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對城區地下變電站與民用建筑合建的探討
摘 要 針對城市商業(yè)區建設變電站所面臨的新問(wèn)題，提出對土地的綜合利用措施，即將地下變電站與民用建筑結合建設，通過(guò)采用無(wú)油化設備，提高消防的安全性；通過(guò)地面上的商業(yè)開(kāi)發(fā)，提高土地利用率，美化城市環(huán)境，同時(shí)降低工程造價(jià)，獲得滿(mǎn)意的經(jīng)濟效益。隨著(zhù)經(jīng)濟的不斷發(fā)展，廣州的人均國民經(jīng)濟產(chǎn)值1997年已位居全國各大城市第2名，并成為珠江三角洲的經(jīng)濟、文化、政治及金融中心，特別是近幾年房地產(chǎn)的開(kāi)發(fā)，供電負荷猛增，使變電站的分布越來(lái)越密，并逐漸深入到市中心人口稠密區。為此，在城區建設變電站就面臨一些新的問(wèn)題。
1 問(wèn)題的提出
城區房地產(chǎn)的開(kāi)發(fā)和舊城改造，使深入市中心的變電站越來(lái)越多，其建設難度也越來(lái)越大，主要面臨下列幾個(gè)問(wèn)題：
a)用地緊張，站址難覓，即使能征得用地，面積也非常小，設計難度大、要求高。
b)征地拆遷費用非常昂貴，已遠遠超出建變電站的費用，致使每千伏安造價(jià)很高。
c)市中心往往為繁華的商業(yè)用地，有著(zhù)極高的商業(yè)價(jià)值，特別對于廣州這樣的城市來(lái)說(shuō)，土地資源十分有限和寶貴，如僅建1座3～4層的變電站，則土地得不到充分利用，是一種極大的資源浪費。
d)與周?chē)h(huán)境協(xié)調的要求高，建筑的格調與景觀(guān)和環(huán)境要融為一體。
e)防火、防爆、防噪聲的要求特別高。
由于上述原因，我們在對變電站進(jìn)行設計時(shí)，就必須綜合考慮，全面衡量各方面的利與弊。為解決這些問(wèn)題，借鑒國外的經(jīng)驗，特別是如何降低造價(jià)，提高土地的利用價(jià)值，考慮在地下建變電站，地面上進(jìn)行物業(yè)開(kāi)發(fā)，不失為一種新的途徑、新的思路。
2 基本技術(shù)原則
由于變電站建設在繁華的商業(yè)區，對消防、噪聲的要求特別高，因此，在這種特殊環(huán)境中建地下變電站，就必須確定以下幾點(diǎn)作為主要設計原則：
a)簡(jiǎn)化接線(xiàn)，盡量采用線(xiàn)路-變壓器組單元接線(xiàn)形式，10kV采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，分段開(kāi)關(guān)設備自投。當1臺主變或1條線(xiàn)路故障時(shí)，可保證不間斷供電。
據了解，香港已投入運行多年的地下變電站，也是采用線(xiàn)路-變壓器組單元接線(xiàn)方式；但變壓器高壓側不設開(kāi)關(guān)，只設負荷開(kāi)關(guān)，且負荷開(kāi)關(guān)裝在SF6氣體絕緣變壓器上，成為一整套裝置。多年的運行表明這一做法是成功的，不僅節省了投資，且可減少占地面積。
b)設備選型宜小型化，以減少占地面積，使整體布置趨于緊湊合理。
c)全站設備無(wú)油化，包括主變壓器采用進(jìn)口的SF6氣體絕緣變壓器。這樣全站無(wú)易燃、易爆物，既能簡(jiǎn)化消防系統，又可將火災的影響局限在地下，而不致影響到地面。
d)簡(jiǎn)化總體布置，盡量減少挖方量，減少設備布置層數，以方便運輸和安裝，簡(jiǎn)化消防、通風(fēng)系統，同時(shí)為將來(lái)的運行維護創(chuàng )造良好的條件。
e)按無(wú)人值班站考慮，設“四遙”系統。
通過(guò)以上幾項措施，簡(jiǎn)化設計，減少運行維護工作量，從而為地下變電站結合地面民用建筑的建造提供了現實(shí)的可行性。下面以一個(gè)100kV終端變電站為例進(jìn)行闡述。
3 變電站建設規模及主設備選型
3.1 建設規模
