朱劍輝

(福建省電力勘測設計院，福建 福州 350003)

0 前 言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)和居民對用電需求增長迅猛，導致電網(wǎng)大規(guī)模建設，城市化進程的推進逐步提速，變電站在城市中心的布點深入，而一種嶄新的送電方式——換流站正在逐步走向成熟，對居民影響也逐漸變小，以至于城市中心的變電站越來越多。城市土地資源本身就珍貴且有限，換流站的建立勢必會占用部分土地資源，為了避免大量土地資源浪費，其建設地與居民居住地距離較近。因此，如何解決城區(qū)換流站建設之后對周圍居民的危害、避免影響居民正常生活的問題貫穿在建設的全過程，也成為影響城市未來發(fā)展以及城市良好氛圍的關鍵所在。城區(qū)換流站的建筑設計及新型材料的研究就顯得刻不容緩。

1 工程背景

廈門島內電網(wǎng)是廈門電網(wǎng)的負荷中心。近年來，經(jīng)濟發(fā)展迅速，今后隨著投資的增長，廈門島經(jīng)濟的發(fā)展速度不僅不會減緩，還有可能保持上升態(tài)勢，分析2012年的數(shù)據(jù)可以知道2015年提升1/3，“十二五”年均增長率為6.8%；2025年將實現(xiàn)兩倍增長，遠景也會較目前有所增長。但從整體來看，廈門島可供選擇的建廠地址較少，加之匱乏的電源裝機數(shù)量以及其他設備，所以廈門島用電方面對外部具有較大依賴性。目前廈門島所依靠的電路線路較為老舊，輸電能力與總體電力需求不成正比，隨著各方面的電力需求增大以及經(jīng)濟發(fā)展的需要，未來島上電力供給并不樂觀，若想解決這一問題，需要對現(xiàn)有技術進行革新。

采取柔性直流輸電是一種新型輸電技術，應用前景十分廣闊，可以有效解決輸電和配電問題，采取這一輸電技術成為優(yōu)先考慮的解決方案，可以保證電力輸送過程有功功率，并獨立地控制無功功率，進行動態(tài)補償，穩(wěn)定輸送過程的電流與電壓，為交流系統(tǒng)提供相對穩(wěn)定的電壓支撐；適用于對可再生資源進行并網(wǎng)等多種特殊要求以及荒島、偏遠地區(qū)供電乃至大型用電城市電網(wǎng)供電多個方面，具有適用范圍廣的特點。

為解決廈門島內電力資源不足的問題、保證有效的電力供給、提高輸電效率與專業(yè)水平，推廣使用上述技術具有重要意義，同時在全國范圍內可發(fā)揮示范作用?？紤]將原規(guī)劃新建彭厝(浦園)～湖邊第2回220kV交流線路)，采用柔性直流輸電工程替代，建成柔性直流島內湖邊受端換流站和柔性直流島外彭厝送端換流站。

2 建筑與環(huán)境的協(xié)調

2.1 建筑的形象定位

建筑形象是企業(yè)文化的形象展現(xiàn)者，是企業(yè)文化良好的載體，所以建筑形象設計要表達企業(yè)文化的統(tǒng)一性、時代性、獨特性、整體性、顯著性等特點。在本工程建筑形象定位上，依據(jù)國家電網(wǎng)的企業(yè)理念，結合周圍的環(huán)境要素和內在的生產(chǎn)工藝來確定建筑形象設計目標，以統(tǒng)一的空間建構、色彩構成等處理手法來強化全站建筑風格的整體性，并使站區(qū)眾多設計具備一致性。

科技的革新、推廣、應用，進一步改善了人們生活水平與質量，在追求更高品質生活的過程中，人們在居住方面提高了要求。建筑設計涵蓋多個方面，不僅需要展現(xiàn)建筑功能性和實用性，而且要做好建筑之間的協(xié)調工作，從配色、位置等多方面綜合考慮，提高整體統(tǒng)一性。

2.2 建筑設計是城市建設的基礎

建筑設計是一門重要學科，通過對建筑功能的研究，分析周邊建筑環(huán)境風格，利用建筑造型及色彩渲染來進行建筑物體型設計。本工程建筑造型簡潔、體量大，其外部形象設計的重點，在于處理好大尺度、大色塊、大空間上的相互關系，融入周邊環(huán)境。強調全站的整體性，在統(tǒng)一中求變化，產(chǎn)生均衡、適度、和諧的韻律感和序列感。

