浅议民用建筑地下变电站的建设与施工

浅议民用建筑地下变电站的建设与施工

论文摘要：随着经济的不断发展，特别是近几年房地产的开发，供电负荷猛增，使变电站的分布越来越密。为此，在城区建设变电站就面临一些新的问题。本文针对城市商业区建设变电站所面临的新问题，提出对土地的综合利用措施，即将地下变电站与民用建筑结合建设，通过采用无油化设备，提高消防的安全性。通过地面上的商业开发，提高土地利用率，美化城市环境，同时降低工程造价。

国外在这方面已有多年成功运行的经验，我国一些大城市也有这方面的例子，并随着经济的发展，呈现出越来越迫切的需要。预计未来几年，将会有更多的地下变电站出现。

一.城区建设变电站面临问题

城区房地产的开发和旧城改造，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、征地拆迁费用非常昂贵，已远远超出建变电站的费用，致使每千伏安造价很高。

3、市中心往往为繁华的商业用地，有着极高的商业价值，土地资源十分有限和宝贵，如仅建1座3～4层的变电站，则土地得不到充分利用，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。

5、防火、防爆、防噪声的要求特别高。

由于上述原因，我们在对变电站进行设计时，就必须综合考虑，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，地面上进行物业开发，不失为一种新的途径、新的思路。

二.地下变电站建设的基本技术原则

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、简化接线，尽量采用线路-变压器组单元接线形式，10kV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、设备选型宜小型化，以减少占地面积，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。

4、简化总体布置，尽量减少挖方量，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。

三.总体布置与建筑结构的考虑

鉴于征地情况的千变万化，不可能给出一种特定的模式，这里我们仅讨论总体布置方案的一些原则性要求，以说明地下变电站的技术可行性。

1、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。一般地面上可利用公路或规划路等；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。

2、应考虑一次主设备间的连接。由于采用了简化接线，变压器高压侧设备的连接较易解决。110kV如采用负荷开关与ST6气体绝缘变压器整套设备，则只需将电缆引出即可。而主变压器低压侧与10kV高压开关柜之间既可用电缆，也可采用母排连续。当然采用电缆具有灵活方便的优点，但由于电流大，使电缆的截面和数量也随之增大，并使电缆与高压开关柜的连接难度增大，有可能加多一个过渡连接柜。这将使本已有限的空间更为困难。母排则具有载流量大，连接直观的优点，但一般要求变压器与高压室靠近布置。在受地形条件限制时，则难以采用。

3、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。既要满足地下变电站的工艺要求，又要满足地面上民用建筑间隔和采光的合理性。特别对高层建筑，整幢大楼的电梯井简力筒位于中央，应注意其对地下站布置的影响。协调关系的好坏，是整个项目的关键，也是我们进行设计的重点，因为这直接影响到整个综合建筑的经济性。

众所周知，主变压器室和10kV高压室占的空间最大，也是变电站的核心部分。因此，设计时应充分考虑到其运行维护的方便性，使布置清晰，便于操作、便于巡视，梁柱结构简单，且能满足上层民用建筑的合理性要求，使间隔合理，采光充足，不产生暗间。上层民用建筑的功能可根据具体情况而定，或为写字楼，或为商住楼等。一般，裙房可考虑首层为商铺，第2～4层为停车场。

4、尽量使设备布置在1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。

5、应根据站址周围的环境来确定地面上民用建筑的功能，以获得最佳的经济效益。同时还应考虑与环境的协调，增强城市建筑的美学效果。

四.消防、通风及噪声处理

1、消防系统变电站常用的灭火装置通常有以下几种：水喷雾灭火系统、固定式气体灭火系统以及移动式或手提式气体灭火器。

站内各电气设备间、电缆层均应设置火警探测器，可采用感温感烟探头、线型感温电缆等。由于地下站环境潮湿，尚应考虑探测器的防潮功能。控制系统应具有监视、自动、手动、远动等功能，且可将报警及控制信号通过RTU传输到调度中心或消防部门。

2、通风系统及噪声处理地下变电站的通风系统与地面站不同，其设备的散热通风必须依靠机械通风。主变压器是全站最大的热源，有水冷和风冷2种冷却方式。由于水冷方式的复杂性及给运行维护带来的困难，一般尽量采用风冷方式。为此，可考虑采用由地面绿化带自然进风，流经各设备用房，然后由排风机通过风管将室内的热空气抽至室外。主控室和10kV高压室可设空调。

值得注意的还有对噪声控制的要求。由于所有设备均放置在地下，而混凝土墙及楼板本身已具有良好的隔声效果，因此只要在进、排风口采取消声措施，就可有效降低噪声。

降低噪声的主要措施：

a)采用低噪声轴流风机；

b)进出风井处设置厚片式消声器；

c)进出风口处设绿化带吸声；

d)降低风管的设计风速。

另外，还可通过加装吸音材料来降低噪声。一般，经上述方法处理后，均能满足环保要求。

3、电磁干扰问题首先，在设计中，我们应尽量避免选用对外电磁干扰大的设备，如空芯电抗器等。其次，在地面层设置好的屏蔽层，以减少对外界的电磁干扰影响。除此之外，还可采用一些屏蔽电缆以免受电磁场的干扰。通过以上的分析可知，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