柔性直流阀厅建筑新型混合墙体的研究

朱剑辉

(福建省电力勘测设计院，福建 福州 350003)

0 前 言

随着经济的发展，工业和居民对用电需求增长迅猛，导致电网大规模建设，城市化进程的推进逐步提速，变电站在城市中心的布点深入，而一种崭新的送电方式——换流站正在逐步走向成熟，对居民影响也逐渐变小，以至于城市中心的变电站越来越多。城市土地资源本身就珍贵且有限，换流站的建立势必会占用部分土地资源，为了避免大量土地资源浪费，其建设地与居民居住地距离较近。因此，如何解决城区换流站建设之后对周围居民的危害、避免影响居民正常生活的问题贯穿在建设的全过程，也成为影响城市未来发展以及城市良好氛围的关键所在。城区换流站的建筑设计及新型材料的研究就显得刻不容缓。

1 工程背景

厦门岛内电网是厦门电网的负荷中心。近年来，经济发展迅速，今后随着投资的增长，厦门岛经济的发展速度不仅不会减缓，还有可能保持上升态势，分析2012年的数据可以知道2015年提升1/3，“十二五”年均增长率为6.8%；2025年将实现两倍增长，远景也会较目前有所增长。但从整体来看，厦门岛可供选择的建厂地址较少，加之匮乏的电源装机数量以及其他设备，所以厦门岛用电方面对外部具有较大依赖性。目前厦门岛所依靠的电路线路较为老旧，输电能力与总体电力需求不成正比，随着各方面的电力需求增大以及经济发展的需要，未来岛上电力供给并不乐观，若想解决这一问题，需要对现有技术进行革新。

采取柔性直流输电是一种新型输电技术，应用前景十分广阔，可以有效解决输电和配电问题，采取这一输电技术成为优先考虑的解决方案，可以保证电力输送过程有功功率，并独立地控制无功功率，进行动态补偿，稳定输送过程的电流与电压，为交流系统提供相对稳定的电压支撑；适用于对可再生资源进行并网等多种特殊要求以及荒岛、偏远地区供电乃至大型用电城市电网供电多个方面，具有适用范围广的特点。

为解决厦门岛内电力资源不足的问题、保证有效的电力供给、提高输电效率与专业水平，推广使用上述技术具有重要意义，同时在全国范围内可发挥示范作用。考虑将原规划新建彭厝(浦园)～湖边第2回220kV交流线路)，采用柔性直流输电工程替代，建成柔性直流岛内湖边受端换流站和柔性直流岛外彭厝送端换流站。

2 建筑与环境的协调

2.1 建筑的形象定位

建筑形象是企业文化的形象展现者，是企业文化良好的载体，所以建筑形象设计要表达企业文化的统一性、时代性、独特性、整体性、显著性等特点。在本工程建筑形象定位上，依据国家电网的企业理念，结合周围的环境要素和内在的生产工艺来确定建筑形象设计目标，以统一的空间建构、色彩构成等处理手法来强化全站建筑风格的整体性，并使站区众多设计具备一致性。

科技的革新、推广、应用，进一步改善了人们生活水平与质量，在追求更高品质生活的过程中，人们在居住方面提高了要求。建筑设计涵盖多个方面，不仅需要展现建筑功能性和实用性，而且要做好建筑之间的协调工作，从配色、位置等多方面综合考虑，提高整体统一性。

2.2 建筑设计是城市建设的基础

建筑设计是一门重要学科，通过对建筑功能的研究，分析周边建筑环境风格，利用建筑造型及色彩渲染来进行建筑物体型设计。本工程建筑造型简洁、体量大，其外部形象设计的重点，在于处理好大尺度、大色块、大空间上的相互关系，融入周边环境。强调全站的整体性，在统一中求变化，产生均衡、适度、和谐的韵律感和序列感。

规划与设计是两个相关环节，互为基础。从环境因素这一层面进行考虑与分析，环境中的人文环境和社会环境都会对城市规划产生一定程度的影响，因此，设计环节必须将周围交通、学校或是商圈等多种因素考虑在内，通过数据分析判断周围居住氛围，单单使设计令业主一人满意的要求只是规划的浅层意义和目的，不违背所在地域文化特点，体现正向的时代特征更是规划内在需要考虑的问题。与此同时，建筑作品还要表现民族的风俗特点和区域建筑物的和谐统一性，彰显民俗和人文特点。由此可见，建筑设计理当作为城市规划的基础，被规划考虑在内。

2.3 建筑设计与城市规划的统一

建筑始终是城市规划的一部分，建筑的设计常将城市文化考虑在内、符合城市形象，好的建筑设计还会成为城市的标志。鉴于建筑对于城市规划的重要意义，在进行建筑设计时便不能只关注土地、空间等资源的利用与保护方面，有关城市的生态平衡以及各方面的协调也应考虑在内。城市是由建筑、居民、生态等多部分构成的，所以建筑物也会受到其他因素的影响，比如：城市的短期或长期规划、历史文化以及地区自然环境等。故成功的建筑物与设计方案，必定经得起各种因素的考验，会作为城市的标志闪闪发光。

建筑设计体现城市内涵，城市规划影响城市未来发展，两者缺一不可，对于城市而言同样重要，建筑设计体现着城市规划并受其影响，城市规划又在方方面面影响和引导着建筑设计。实现建筑设计与城市规划的统一是所有建筑师的首要责任。在本工程的建筑整体设计上，由于工业建筑功能性上的特点，其与城市周边的建筑会有明显的不同。为避免换流站的建筑在城区中显得突兀，与周边环境不协调、不统一，在建筑设计上应注意：①建筑立面的设计应与周边建筑物协调，在流线上不违背环境的机理；②在建筑材质和色彩上应和谐有韵律感，注重部分与全面之间的统一关系，从多种方面考虑用户需求和需要。