規(guī)劃與設計是兩個相關環(huán)節(jié)，互為基礎。從環(huán)境因素這一層面進行考慮與分析，環(huán)境中的人文環(huán)境和社會環(huán)境都會對城市規(guī)劃產(chǎn)生一定程度的影響，因此，設計環(huán)節(jié)必須將周圍交通、學?；蚴巧倘Φ榷喾N因素考慮在內，通過數(shù)據(jù)分析判斷周圍居住氛圍，單單使設計令業(yè)主一人滿意的要求只是規(guī)劃的淺層意義和目的，不違背所在地域文化特點，體現(xiàn)正向的時代特征更是規(guī)劃內在需要考慮的問題。與此同時，建筑作品還要表現(xiàn)民族的風俗特點和區(qū)域建筑物的和諧統(tǒng)一性，彰顯民俗和人文特點。由此可見，建筑設計理當作為城市規(guī)劃的基礎，被規(guī)劃考慮在內。

2.3 建筑設計與城市規(guī)劃的統(tǒng)一

建筑始終是城市規(guī)劃的一部分，建筑的設計常將城市文化考慮在內、符合城市形象，好的建筑設計還會成為城市的標志。鑒于建筑對于城市規(guī)劃的重要意義，在進行建筑設計時便不能只關注土地、空間等資源的利用與保護方面，有關城市的生態(tài)平衡以及各方面的協(xié)調也應考慮在內。城市是由建筑、居民、生態(tài)等多部分構成的，所以建筑物也會受到其他因素的影響，比如：城市的短期或長期規(guī)劃、歷史文化以及地區(qū)自然環(huán)境等。故成功的建筑物與設計方案，必定經(jīng)得起各種因素的考驗，會作為城市的標志閃閃發(fā)光。

建筑設計體現(xiàn)城市內涵，城市規(guī)劃影響城市未來發(fā)展，兩者缺一不可，對于城市而言同樣重要，建筑設計體現(xiàn)著城市規(guī)劃并受其影響，城市規(guī)劃又在方方面面影響和引導著建筑設計。實現(xiàn)建筑設計與城市規(guī)劃的統(tǒng)一是所有建筑師的首要責任。在本工程的建筑整體設計上，由于工業(yè)建筑功能性上的特點，其與城市周邊的建筑會有明顯的不同。為避免換流站的建筑在城區(qū)中顯得突兀，與周邊環(huán)境不協(xié)調、不統(tǒng)一，在建筑設計上應注意：①建筑立面的設計應與周邊建筑物協(xié)調，在流線上不違背環(huán)境的機理；②在建筑材質和色彩上應和諧有韻律感，注重部分與全面之間的統(tǒng)一關系，從多種方面考慮用戶需求和需要。

3 新型墻體的研究

3.1 對墻體材料的要求

根據(jù)電氣設備要求，閥廳建筑空間要做到建筑物的屏蔽、密封、室內空間維持5～35Pa微正壓，以保持一定程度的潔凈。通過建筑構造上采取特殊措施，對墻體內側敷設鋼板網(wǎng)或2m×2m的扁鋼網(wǎng)，達到屏蔽要求；對閥廳圍護墻體所有的搭接接縫、拐角特殊部位等進行密閉處理，以滿足閥廳內Ⅱ級氣密性能要求。

根據(jù)電氣工業(yè)建筑的要求，建筑墻體要有較好的耐久性和使用壽命，并考慮海濱城市建筑，還應具有耐腐蝕性和抗風壓性。對墻體材料的選擇要滿足環(huán)境友好型，且不能顯得突兀，與周邊環(huán)境不協(xié)調、不統(tǒng)一。

3.2 其他工程的墻體

閥廳采用的墻體為復合保溫壓型鋼板，填充巖棉或玻璃棉作為保溫層，在墻板內設0.2 mm厚聚乙烯薄膜粘貼層，形成一個封閉不透氣的“內膽”，以求達到閥廳空間的密封要求，同時通過人工通風的措施，保證閥廳內維持5～35Pa微正壓，保持一定的潔凈度；閥廳墻面和屋面內襯鍍鋅鋼板網(wǎng)以求達到閥廳空間的屏蔽要求。復合保溫壓型鋼板通常有兩種做法：①金屬面巖棉夾芯板即，通常說的三明治板，內外的彩鋼板內嵌巖棉為一整體；②雙層壓型鋼板，內外鋼板分別施工，通過檁條連接。

