±800 kV换流站典型控制楼建筑方案对比

唐 亮，杨 牧

(1.中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，湖北 武汉 430071；2.长江勘测规划设计研究院，湖北 武汉 430010)

0 引言

驻马店±800 kV换流站是由中南院负责设计的特高压换流站工程。在本项目设计阶段前期，为找出更优的布置方案，设计团队针对换流区域建筑物分别尝试了典型的“三列式”布置方案，以及典型的“一字形”布置方案。上述两种布置形式涵盖了国内绝大多数已投运或正在建设的特高压换流站项目[1]。目前电力行业尚无针对换流站控制楼建筑布置方案系统分析的相关研究。为探索“三列式”及“一字形”布置方案的优缺点，本文将对两种布置方案进行分析，从建筑面积指标、空间利用率、建筑防火、土地利用等四个方面对两者进行比较，分析优劣，提出不同设计条件下推荐采用的控制楼布置方案。

1 控制楼简介

控制楼为换流站内主要生产建筑物，是站内生产活动的控制中心。控制楼分为主控楼、辅控楼两类。主控楼与低端阀厅贴临合建，主要为低端换流阀的运行提供配电、冷却、空调、控制保护等功能房间，除此之外还包含站公用配电、设备集中控制、通信系统控制、办公、会议等功能。辅控楼与高端阀厅贴临合建，主要为高端换流阀的运行提供配电、冷却、空调、控制保护等功能房间。

控制楼与站内核心生产建筑物阀厅在功能上应保持紧密联系，且相互之间存在各种设备管道、电缆的连接，因此控制楼多与阀厅贴临而建，形成联合建筑群。

因电气专业对设备布置的要求，换流站内阀厅布置方案一般存在“三列式”及“一字形”两种布置形式。控制楼因需与阀厅贴临建造，因此自然形成“三列式”及“一字形”两种布置方案。

2 方案生成

驻马店换流站站址位于河南上蔡县蔡沟乡大朱村，站址海拔44.2～46.2 m。规模为415 MVA换流变24组，500 kV出线4回。驻马店换流站用地形状规整，场地条件良好，经初步分析，换流区域建筑物采用“三列式”或“一字形”布置方案均可，下文将对两种布置方案进行介绍。

2.1 换流区域“三列式”布置方案

采用“三列式”布置方案时，极1高端阀厅与极2高端阀厅分别布置于两侧，极1低端阀厅与极2低端阀厅背靠背贴临，形成低端阀厅组合体。主控楼与低端阀厅贴临，极1辅控楼与极1高端阀厅贴临，极2辅控楼与极2高端阀厅贴临，形成纵向三列的布置形式[4]，如图1所示。

图1 换流区域“三列式”布置平面图

主控楼布置于极1、极2低端阀厅北侧，平面形状呈“ T”形，平面轴线尺寸为46.2 m×37.8 m，建筑高度为17.8 m，建筑面积为4 461.3 m2。主控楼采用钢筋混凝土框架结构，局部地下一层、地上三层。地下层布置有低端阀冷泵坑；一层布置有低端阀组冷却设备室、低端交流阀组配电室、低端阀组冷却控制设备室、低端阀组蓄电池室、劳动安全工器具室、阀厅检修车位等房间；二层布置有低端阀厅空调设备室、双极辅助设备室、通信机房、蓄电池室、检修工具室、二次备品间、资料室、培训室等房间；三层布置有低端阀组控制保护设备室、站及双极控制保护设备室、主控室、值休室、办公室、会议室、交接班室、声闸、卫生间、茶水间等房间。

极1辅控楼布置于极1高端阀厅北侧，平面形状呈矩形，平面轴线尺寸为28.7 m×23.1 m，建筑高度为13.1 m，建筑面积为1 602.3 m2。极1辅控楼采用钢筋混凝土框架结构，局部地下一层、地上二层。地下层布置有高端阀冷泵坑；一层布置有高端交流阀组配电室、高端阀组冷却设备室、高端阀组冷却控制设备室、蓄电池室等房间；二层布置有高端阀厅空调设备室、高端阀组控制保护设备室等房间。

