与商业建筑相结合的变电站建设的探讨

张 琴

(上海电力设计院有限公司，上海 200025)

与商业建筑相结合的变电站建设的探讨

张 琴

(上海电力设计院有限公司，上海 200025)

随着城市经济的不断发展，变电站逐渐深入市中心，变电站的建设难度也随之增大，本文从节约土地资源入手，探讨城市变电站与商业建筑相结合所面临的问题以及解决方案。

市中心；变电站；与商业建筑结合；设计。

随着中国经济的不断腾飞，各地经济的不断崛起，各行各业对电力的需求不断增长，电力负荷节节攀升，城市电网的格局已经发生了翻天覆地的变化，电网的建设和扩大变得迫在眉睫，每年国家和地方都投入了大量的人力物力在电网的建设和开发上，以满足各行各业对电力的不断扩大的需求。过往，大型变电站一般位于城镇郊区，现今由于用电负荷的迅猛增长，已经有越来越多的110kV及以上的高电压等级的变电站深入到城市中心。变电站深入市中心以后，尤其是上海，其建设难度也随之增大，市中心的变电站面临诸多问题。

1 城市建设变电站所面临的问题

1.1 当地土地资源紧张

上海的土地资源寸土寸金，用地非常紧张，很难在市中心寻找合适的站址，在市中心即使能征得的用地面积也非常小，对设计来说难度大、要求高。

1.2 工业建筑退界要求高

上海的市中心大多为繁华的商业用地，具有极高的商业价值，然而独立变电站的建造对周边环境和退界的要求较高，一般35kV变电站、110kV变电站、220kV变电站对周边用户的退界要求分别为15m、20m、30m，即使成功单独申请建造一个变电站用地，也使土地得不到充分利用，是对土地资源的极大浪费。

1.2 全地下站造价高

如果在市中心建设全地下变电站，在变电站的建筑成本和设备的选型上势必比地上、半地上变电站成本来的高得多，一般相同规模的一个地上110kV变电站总造价约为5000万元，一个全地下110kV变电站总造价约为14000万元。

综上所述，现在我们开始考虑在市中心建设与商业建筑相结合形式的地上变电站以满足日益增长的供电要求，这样不但可以充分利用不断稀缺的土地资源，又可以相对节约变电站的建造成本。

图1

2 与商业建筑结合的变电站所面临的诸多问题

一般与商业建筑结合的变电站主要有与商业建筑叠加建设，和与商业建筑贴临建设两种模式。无论是哪种建设模式，都会面临以下一些问题：①噪声的影响②电磁辐射③废气排放④防火防爆⑤与周边建筑环境不协调等等。

2.1 噪声来源

2.1.1 噪声的分类

根据(GB 3096-2008) 《声环境质量标准》中关于各类声环境功能区适用表1规定的环境噪声等效声级限值，见表1。

表1 环境噪声限值 (单位：dB(A)

0 类声环境功能区：指康复疗养区等特别需要安静的区域。

1 类声环境功能区：指以居民住宅、医疗卫生、文化教育、科研设计、行政办公为主要功能，需要保持安静的区域。

2 类声环境功能区：指以商业金融、集市贸易为主要功能，或者居住、商业、工业混杂，需要维护住宅安静的区域。

3 类声环境功能区：指以工业生产、仓储物流为主要功能，需要防止工业噪声对周围环境产生严重影响的区域。

4 类声环境功能区：指交通干线两侧一定距离之内，需要防止交通噪声对周围环境产生严重影响的区域，包括4a 类和4b 类两种类型。4a 类为高速公路、一级公路、二级公路、城市快速路、城市主干路、城市次干路、城市轨道交通(地面段)、内河航道两侧区域；4b 类为铁路干线两侧区域。

上海地区城市变电站多数均位于2类声环境功能区。

2.1.2 变电站噪声的来源

变电站主要的噪声来源于站内的断路器、变压器、风机、水泵等。断路器由于分合过程中会产生电冲击或电击噪声，变压器在运行的过程中会产生持续的交流噪声，风机和水泵在使用过程中有机械振动噪声。

2.2 电磁辐射

电磁辐射定义为以电磁波形式通过空间传播的能量流。变电站中的电磁辐射源主要来源于高压输电线路以及变电站内部的高压电力设备等。中国的电力系统中产生的电磁辐射为工频50赫兹。

2.3 废气排放

变电站内的废气，主要是由SF6的电气设备长期运行过程中的泄漏所产生的，例如SF6的变压器，SF6的断路器等等，废气的产生不仅对周边环境造成污染，更对人体的身体健康造成不良的反应。

2.4 防火防爆

由于变电站内有大量的含油设备。如果在设备运行中发生故障未能及时排除，很有可能引起设备的爆炸，从而引起火灾等隐患，危及到电网的正常运行和周边建筑和人身的安全。

2.5 与周边建筑环境不协调

由于变电站主要是工业建筑，其有自身的工业要求，比如通风用的大百叶窗、大型风机、主变运输的大型运输门、为满足通风而设计的特殊形式的屋顶、半地下的电缆层等等，这些外观上的特殊性势必使变电站和与之相结合的建筑格格不入，从而影响了整个建筑的风格的统一性和美观性，这对于建于市中心的变电站来说影响尤为大。

3 降低和消除不良影响的措施

3.1 降低噪声影响的措施

3.1.1 布局上优化

针对变电站噪声对周边环境的影响，我们在设计的过程中一方面尽可能采用全户内的布置方式，在变电站平面布置时，将主变室布置在背向居民住宅，面向市政道路、广场空地等背景噪声大的一侧，由于主变室风机的排量大，会产生大量的机械噪声，我们尽可能在设计主变室时采用地通风，加高直通天空的排风气楼，用自然通风取代机械通风，必须设置风机处，设计低噪音的风机。

