南侧和北侧设置边坡，退让红线距离均大于2 m，满足《248号令》第四十条“各类建（构）筑物的基础不得超越城市规划道路红线”和“各类建（构）筑物退让宽度25 m及以上城市规划道路红线距离不少于2 m”的要求。

3.2.3 道路退距

配电装置楼东距道路红线约19.67 m，距道路交叉口切点连线约20 m，辅助用房和消防水泵房距南侧道路红线约10 m，满足《248号令》第四十条中表1退让距离和第四十三条“建筑物退让城市规划道路交叉口切点的连线不少于20 m（建筑高度20 m以下的建筑物）”的要求。

表1 不同道路宽度两侧的建筑物退让距离（m）

变电站进站大门距交叉口切点处约52.58 m，距红线交叉点处约71.36 m，满足第六十八条“市政公用设施出入口应当在城市道路交叉口50 m以外设置”的要求。同时，满足《民用建筑设计统一标准》GB 50352－2019中4.2.4条“自道路红线交叉点起沿线70.0 m范围内不应设置机动车出入口”的要求。

3.3 防火间距

根据《火力发电厂与变电站设计防火标准》（GB50229－2019）和《建筑设计防火规范》（GB50016－2014）（2018年版），变电站建构筑物与站外相邻地面建筑之间的防火间距[5-7]，应满足表2要求。

表2 变电站地上建筑与相邻地上建筑的防火间距（m）

变电站站区建筑物包括配电装置楼1幢（高11.2 m）、消防水泵房1幢（高2.4 m）、辅助用房1幢（高4 m），火灾危险性分类及其耐火等级分别为丙类二级、戊类二级和戊类二级。西侧住宅楼总计38层，总高约117 m，属于一类高层民用建筑。变电站与周边建构筑物距离，均满足最小防火间距的要求。

4　站区竖向布置

4.1　竖向布置原则

（1）站址区域洪水位及内涝水位：站区场地防洪和内涝的设计措施，按站址区域市政防洪、内涝标准和站区要求综合确定[8]。

（2）与周围已建场地标高及市政道路标高协调，考虑整体场地与周边环境相协调，并满足当地规划部门要求，以及进站道路引接方便。

（3）站区基槽余土的处理在考虑站区自身充分消化的基础上，根据《武汉市建筑垃圾管理办法》（政府令第294号）相关要求，纳入武汉市政建设渣土管理的范围。

站址南侧市政道路在站址引接处的标高约为21.88 m，变电站场区设计标高拟设定为23.10 m，站区道路高于场地0.1 m。场区设计标高23.10 m，不受洪水水位和历史最高内涝水位22.4 m的影响。

4.2　站区场地排水

站址场地较平坦，站区采用平坡式竖向布置形式，场地表层雨水排水坡度由基槽余土在二次平整时形成，坡度不小于0.5%。场地排水方向为：道路排向场地，场地排入雨水篦井，最后通过管道排向市政管网。

4.3　站区土石方量

综合考虑站区场地清理、基槽余土、松散系数、设计标高等各项影响因素，最终设定初平标高21.88 m，场平阶段挖方2068 m³，填方471 m³，后期利用基槽余土（约6622 m³）将站址填高至设计标高23.10 m，填方量约为6044 m³，外弃建筑垃圾及基槽余土总计2610 m³，纳入武汉市政建设渣土管理的范围。

5　其它

5.1　站区电缆沟设计

根据电气专业的工艺要求，户外电缆隧（沟）道断面为1400 mm×1000 mm电缆沟和2700 mm×2700 mm电缆隧道，采用C30钢筋混凝土结构，人孔位置及电缆沟盖板处采用包角钢双面配筋钢筋混凝土电缆沟盖板。电缆沟顶板高出地面0.10 m，避免场地积水流入沟内，电缆沟底部设置不小于0.3%纵坡，通过排水点集水坑引接至站内雨水井。

5.2　站区道路及场地处理

站内道路围绕配电装置楼呈环形布置。道路宽4.0 m，采用公路型混凝土路面，并设置施工期混凝土过渡层，最小转弯半径为9.0 m。路面高于场地设计标高为100 mm，道路不设置纵坡。配电装置楼与道路之间设置硬化场地，道路及围墙之间场地采用草坪进行绿化或碎石覆盖，改善站区运行环境。

5.3　站区围墙及大门

考虑到变电站距离道路交叉口较近，为减少变电站建筑及围墙对交叉口行车视线的影响，变电站边界采用2.3 m高通透式围栏，采用混凝土基础及地梁。站区南侧围墙设置一处出入口，引接至南侧市政道路。进站大门采用电动平移钢板实体门，控制开关设在辅助用房内。进站大门采用艺术处理，使其与周边环境相协调。

5.4　噪声控制

结合站区总体规划和电气布置，本工程主变压器朝向南侧市政道路侧，有效降低噪声对西侧住宅和北侧教育用地的影响，除此之外，本工程主变本体与散热器分离设置，将主变本体封于户内，显著降低噪声对居民基本生活影响。

6　结束语

本户内变电站设计在满足工艺专业要求基础上，认真贯彻执行规范要求，充分研究武汉市地方行政法规并进行针对性的总平面布置设计，使变电站与城市规划紧密结合，促进经济效益、社会效益和环境效益的和谐统一，从而建设资源节约型和环境友好型的智能化变电站。

[1]史京楠，胡君慧，黄宝莹，等. 新一代智能变电站平面布置优化设计[J]. 电力建设，2014，35(4): 31-37.

[2]王晓京，殷可. 城市中心区紧凑布置220 kV变电站的设计[J]. 华东电力，2006，34(8): 68-71.

[3]国家电网公司. 国家电网公司输变电工程通用设计: 35 kV ～750 kV变电站部分[M]. 北京: 中国电力出版社，2020.

[4]武汉市政府. 武汉市建设工程规划管理技术规定[Z]. 武汉: 武汉市政府，2014.

[5]GB50229－2019. 火力发电厂与变电站设计防火标准[S]. 北京: 中国计划出版社，2019.

[6]GB50016－2014(2018年版). 建筑设计防火规范[S]. 北京: 中国计划出版社，2018.

[7]DL/T 5495－2015. 35 kV～110 kV户内变电站设计规程[S]. 北京: 中国电力出版社，2015.

[8]DL/T 5056－2007. 变电站总布置设计技术规程[S]. 北京: 中国电力出版社，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

关林坤（1990－），男，中南电力设计院有限公司工程师，从事变电土建工作。