极2辅控楼与极1辅控楼呈水平镜像关系。

其中表示u直接信任的用户集合，表示信任u的用户集合.信任关系的隐私反馈信息可根据用户评分隐式反馈信息来定义.类似评分，用表示u信任的用户对其评分产生的隐式影响.用表示信任u的用户对其评分产生的隐式影响.Guo等[7]提出通过融合显/隐式信任关系来对用户特征进行更详细地建模，预测评分即为

2.2 换流区域“一字形”布置方案

采用“一字形”布置方案时，各建筑物从左至右连成整体。主控楼夹在极1低端阀厅、极2低端阀厅之间，极1辅控楼与极1高端阀厅贴临，极2辅控楼与极2高端阀厅贴临，形成横向一排的布置形式，如图2所示。

图2 换流区域“一字形”布置平面图

主控楼布置于联合建筑正中间位置，平面形状呈矩形，平面轴线尺寸为57.6 m×31 m，建筑高度为17.8 m，建筑面积为4 361.7 m2。主控楼采用钢筋混凝土框架结构，局部地下一层，地上三层。地下层布置有低端阀冷泵坑；一层布置有门厅、低端阀冷设备间、低端阀冷控制设备间、低端阀组交流配电室、运维工具间、巡视电瓶车车库、二次备品库、安全工具间、交流配电室、蓄电池室、卫生间等房间；二层布置有低端阀组控制保护设备间、站及双极辅助设备室(含通信设施屏柜)、低端阀厅空调设备间、双极公共控制设备间等房间、培训室、资料室、大会议室、卫生间等房间；三层布置有主控室、交接班室、运维办公室、小会议室、值班休息室(两间)、卫生间等房间。

极1辅控楼布置于极1低端阀厅北侧，平面形状呈矩形，平面轴线尺寸为38.2 m×14 m，建筑高度为16.5 m，建筑面积为1 132.9 m2。极1辅控楼采用钢筋混凝土框架结构，局部地下一层、地上二层[5]。地下层布置有高端阀冷泵坑；一层布置有高端阀冷设备间、高端阀冷控制设备间、高端阀组交流配电室等房间；二层布置有高端阀厅空调设备间等房间；三层布置有高端阀组控制保护设备间、蓄电池室、值班室等房间。

极2辅控楼与极1辅控楼呈水平镜像关系。

3 方案对比

因两种方案均能满足±800 kV换流站的生产要求，下文将从建筑面积指标、空间利用率、建筑防火、土地利用四个方面进行比较研究。

3.1 建筑面积指标

“三列式”布置方案3幢控制楼总建筑面积为7 665.9 m2，“一字形”布置方案3幢控制楼总建筑面积为6 627.5 m2，具体情况见表1所列。

表1 控制楼建筑面积统计表

由表1可以看出，驻马店换流站 “三列式”布局控制楼总面积明显大于“一字形”布局控制楼总面积，下文将进一步对各重要功能房间面积进行比较，见表2所列。

表2 各重要功能用房面积统计表

驻马店换流站“三列式”布置方案控制楼内各设备房间总面积与“一字形”布置方案控制楼内设备房间总面积相比多327 m2。两种布置方案中各种设备用房的类形及数量完全一致，造成面积差异的原因是为配合控制楼平面不同的长度和宽度，各设备用房的面积在排列组合时未能完全按照工艺专业所提的房间长宽需求执行，而是在允许的范围内微调，导致了面积的差异。

“三列式”布置方案控制楼内各附属房间总面积与“一字形”布置方案控制楼内附属房间总面积相比少271 m2。“三列式”控制楼内设有办公室、会议室、值休室、交接班室各1间，“一字形”控制楼内设有会议室、交接班室、值休室各1间，办公室3间。造成上述差异的原因是设计过程中优先布置完设备房间后，不同控制楼平面中剩余的可布置面积有所差别，导致了附属房间数量与面积上的差异。