3.1.2 材料上优化

在建筑上采用隔音性能良好的材料，例如在变压器室内采用隔音、消声的材料来达到降噪的目的，变压器大门宜采用消声隔音门，大门下设计的百叶窗应采用通风消声隔音百叶窗。从而可以在很大程度上减少了噪声污染。

通过以上措施，变电站的噪声均能满足(GB_12348-2008)《工业企业厂界噪声标准》中规定排放限值：

表2 工业企业厂界环境噪声排放限值 单位：dB(A)

3.2 降低电磁辐射影响的措施

针对变电站的电磁辐射，采取有力的措施，通过合理地选择电气设备和采取积极有效的布置型式，来达到控制电磁污染的目的。

3.2.1 布局上优化

对于与商业建筑相结合的变电站尽可能采用户内型布置，由于建筑物内含有大量钢筋水泥，户内型布置在很大程度上可以隔绝电磁波的对外辐射；另外一方面电磁波辐射的产生，大部分是由架空线引起的，因此在市中心的变电站，我们均采用电缆敷设的进出线，由于电缆的自身结构及其所采用材料的因素，与架空输电线路相比，可以在很大程度上抑制电场强度，同时由于电缆一般敷设于电力隧道中、电缆浅沟中，或穿越于电缆排管中，这些敷设方式都有与地面隔离的措施，隧道顶部、沟盖板和保护管都对电磁辐射有较强的屏蔽作用。

在布置上对于产生电磁辐射的高压设备尽量布置在背向商业、人流密集的地区，能够经济有效的减少站内的电磁辐射。

3.2.2 设备上优化

在设备的选型上，设计中应重视优先选用电磁辐射影响较小的设备, 选用有金属屏蔽外壳的配电装置，比如断路器可采用GIS成套装置，GIS在母线间采用了绝缘介质，相间距离很小，而且由于其外部分是由金属包围，GIS 装置对高压母线的辐射起到了很好的屏蔽作用，低压的10kV母线在大多数场所都采用了封闭母线桥，裸露的部分已经很少，封闭母线桥的金属外壳也对母线的电磁场具有较好的屏蔽作用。在实际的设计中，我们还可以充分利用建筑设施本身的金属结构来形成一个金属屏蔽网。我们户内变电站的防雷接地系统正是利用了建筑的金属框架结构，形成了一个等电位体，因此，我们在进行防雷接地设计的同时可考虑适当地增加建筑中连接入金属网的钢筋的数量，选用截面较大的主筋进行连接，同时辅以增加接地极的数量，增加接地金属网的截面等。

3.3 降低废气排放影响的措施

对于变电站中所产生的废气，主要是由SF6的电气设备长期运行过程中的泄漏所产生的污染，在变电站中含SF6设备的配电装置室中设置有排风机，这些对外排放气体的风机我们在设计中将其设置于背向居民、人流密集区，面向广场空地的位置，同时我们尽可能选用废气排放量相对较少的电气设备，从源头上大大降低了废气的排放量。对于变电站与建筑相贴临的位置我们设计时考虑不设任何排气通风的风机和窗口，改由面向空旷地区设置风机和通风口，假设相邻处有通风的需求，我们考虑采用室内风管机械排风的方式达到排气的目的。

3.4 防火防爆所采取的措施

对于与商业建筑相结合的变电站，防火防爆的要求要较独立布置的变电站更加高，首先我们考虑变电站与商业建筑相结合处均采用防火墙进行隔断，在变电站内部也设置防火分区，有效阻隔大火的蔓延，设备选择上考虑采用SF6型的变压器和阻燃型电缆，同时我们考虑在无人值班的变电站内设置自动消防报警控制系统，可以及时有效的了解控制火情和发出警报。

3.5 解决与周边建筑环境不协调的措施

与商业建筑相结合的变电站，地处市中心繁华地带，就建筑本身而言，在外观上就有较高的要求，何况还要与其他建筑相结合建造，首先，我们考虑在建筑的外立面上必须与结合建筑保持统一协调，由于变电站地处市中心，要具有都市建筑的时尚性和工业建筑功能性的协调一致，一方面要美观，一方面也要满足变电站在通风、排气、散热、采光、防振、运输、检修等等各方面的需求。开关室的事故排风用的风机要加以掩蔽处理，变电站应根据周围环境因地制宜进行绿化,要富有特色,有美的感觉,使景观清新宜人。变电站内可种植一些高大树木，还能起到屏蔽作用。

上述的一些作法在有些工程中已经成功的运用，一些还需要作进一步的补充完善，一些还有待商榷。在上海，目前已在运行中的有35kV东遂变电站、35kV世博村变电站等等。随着中国和上海经济的飞速发展，为了推动整个社会的发展，电网建设的步伐将愈来愈快，如何为业主提供一种技术可行、经济合理、方案更优、业主满意、符合国情的优秀设计作品，是我们每一位设计人员的责任、目标和追求。与商业建筑相结合的变电站, 对土地的综合利用，不仅技术上可行，而且经济效益明显，既能有效地提高土地利用率，改善城市景观，优化城市环境， 也能有效降低工程费用，在很好地解决个方面问题后，值得在电网的大力推广。

[1]GB 3096-2008，声环境质量标准．

[2]B12348-2008，工业企业厂界环境噪声排放标准[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

张琴 (1978- )，女，江苏镇江人，工程师，注册咨询工程师(投资)，从事电气设计工作。