調研的舟山多端柔性直流換流站，采用的外墻圍護墻體為KP-1型淤泥燒結多孔磚和實心磚，外墻貼面磚，內墻乳膠漆面層，內墻墻面粉刷層滿鋪抗裂鋼絲網(wǎng)(20 mm×20 mm×1.5 mm)，兼作屏蔽層。

3.3 新型混合墻體

根據(jù)柔性直流閥廳建筑對墻體的特殊要求，本工程采用的新型混合墻體如圖1所示。混凝土砌塊墻體1為外墻體設置在室外一側，單層壓型鋼板3、4為內墻體設置在室內，單層壓型鋼板通過若干鋼檁條2與混凝土砌塊墻體1連接成一體，位于單層壓型鋼板與混凝土砌塊墻體1之間形成若干空隙。該空隙可以有效隔離內、外墻體，避免內外墻體因材料、環(huán)境的不同而導致不同熱脹冷縮，從而出現(xiàn)墻體變形等問題；另外，該空隙形成了一道空氣墻體，還可以為混合墻體提供了良好的隔音效果。

圖1 新型混合墻體構造

混凝土砌塊墻體1采用200 mm厚蒸壓加氣混凝土砌塊磚墻，可外墻面增設面磚或外墻涂料，比壓型鋼板外墻更具耐久性、耐腐蝕性和抗風壓性，且易與周邊建筑風格協(xié)調。

單層壓型鋼板包括連接鋼板3和墻面鋼板4。連接鋼板3內側通過若干鋼檁條2與混凝土砌塊墻體1固定連接，連接鋼板3與各鋼檁條2之間通過螺釘5固定連接。墻面鋼板4壓設在連接鋼板3外側，形成室內墻面，避免了內墻的濕作業(yè)粉刷，且比現(xiàn)有常規(guī)使用的屏蔽措施如鋼板網(wǎng)、扁鋼網(wǎng)等更具屏蔽功能，無死角，效果更佳，有效地保證了足夠的高潔凈度。

3.4 墻體比較

通過上述不同墻體的比較可以看出，傳統(tǒng)的墻體(復合壓型鋼板)做為閥廳圍護結構的缺陷，其施工工藝復雜，工期長，材料運輸不方便，需大型吊車進場安裝，靠螺栓鉚接密閉性差，耐久性、抗風壓性、耐腐蝕性、防火性等均比新型混合墻體差，且造價高。新型混合墻體綜合了復合壓型鋼板和常規(guī)磚墻的優(yōu)點，施工工藝簡單，就地取材，密閉性、耐久性、抗風壓性、耐腐蝕性、防火性等均優(yōu)于復合壓型鋼板，且降低造價。

4 應用效果

廈門柔性直流輸電科技示范工程(±320 kV湖邊換流站)為目前國內電壓等級最高的柔直換流站，閥廳是換流站的中樞建筑，對每個性能指標的要求都比較高。本工程位于廈門島內湖里區(qū)，周邊是廈門高檔住宅小區(qū)和萬達廣場，廈門是一座美麗的海濱城市，對建筑的造型外觀要求很高，故本工程的建筑形象設計尤為重要，即要滿足其功能性需求，又要符合城市規(guī)劃，還要融入周邊環(huán)境與其協(xié)調統(tǒng)一。

經(jīng)過多個具體工程的實地調研和多方比選，本工程取消了原初步設計的壓型鋼板采用了新型混合墻體做為閥廳的建筑圍護墻體，具有以下優(yōu)點：功能上滿足了電氣設備的使用要求，室內空間維持5～35Pa微正壓，保證了高潔凈度和高屏蔽性；建筑形象設計通過了廈門規(guī)劃部門的審查，與周邊建筑融為一體；經(jīng)濟上比初步設計節(jié)省了約200萬元。

目前本工程已建成投產(chǎn)，且經(jīng)受住了2016年第14號臺風“莫蘭蒂”的考驗，其抗風性和耐久性得到了驗證。

本技術已取得實用新型專利(專利號ZL 2015 2 0668068.7)，經(jīng)過廈門柔性直流輸電科技示范工程(±320 kV湖邊換流站)具體工程實例驗證，該技術可以廣泛在柔性直流閥廳等需要高潔凈度和優(yōu)質電屏蔽功能等建筑場所中應用。

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