與商業建筑相結合的變電站建設的探討

張 琴

(上海電力設計院有限公司，上海 200025)

與商業建筑相結合的變電站建設的探討

張 琴

(上海電力設計院有限公司，上海 200025)

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

市中心；變電站；與商業建筑結合；設計。

隨著中國經濟的不斷騰飛，各地經濟的不斷崛起，各行各業對電力的需求不斷增長，電力負荷節節攀升，城市電網的格局已經發生了翻天覆地的變化，電網的建設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的建設和開發上，以滿足各行各業對電力的不斷擴大的需求。過往，大型變電站一般位于城鎮郊區，現今由于用電負荷的迅猛增長，已經有越來越多的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 城市建設變電站所面臨的問題

1.1 當地土地資源緊張

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，對設計來說難度大、要求高。

1.2 工業建筑退界要求高

上海的市中心大多為繁華的商業用地，具有極高的商業價值，然而獨立變電站的建造對周邊環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

如果在市中心建設全地下變電站，在變電站的建筑成本和設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，現在我們開始考慮在市中心建設與商業建筑相結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，又可以相對節約變電站的建造成本。

圖1

2 與商業建筑結合的變電站所面臨的諸多問題

一般與商業建筑結合的變電站主要有與商業建筑疊加建設，和與商業建筑貼臨建設兩種模式。無論是哪種建設模式，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與周邊建筑環境不協調等等。

2.1 噪聲來源

2.1.1 噪聲的分類

根據(GB 3096-2008) 《聲環境質量標準》中關于各類聲環境功能區適用表1規定的環境噪聲等效聲級限值，見表1。

表1 環境噪聲限值 (單位：dB(A)

0 類聲環境功能區：指康復療養區等特別需要安靜的區域。

1 類聲環境功能區：指以居民住宅、醫療衛生、文化教育、科研設計、行政辦公為主要功能，需要保持安靜的區域。

2 類聲環境功能區：指以商業金融、集市貿易為主要功能，或者居住、商業、工業混雜，需要維護住宅安靜的區域。

3 類聲環境功能區：指以工業生產、倉儲物流為主要功能，需要防止工業噪聲對周圍環境產生嚴重影響的區域。

4 類聲環境功能區：指交通干線兩側一定距離之內，需要防止交通噪聲對周圍環境產生嚴重影響的區域，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)、內河航道兩側區域；4b 類為鐵路干線兩側區域。

上海地區城市變電站多數均位于2類聲環境功能區。

2.1.2 變電站噪聲的來源

變電站主要的噪聲來源于站內的斷路器、變壓器、風機、水泵等。斷路器由于分合過程中會產生電沖擊或電擊噪聲，變壓器在運行的過程中會產生持續的交流噪聲，風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部的高壓電力設備等。中國的電力系統中產生的電磁輻射為工頻50赫茲。

2.3 廢氣排放

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

2.4 防火防爆

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

2.5 與周邊建筑環境不協調

由于變電站主要是工業建筑，其有自身的工業要求，比如通風用的大百葉窗、大型風機、主變運輸的大型運輸門、為滿足通風而設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合的建筑格格不入，從而影響了整個建筑的風格的統一性和美觀性，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 布局上優化

針對變電站噪聲對周邊環境的影響，我們在設計的過程中一方面盡可能采用全戶內的布置方式，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，由于主變室風機的排量大，會產生大量的機械噪聲，我們盡可能在設計主變室時采用地通風，加高直通天空的排風氣樓，用自然通風取代機械通風，必須設置風機處，設計低噪音的風機。

3.1.2 材料上優化

在建筑上采用隔音性能良好的材料，例如在變壓器室內采用隔音、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，大門下設計的百葉窗應采用通風消聲隔音百葉窗。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)《工業企業廠界噪聲標準》中規定排放限值：

表2 工業企業廠界環境噪聲排放限值 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 布局上優化

對于與商業建筑相結合的變電站盡可能采用戶內型布置，由于建筑物內含有大量鋼筋水泥，戶內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的進出線，由于電纜的自身結構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于電力隧道中、電纜淺溝中，或穿越于電纜排管中，這些敷設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。

在布置上對于產生電磁輻射的高壓設備盡量布置在背向商業、人流密集的地區，能夠經濟有效的減少站內的電磁輻射。

3.2.2 設備上優化

在設備的選型上，設計中應重視優先選用電磁輻射影響較小的設備, 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，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母線在大多數場所都采用了封閉母線橋，裸露的部分已經很少，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。在實際的設計中，我們還可以充分利用建筑設施本身的金屬結構來形成一個金屬屏蔽網。我們戶內變電站的防雷接地系統正是利用了建筑的金屬框架結構，形成了一個等電位體，因此，我們在進行防雷接地設計的同時可考慮適當地增加建筑中連接入金屬網的鋼筋的數量，選用截面較大的主筋進行連接，同時輔以增加接地極的數量，增加接地金屬網的截面等。

3.3 降低廢氣排放影響的措施

對于變電站中所產生的廢氣，主要是由SF6的電氣設備長期運行過程中的泄漏所產生的污染，在變電站中含SF6設備的配電裝置室中設置有排風機，這些對外排放氣體的風機我們在設計中將其設置于背向居民、人流密集區，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計時考慮不設任何排氣通風的風機和窗口，改由面向空曠地區設置風機和通風口，假設相鄰處有通風的需求，我們考慮采用室內風管機械排風的方式達到排氣的目的。

3.4 防火防爆所采取的措施

對于與商業建筑相結合的變電站，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建筑相結合處均采用防火墻進行隔斷，在變電站內部也設置防火分區，有效阻隔大火的蔓延，設備選擇上考慮采用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設置自動消防報警控制系統，可以及時有效的了解控制火情和發出警報。

3.5 解決與周邊建筑環境不協調的措施

與商業建筑相結合的變電站，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合建造，首先，我們考慮在建筑的外立面上必須與結合建筑保持統一協調，由于變電站地處市中心，要具有都市建筑的時尚性和工業建筑功能性的協調一致，一方面要美觀，一方面也要滿足變電站在通風、排氣、散熱、采光、防振、運輸、檢修等等各方面的需求。開關室的事故排風用的風機要加以掩蔽處理，變電站應根據周圍環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。隨著中國和上海經濟的飛速發展，為了推動整個社會的發展，電網建設的步伐將愈來愈快，如何為業主提供一種技術可行、經濟合理、方案更優、業主滿意、符合國情的優秀設計作品，是我們每一位設計人員的責任、目標和追求。與商業建筑相結合的變電站, 對土地的綜合利用，不僅技術上可行，而且經濟效益明顯，既能有效地提高土地利用率，改善城市景觀，優化城市環境， 也能有效降低工程費用，在很好地解決個方面問題后，值得在電網的大力推廣。

[1]GB 3096-2008，聲環境質量標準．

[2]B12348-2008，工業企業廠界環境噪聲排放標準[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，江蘇鎮江人，工程師，注冊咨詢工程師(投資)，從事電氣設計工作。