與商業(yè)建筑相結(jié)合的變電站建設(shè)的探討

張 琴

(上海電力設(shè)計院有限公司，上海 200025)

與商業(yè)建筑相結(jié)合的變電站建設(shè)的探討

張 琴

(上海電力設(shè)計院有限公司，上海 200025)

隨著城市經(jīng)濟的不斷發(fā)展，變電站逐漸深入市中心，變電站的建設(shè)難度也隨之增大，本文從節(jié)約土地資源入手，探討城市變電站與商業(yè)建筑相結(jié)合所面臨的問題以及解決方案。

市中心；變電站；與商業(yè)建筑結(jié)合；設(shè)計。

隨著中國經(jīng)濟的不斷騰飛，各地經(jīng)濟的不斷崛起，各行各業(yè)對電力的需求不斷增長，電力負(fù)荷節(jié)節(jié)攀升，城市電網(wǎng)的格局已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，電網(wǎng)的建設(shè)和擴大變得迫在眉睫，每年國家和地方都投入了大量的人力物力在電網(wǎng)的建設(shè)和開發(fā)上，以滿足各行各業(yè)對電力的不斷擴大的需求。過往，大型變電站一般位于城鎮(zhèn)郊區(qū)，現(xiàn)今由于用電負(fù)荷的迅猛增長，已經(jīng)有越來越多的110kV及以上的高電壓等級的變電站深入到城市中心。變電站深入市中心以后，尤其是上海，其建設(shè)難度也隨之增大，市中心的變電站面臨諸多問題。

1 城市建設(shè)變電站所面臨的問題

1.1 當(dāng)?shù)赝恋刭Y源緊張

上海的土地資源寸土寸金，用地非常緊張，很難在市中心尋找合適的站址，在市中心即使能征得的用地面積也非常小，對設(shè)計來說難度大、要求高。

1.2 工業(yè)建筑退界要求高

上海的市中心大多為繁華的商業(yè)用地，具有極高的商業(yè)價值，然而獨立變電站的建造對周邊環(huán)境和退界的要求較高，一般35kV變電站、110kV變電站、220kV變電站對周邊用戶的退界要求分別為15m、20m、30m，即使成功單獨申請建造一個變電站用地，也使土地得不到充分利用，是對土地資源的極大浪費。

1.2 全地下站造價高

如果在市中心建設(shè)全地下變電站，在變電站的建筑成本和設(shè)備的選型上勢必比地上、半地上變電站成本來的高得多，一般相同規(guī)模的一個地上110kV變電站總造價約為5000萬元，一個全地下110kV變電站總造價約為14000萬元。

綜上所述，現(xiàn)在我們開始考慮在市中心建設(shè)與商業(yè)建筑相結(jié)合形式的地上變電站以滿足日益增長的供電要求，這樣不但可以充分利用不斷稀缺的土地資源，又可以相對節(jié)約變電站的建造成本。

圖1

2 與商業(yè)建筑結(jié)合的變電站所面臨的諸多問題

一般與商業(yè)建筑結(jié)合的變電站主要有與商業(yè)建筑疊加建設(shè)，和與商業(yè)建筑貼臨建設(shè)兩種模式。無論是哪種建設(shè)模式，都會面臨以下一些問題：①噪聲的影響②電磁輻射③廢氣排放④防火防爆⑤與周邊建筑環(huán)境不協(xié)調(diào)等等。

2.1 噪聲來源

2.1.1 噪聲的分類

根據(jù)(GB 3096-2008) 《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于各類聲環(huán)境功能區(qū)適用表1規(guī)定的環(huán)境噪聲等效聲級限值，見表1。

表1 環(huán)境噪聲限值 (單位：dB(A)

0 類聲環(huán)境功能區(qū)：指康復(fù)療養(yǎng)區(qū)等特別需要安靜的區(qū)域。

1 類聲環(huán)境功能區(qū)：指以居民住宅、醫(yī)療衛(wèi)生、文化教育、科研設(shè)計、行政辦公為主要功能，需要保持安靜的區(qū)域。

2 類聲環(huán)境功能區(qū)：指以商業(yè)金融、集市貿(mào)易為主要功能，或者居住、商業(yè)、工業(yè)混雜，需要維護住宅安靜的區(qū)域。

3 類聲環(huán)境功能區(qū)：指以工業(yè)生產(chǎn)、倉儲物流為主要功能，需要防止工業(yè)噪聲對周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響的區(qū)域。

4 類聲環(huán)境功能區(qū)：指交通干線兩側(cè)一定距離之內(nèi)，需要防止交通噪聲對周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響的區(qū)域，包括4a 類和4b 類兩種類型。4a 類為高速公路、一級公路、二級公路、城市快速路、城市主干路、城市次干路、城市軌道交通(地面段)、內(nèi)河航道兩側(cè)區(qū)域；4b 類為鐵路干線兩側(cè)區(qū)域。

