对城区地下变电站的建设与思考

    摘要：针对目前我国大中城市中心高级商业及住宅区中建设变电站所面临的新问题，提出对土地的综合利用等措施。将变电站与民用建筑结合建设，提出建设地下变电站。

    关键词：地下变；电气主接线；气体变压器；组合电气；可靠性；可行性

    1  问题的提出

    城区房地产的开发和旧城改造，大量的商业区、高级住宅区越来越多地出现在城市中心区域，造成供电负荷的激增，使深入市中心的变电站越来越多，其建设难度也越来越大，主要面临下列几个问题：

①用地紧张，站址难觅，即使能征得用地，面积也非常小，设计难度大、要求高。

②各项工程的前期动迁、拆迁难度日益加大，征地拆迁费用非常昂贵，有时已远远超出建变电站的费用，致使变电容量每千伏安造价很高。

③市中心往往为繁华的商业用地，有着极高的商业价值，如仅建1座4层左右的变电站，则土地的上部空间得不到充分利用，对于土地资源来说是一种极大的资源浪费。

④与周围环境协调的要求高，建筑的格调与景观和环境要融为一体，造成投资加大。

⑤防火、防爆、防噪声等安全和环保要求特别高。

    由于上述原因，就要求我们在对变电站进行设计时，就必须综合考虑，既要满足用电需求，又要充分解决土地的综合利用等问题，需要全面衡量各方面的利与弊。为解决这些问题，借鉴国外的经验，特别是如何降低造价，提高土地的利用价值，考虑在地下建变电站，地面上进行商住等房地产开发，不失为一种新的途径、新的思路。

    2  基本技术原则

    由于变电站建设在繁华的商业区，对消防、噪声的要求特别高，因此，在这种特殊环境中建地下变电站，就必须确定以下几点作为主要设计原则：

①由于土地资源有限，要求我们尽可能简化接线，如2台主变易尽量采用内桥接线方式、如3台主变易采用线路-变压器组单元接线形式，10 kV 采用单母线分段接线，分段开关设备自投。当1台主变或1条线路故障时，可保证不间断供电。

②设备选型宜免维护、小型化，以减少占地面积，尽量减少挖方量。使整体布置趋于紧凑合理。

③全站设备无油化，包括主变压器采用进口的SF6气体绝缘变压器。这样全站无易燃、易爆物，既能简化消防系统，又可将火灾的影响局限在地下，而不致影响到地面。但气体绝缘变压器的造价较高。

④简化总体布置，采用立体布置方案，充分利用有限的土地。减少设备布置层数，以方便运输和安装，简化消防、通风系统，同时为将来的运行维护创造良好的条件。

⑤按无人值班站考虑，设“四遥”系统。通过以上几项措施，简化设计，减少运行维护工作量，从而为地下变电站结合地面民用建筑的建造提供了现实的可行性。下面以一个66 kV 终端变电站为例进行阐述。

    3  变电站建设规模及主设备选型

    3.1 建设规模  由于变电站地处繁华市区的负荷中心，其负荷密度相当高，故应尽量提高主变压器容量。

    3.2 主要设备选型 

①主变压器选用进口的SF6气体绝缘、三相双卷自冷有载调压变压器。

②66 kV 设备采用GIS，或箱式组合式电器。使采用的负荷开关可直接与主变压器组成一整套装置，使设备布置更简明紧凑。

③10 kV 高压开关柜可选用合资厂生产的中置式手车柜，或采用XGN型箱式固定封闭开关柜，内装真空开关。柜宽尽量减小，以减少占地面积。

④无功补偿装置选用干式成套电容器装置。

⑤变电站用变压器、接地变压器选用干式变压器，且可将两者功能合为一体，以减少设备用房。

⑥蓄电池选用阀控式全封闭酸性电池。

⑦二次设备全站采用微机保护装置，控保装置已采用下放置开关柜上，以减少主控制室的面积，同时装设综合无功自动调压装置（VQC装置）。

    4  总体布置与建筑结构的考虑

    首先，要考虑的是大型设备的运输通道。而且，既要考虑地下部分通道，也要满足地面上运输和消防通道的要求，同时还有垂直通道的要求。一般地面上需要距离公路或规划路较近等；垂直通道则可在人行道、绿化带上预留吊物井，井口设可拆装盖板，平时盖上板，必要时掀开盖板，即可进行吊装运输。如吊物井设在绿化带上，则该通道还可以作为通风系统的风口。其次，应考虑一次主设备间的连接。再次，应考虑地下变电站的结构与地面上民用建筑结构的协调关系。最后，尽量使设备布置在同一层，使之清晰明了，紧凑合理，便于电缆的敷设连接，便于运输安装和操作维护。

    针对上述问题，我们对即将建设的某变电站进行了方案研究。该站总占地面积为1800平方米，为全户内型布置。总体方案布置主变压器、高压室布置在大楼相邻两侧，主控制室和电容器室、所用变室等布置在另外两侧。站内设环形通道。除主变压器设置在-8.50米层外，其余设备均设置在-5.00米层，下放设计成电缆层，以利于电缆敷设。主变低压侧采用母线桥连接。在大楼两侧各设置消防逃生楼梯各一部，用于平时的设备巡视和紧急情况下的逃生之用。变电站整体设置力求清晰明了，紧凑合理，既要便于运输、安全，也要便于操作、维护。地面上1-4层为商服裙房，可以进一步将上层空间设计为5-30层高层住宅每层的建筑面积为1100平方米左右，分为6户，使用面积在120平方米左右。作为较高档的住宅是较为合适的。

    综上所述，采用地下变电站与民用建筑合建的方案在技术上是可行的。

    5  综合利用的经济性

    通过前面的阐述，我们知道，为满足消防要求，我们选用SF6气体绝缘变压器和小型化、无油设备，从而使部分设备需从国外进口。为此，设备购置费成倍增长，整个地下变电站的投资约为常规地面站的2倍及以上。但综合利用后，将地面上民用建筑产权出售，则可收回投资。

    在征地费用不变的情况下，虽然地下站比地面站的费用增多约3400万元，但考虑在地面上建1幢30层的商住楼后，收益与支出基本持平甚至会略有盈余。

    6  结束语

    通过以上的分析比较可知，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，并可以很好地解决消防和噪声污染问题。在能够满足供电负荷需求的情况下，如变电站本期只上2台主变压器，则效益更为明显。其产生的社会间接效益更是无法估量。