通过以上分析可以看出各重要功能用房的总面积两种方案相比基本持平，由此也佐证了同等规模换流站两种不同总布置方案下的控制楼主要功能均满足生产要求。

3.2 空间利用率

为进一步分析比较两种布置方案优缺点，笔者将两种方案空间利用率的统计数据进行了比较，见表3所列。

表3 控制楼面积利用率统计表

从表3中可以看出“一字形”布局下控制楼的建筑面积利用率相比“三列式”布局下控制楼的建筑面积利用率优出8个百分点。“一字形”布置方案控制楼多方位、多边长紧贴阀厅布置，可以明显减小各设备房间与阀厅互相之间的联系距离，且局部楼层功能房间唯一而无需设通长走道，进而压缩交通空间以提高建筑面积利用率。“三列式”布置方案控制楼体量相对庞大，房间的组合关系相对复杂，内部纵横向走道较多，建筑面积利用率相对略低。

3.3 建筑防火

阀厅外一侧布置有大量带油设备带电运行，存在一定的火灾风险，当控制楼贴临阀厅布置时应采取必要的防火措施，以保证控制楼内运行人员及各类设备的安全。辅控楼内主要为设备房间，平时无人员长期值守。主控楼内除一般设备房间外，还设有主控制室、办公室、会议室等有人员长期停留的房间。因此主控楼更是防火设计的重点对象。

针对与阀厅贴临布置的控制楼，一般采取用防火墙分隔的方式以达到防火目的。两种布置方案中主控楼、辅控楼均紧贴阀厅布置，上述各控制楼与阀厅各自作为独立的防火分区，贴临处将控制楼侧的外墙设计为防火墙[6]。控制楼为钢筋混凝土框架结构，防火墙采用砌块砌筑而成，满足3 h耐火时间要求。以上各控制楼的防火满足规范中的基本要求。

当采用“三列式”布置方案时，主控楼、辅控楼均各自仅有一边与阀厅贴临，且控制楼均往远离换流变压器的方向布置，整体来说防火效果更佳。当采用“一字形”布置时，主控楼、辅控楼均各自有两边与阀厅贴临，且主控楼夹在两侧布置的换流变压器之间，发生火灾时的安全风险相较“三列式”布置方案大。

3.4 土地利用

通过对比两种布置方案各控制楼总占地面积，可以分析不同布局方式下的土地利用效率。建筑物基底占地面积相关数值如表4所示。

表4 控制楼占地面积统计表

由表4可知“三列式”布置方案各控制楼总占地面积比“一字形”布置方案多出112 m2，从节约、集约使用土地的角度出发，“一字形”布置方案控制楼方案更具优势。

4 结论

在同时满足±800 kV常规换流站功能需求的前提下，通过将驻马店换流站“三列式”布置方案与“一字形”布置方案的控制楼方案进行一系列比较，可以总结出以下结论：换流站控制楼的布置方案主要受限于阀厅的布置形式，当高低端阀厅各自独立脱开布置时，控制楼即成“三列式”布置形式。当高低端阀厅首尾连接成线布置时，控制楼即成“一字形”布置形式。“三列式”布置方案因相互脱开而具有更优的防火性能，但占地面积、建筑面积偏大，有效空间利用率相对较低。“一字形”布置方案因所有建筑连片布置导致火灾隐患相对较大，但占地面积、建筑面积更小，有效空间利用率相对较高。

对于站址面积充裕、站址长宽比合理、阀厅布置有条件在两种布置形式中自由选择的换流站，从建筑设计角度建议选用“三列式”布置方案，以保证更高的防火安全性。

对于站址面积相对紧张，尤其是场地宽度尺寸受限、阀厅采用“一字形”布置场地宽裕、阀厅采用“三列式”布置场地紧张的换流站，从建筑设计角度建议选用“一字形”布置方案，可更高效地利用土地。