上海地區(qū)城市變電站多數(shù)均位于2類聲環(huán)境功能區(qū)。

2.1.2 變電站噪聲的來源

變電站主要的噪聲來源于站內(nèi)的斷路器、變壓器、風(fēng)機、水泵等。斷路器由于分合過程中會產(chǎn)生電沖擊或電擊噪聲，變壓器在運行的過程中會產(chǎn)生持續(xù)的交流噪聲，風(fēng)機和水泵在使用過程中有機械振動噪聲。

2.2 電磁輻射

電磁輻射定義為以電磁波形式通過空間傳播的能量流。變電站中的電磁輻射源主要來源于高壓輸電線路以及變電站內(nèi)部的高壓電力設(shè)備等。中國的電力系統(tǒng)中產(chǎn)生的電磁輻射為工頻50赫茲。

2.3 廢氣排放

變電站內(nèi)的廢氣，主要是由SF6的電氣設(shè)備長期運行過程中的泄漏所產(chǎn)生的，例如SF6的變壓器，SF6的斷路器等等，廢氣的產(chǎn)生不僅對周邊環(huán)境造成污染，更對人體的身體健康造成不良的反應(yīng)。

2.4 防火防爆

由于變電站內(nèi)有大量的含油設(shè)備。如果在設(shè)備運行中發(fā)生故障未能及時排除，很有可能引起設(shè)備的爆炸，從而引起火災(zāi)等隱患，危及到電網(wǎng)的正常運行和周邊建筑和人身的安全。

2.5 與周邊建筑環(huán)境不協(xié)調(diào)

由于變電站主要是工業(yè)建筑，其有自身的工業(yè)要求，比如通風(fēng)用的大百葉窗、大型風(fēng)機、主變運輸?shù)拇笮瓦\輸門、為滿足通風(fēng)而設(shè)計的特殊形式的屋頂、半地下的電纜層等等，這些外觀上的特殊性勢必使變電站和與之相結(jié)合的建筑格格不入，從而影響了整個建筑的風(fēng)格的統(tǒng)一性和美觀性，這對于建于市中心的變電站來說影響尤為大。

3 降低和消除不良影響的措施

3.1 降低噪聲影響的措施

3.1.1 布局上優(yōu)化

針對變電站噪聲對周邊環(huán)境的影響，我們在設(shè)計的過程中一方面盡可能采用全戶內(nèi)的布置方式，在變電站平面布置時，將主變室布置在背向居民住宅，面向市政道路、廣場空地等背景噪聲大的一側(cè)，由于主變室風(fēng)機的排量大，會產(chǎn)生大量的機械噪聲，我們盡可能在設(shè)計主變室時采用地通風(fēng)，加高直通天空的排風(fēng)氣樓，用自然通風(fēng)取代機械通風(fēng)，必須設(shè)置風(fēng)機處，設(shè)計低噪音的風(fēng)機。

3.1.2 材料上優(yōu)化

在建筑上采用隔音性能良好的材料，例如在變壓器室內(nèi)采用隔音、消聲的材料來達到降噪的目的，變壓器大門宜采用消聲隔音門，大門下設(shè)計的百葉窗應(yīng)采用通風(fēng)消聲隔音百葉窗。從而可以在很大程度上減少了噪聲污染。

通過以上措施，變電站的噪聲均能滿足(GB_12348-2008)《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定排放限值：

表2 工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放限值 單位：dB(A)

3.2 降低電磁輻射影響的措施

針對變電站的電磁輻射，采取有力的措施，通過合理地選擇電氣設(shè)備和采取積極有效的布置型式，來達到控制電磁污染的目的。

3.2.1 布局上優(yōu)化

對于與商業(yè)建筑相結(jié)合的變電站盡可能采用戶內(nèi)型布置，由于建筑物內(nèi)含有大量鋼筋水泥，戶內(nèi)型布置在很大程度上可以隔絕電磁波的對外輻射；另外一方面電磁波輻射的產(chǎn)生，大部分是由架空線引起的，因此在市中心的變電站，我們均采用電纜敷設(shè)的進出線，由于電纜的自身結(jié)構(gòu)及其所采用材料的因素，與架空輸電線路相比，可以在很大程度上抑制電場強度，同時由于電纜一般敷設(shè)于電力隧道中、電纜淺溝中，或穿越于電纜排管中，這些敷設(shè)方式都有與地面隔離的措施，隧道頂部、溝蓋板和保護管都對電磁輻射有較強的屏蔽作用。

在布置上對于產(chǎn)生電磁輻射的高壓設(shè)備盡量布置在背向商業(yè)、人流密集的地區(qū)，能夠經(jīng)濟有效的減少站內(nèi)的電磁輻射。