3 新型墙体的研究

3.1 对墙体材料的要求

根据电气设备要求，阀厅建筑空间要做到建筑物的屏蔽、密封、室内空间维持5～35Pa微正压，以保持一定程度的洁净。通过建筑构造上采取特殊措施，对墙体内侧敷设钢板网或2m×2m的扁钢网，达到屏蔽要求；对阀厅围护墙体所有的搭接接缝、拐角特殊部位等进行密闭处理，以满足阀厅内Ⅱ级气密性能要求。

根据电气工业建筑的要求，建筑墙体要有较好的耐久性和使用寿命，并考虑海滨城市建筑，还应具有耐腐蚀性和抗风压性。对墙体材料的选择要满足环境友好型，且不能显得突兀，与周边环境不协调、不统一。

3.2 其他工程的墙体

阀厅采用的墙体为复合保温压型钢板，填充岩棉或玻璃棉作为保温层，在墙板内设0.2 mm厚聚乙烯薄膜粘贴层，形成一个封闭不透气的“内胆”，以求达到阀厅空间的密封要求，同时通过人工通风的措施，保证阀厅内维持5～35Pa微正压，保持一定的洁净度；阀厅墙面和屋面内衬镀锌钢板网以求达到阀厅空间的屏蔽要求。复合保温压型钢板通常有两种做法：①金属面岩棉夹芯板即，通常说的三明治板，内外的彩钢板内嵌岩棉为一整体；②双层压型钢板，内外钢板分别施工，通过檩条连接。

调研的舟山多端柔性直流换流站，采用的外墙围护墙体为KP-1型淤泥烧结多孔砖和实心砖，外墙贴面砖，内墙乳胶漆面层，内墙墙面粉刷层满铺抗裂钢丝网(20 mm×20 mm×1.5 mm)，兼作屏蔽层。

3.3 新型混合墙体

根据柔性直流阀厅建筑对墙体的特殊要求，本工程采用的新型混合墙体如图1所示。混凝土砌块墙体1为外墙体设置在室外一侧，单层压型钢板3、4为内墙体设置在室内，单层压型钢板通过若干钢檩条2与混凝土砌块墙体1连接成一体，位于单层压型钢板与混凝土砌块墙体1之间形成若干空隙。该空隙可以有效隔离内、外墙体，避免内外墙体因材料、环境的不同而导致不同热胀冷缩，从而出现墙体变形等问题；另外，该空隙形成了一道空气墙体，还可以为混合墙体提供了良好的隔音效果。

图1 新型混合墙体构造

混凝土砌块墙体1采用200 mm厚蒸压加气混凝土砌块砖墙，可外墙面增设面砖或外墙涂料，比压型钢板外墙更具耐久性、耐腐蚀性和抗风压性，且易与周边建筑风格协调。

单层压型钢板包括连接钢板3和墙面钢板4。连接钢板3内侧通过若干钢檩条2与混凝土砌块墙体1固定连接，连接钢板3与各钢檩条2之间通过螺钉5固定连接。墙面钢板4压设在连接钢板3外侧，形成室内墙面，避免了内墙的湿作业粉刷，且比现有常规使用的屏蔽措施如钢板网、扁钢网等更具屏蔽功能，无死角，效果更佳，有效地保证了足够的高洁净度。

3.4 墙体比较

通过上述不同墙体的比较可以看出，传统的墙体(复合压型钢板)做为阀厅围护结构的缺陷，其施工工艺复杂，工期长，材料运输不方便，需大型吊车进场安装，靠螺栓铆接密闭性差，耐久性、抗风压性、耐腐蚀性、防火性等均比新型混合墙体差，且造价高。新型混合墙体综合了复合压型钢板和常规砖墙的优点，施工工艺简单，就地取材，密闭性、耐久性、抗风压性、耐腐蚀性、防火性等均优于复合压型钢板，且降低造价。

4 应用效果

厦门柔性直流输电科技示范工程(±320 kV湖边换流站)为目前国内电压等级最高的柔直换流站，阀厅是换流站的中枢建筑，对每个性能指标的要求都比较高。本工程位于厦门岛内湖里区，周边是厦门高档住宅小区和万达广场，厦门是一座美丽的海滨城市，对建筑的造型外观要求很高，故本工程的建筑形象设计尤为重要，即要满足其功能性需求，又要符合城市规划，还要融入周边环境与其协调统一。

经过多个具体工程的实地调研和多方比选，本工程取消了原初步设计的压型钢板采用了新型混合墙体做为阀厅的建筑围护墙体，具有以下优点：功能上满足了电气设备的使用要求，室内空间维持5～35Pa微正压，保证了高洁净度和高屏蔽性；建筑形象设计通过了厦门规划部门的审查，与周边建筑融为一体；经济上比初步设计节省了约200万元。

目前本工程已建成投产，且经受住了2016年第14号台风“莫兰蒂”的考验，其抗风性和耐久性得到了验证。

本技术已取得实用新型专利(专利号ZL 2015 2 0668068.7)，经过厦门柔性直流输电科技示范工程(±320 kV湖边换流站)具体工程实例验证，该技术可以广泛在柔性直流阀厅等需要高洁净度和优质电屏蔽功能等建筑场所中应用。

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