由于變電站地處繁華市區的負荷中心，其負荷密度相當高，故應盡量提高主變壓器容量�？紤]到10kV開(kāi)關(guān)拒的容量一般為3150A，最大不超過(guò)4000A，所以主變壓器容量取50MVA為宜。如確需采用63MVA的主變壓器容量，也可將2臺開(kāi)關(guān)柜并列運行，當然需要設置平衡保護。為此，可按表1規�？紤]。
3.2 主要設備選型
a)主變壓器選用進(jìn)口的SF6氣體絕緣、三相雙卷風(fēng)冷有載調壓變壓器。
b)110kV設備采用GIS，或組合式電器。使采用的負荷開(kāi)關(guān)可直接與主變壓器組成一整套裝置，使設備布置更簡(jiǎn)明緊湊。
c)10kV高壓開(kāi)關(guān)柜可選用合資廠(chǎng)生產(chǎn)的中置式手車(chē)柜，或采用XGN型箱式固定封閉開(kāi)關(guān)柜，內裝真空開(kāi)關(guān)。
d)無(wú)功補償裝置選用干式成套電容器裝置。
表1 110kV地下變電站推薦考慮規模
名稱(chēng)規模
主變壓器3×50MVA
110kV出線(xiàn)回路數3回
10kV出線(xiàn)回路數3×12回
無(wú)功補償6×4200kvar
e)變電站用變壓器、接地變壓器選用干式變壓器，且可將兩者功能合為一體，以減少設備用房。
f)蓄電池選用閥控式全封閉酸性電池。
g)二次設備全站采用微機保護裝置，同時(shí)裝設綜合無(wú)功自動(dòng)調壓裝置。
當然上述的設備選型只是根據地下變電站建在城市商業(yè)區的特點(diǎn)進(jìn)行的，主要從節省用地，滿(mǎn)足消防，方便維護的角度考慮，也可作適當的修改。
4 總體布置與建筑結構的考慮
鑒于征地情況的千變萬(wàn)化，不可能給出一種特定的模式，這里我們僅討論總體布置方案的一些原則性要求，以說(shuō)明地下變電站的技術(shù)可行性。
首先，要考慮的是大型設備的運輸通道。而且，既要考慮地下部分通道，也要滿(mǎn)足地面上運輸和消防通道的要求，同時(shí)還有垂直通道的要求。一般地面上可利用公路或規劃路等；垂直通道則可在人行道、綠化帶上預留吊物井，井口設可拆裝蓋板，平時(shí)蓋上板，必要時(shí)掀開(kāi)蓋板，即可進(jìn)行吊裝運輸。如吊物井設在綠化帶上，則該通道還可以作為通風(fēng)系統的風(fēng)口。
其二，應考慮一次主設備間的連接。由于采用了簡(jiǎn)化接線(xiàn)，變壓器高壓側設備的連接較易解決。110kV如采用負荷開(kāi)關(guān)與ST6氣體絕緣變壓器整套設備，則只需將電纜引出即可。而主變壓器低壓側與10kV高壓開(kāi)關(guān)柜之間既可用電纜，也可采用母排連續。當然采用電纜具有靈活方便的優(yōu)點(diǎn)，但由于電流大，使電纜的截面和數量也隨之增大，并使電纜與高壓開(kāi)關(guān)柜的連接難度增大，有可能加多一個(gè)過(guò)渡連接柜。這將使本已有限的空間更為困難。母排則具有載流量大，連接直觀(guān)的優(yōu)點(diǎn)，但一般要求變壓器與高壓室靠近布置。在受地形條件限制時(shí)，則難以采用。
其三，應考慮地下變電站的結構與地面上民用建筑結構的協(xié)調關(guān)系。既要滿(mǎn)足地下變電站的工藝要求，又要滿(mǎn)足地面上民用建筑間隔和采光的合理性。特別對高層建筑，整幢大樓的電梯井簡(jiǎn)力筒位于中央，應注意其對地下站布置的影響。協(xié)調關(guān)系的好壞，是整個(gè)項目的關(guān)鍵，也是我們進(jìn)行設計的重點(diǎn)，因為這直接影響到整個(gè)綜合建筑的經(jīng)濟性。
眾所周知，主變壓器室和10kV高壓室占的空間最大，也是變電站的核心部分。因此，設計時(shí)應充分考慮到其運行維護的方便性，使布置清晰，便于操作、便于巡視，梁柱結構簡(jiǎn)單，且能滿(mǎn)足上層民用建筑的合理性要求，使間隔合理，采光充足，不產(chǎn)生暗間。上層民用建筑的功能可根據具體情況而定，或為寫(xiě)字樓，或為商住樓等。一般，裙房可考慮首層為商鋪，第2～4層為停車(chē)場(chǎng)。
其四，盡量使設備布置在1層，使之清晰明了，緊湊合理，便于電纜的敷設
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