3.2.2 設(shè)備上優(yōu)化

在設(shè)備的選型上，設(shè)計中應(yīng)重視優(yōu)先選用電磁輻射影響較小的設(shè)備, 選用有金屬屏蔽外殼的配電裝置，比如斷路器可采用GIS成套裝置，GIS在母線間采用了絕緣介質(zhì)，相間距離很小，而且由于其外部分是由金屬包圍，GIS 裝置對高壓母線的輻射起到了很好的屏蔽作用，低壓的10kV母線在大多數(shù)場所都采用了封閉母線橋，裸露的部分已經(jīng)很少，封閉母線橋的金屬外殼也對母線的電磁場具有較好的屏蔽作用。在實際的設(shè)計中，我們還可以充分利用建筑設(shè)施本身的金屬結(jié)構(gòu)來形成一個金屬屏蔽網(wǎng)。我們戶內(nèi)變電站的防雷接地系統(tǒng)正是利用了建筑的金屬框架結(jié)構(gòu)，形成了一個等電位體，因此，我們在進行防雷接地設(shè)計的同時可考慮適當(dāng)?shù)卦黾咏ㄖ羞B接入金屬網(wǎng)的鋼筋的數(shù)量，選用截面較大的主筋進行連接，同時輔以增加接地極的數(shù)量，增加接地金屬網(wǎng)的截面等。

3.3 降低廢氣排放影響的措施

對于變電站中所產(chǎn)生的廢氣，主要是由SF6的電氣設(shè)備長期運行過程中的泄漏所產(chǎn)生的污染，在變電站中含SF6設(shè)備的配電裝置室中設(shè)置有排風(fēng)機，這些對外排放氣體的風(fēng)機我們在設(shè)計中將其設(shè)置于背向居民、人流密集區(qū)，面向廣場空地的位置，同時我們盡可能選用廢氣排放量相對較少的電氣設(shè)備，從源頭上大大降低了廢氣的排放量。對于變電站與建筑相貼臨的位置我們設(shè)計時考慮不設(shè)任何排氣通風(fēng)的風(fēng)機和窗口，改由面向空曠地區(qū)設(shè)置風(fēng)機和通風(fēng)口，假設(shè)相鄰處有通風(fēng)的需求，我們考慮采用室內(nèi)風(fēng)管機械排風(fēng)的方式達到排氣的目的。

3.4 防火防爆所采取的措施

對于與商業(yè)建筑相結(jié)合的變電站，防火防爆的要求要較獨立布置的變電站更加高，首先我們考慮變電站與商業(yè)建筑相結(jié)合處均采用防火墻進行隔斷，在變電站內(nèi)部也設(shè)置防火分區(qū)，有效阻隔大火的蔓延，設(shè)備選擇上考慮采用SF6型的變壓器和阻燃型電纜，同時我們考慮在無人值班的變電站內(nèi)設(shè)置自動消防報警控制系統(tǒng)，可以及時有效的了解控制火情和發(fā)出警報。

3.5 解決與周邊建筑環(huán)境不協(xié)調(diào)的措施

與商業(yè)建筑相結(jié)合的變電站，地處市中心繁華地帶，就建筑本身而言，在外觀上就有較高的要求，何況還要與其他建筑相結(jié)合建造，首先，我們考慮在建筑的外立面上必須與結(jié)合建筑保持統(tǒng)一協(xié)調(diào)，由于變電站地處市中心，要具有都市建筑的時尚性和工業(yè)建筑功能性的協(xié)調(diào)一致，一方面要美觀，一方面也要滿足變電站在通風(fēng)、排氣、散熱、采光、防振、運輸、檢修等等各方面的需求。開關(guān)室的事故排風(fēng)用的風(fēng)機要加以掩蔽處理，變電站應(yīng)根據(jù)周圍環(huán)境因地制宜進行綠化,要富有特色,有美的感覺,使景觀清新宜人。變電站內(nèi)可種植一些高大樹木，還能起到屏蔽作用。

上述的一些作法在有些工程中已經(jīng)成功的運用，一些還需要作進一步的補充完善，一些還有待商榷。在上海，目前已在運行中的有35kV東遂變電站、35kV世博村變電站等等。隨著中國和上海經(jīng)濟的飛速發(fā)展，為了推動整個社會的發(fā)展，電網(wǎng)建設(shè)的步伐將愈來愈快，如何為業(yè)主提供一種技術(shù)可行、經(jīng)濟合理、方案更優(yōu)、業(yè)主滿意、符合國情的優(yōu)秀設(shè)計作品，是我們每一位設(shè)計人員的責(zé)任、目標(biāo)和追求。與商業(yè)建筑相結(jié)合的變電站, 對土地的綜合利用，不僅技術(shù)上可行，而且經(jīng)濟效益明顯，既能有效地提高土地利用率，改善城市景觀，優(yōu)化城市環(huán)境， 也能有效降低工程費用，在很好地解決個方面問題后，值得在電網(wǎng)的大力推廣。

[1]GB 3096-2008，聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)．

[2]B12348-2008，工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)[G]．

Discussion on Substation Construction Combined Commercial Buildings

ZHANG Qin
(Shanghai Electric Power Design Institute Co.,LTD., Shanghai 200025, China)

With the development of city economy, substations are coming into the city center deeply. The dif fi culties of substation's construction become more and more. This thesis discussed the problems and solutions of constructing substation with commercial building from saving land resources.

city center; substation; with commercial building; design.

TM63

B

1671-9913(2013)02-0077-04

2012-05-14

張琴 (1978- )，女，江蘇鎮(zhèn)江人，工程師，注冊咨詢工程師(投資)，從事電氣設(shè)計工作。