摘要：為適應(yīng)經(jīng)濟的快速增長，在城市中心建設(shè)大型變電站越來越多，此類變電站都具有占地面積少，布置緊湊，與周邊城市建筑物距離較近，因而環(huán)保要求高的特點，本文從作者的切身實踐出發(fā)，介紹了城市中心變電站的設(shè)計特點，以便給今后類似工程的設(shè)計提供借鑒和參考。
　　關(guān)鍵詞：城市中心變電站；噪聲；電磁輻射；環(huán)境協(xié)調(diào)；電氣布置
　　1.概述：
　　我院設(shè)計的220kV拱北變電站位于珠海市拱北商住中心，三面朝商住區(qū)，西側(cè)鄰前山河沿河路，與澳門隔河相望，是廣東省內(nèi)的大型城市全戶內(nèi)變電站，該變電站于2005年3月建成投產(chǎn)，至今運行情況良好。
　　拱北站終期建設(shè)4臺180MVA主變壓器。由于地處城市中心地帶，根據(jù)規(guī)劃部門要求，本站必須滿足環(huán)保變電站的建設(shè)要求，且與城市周邊環(huán)境協(xié)調(diào)一致。綜合考慮各方要求，并結(jié)合站址用地實際情況，本站按全戶內(nèi)變電站設(shè)計，站區(qū)不設(shè)圍墻。
　　本站的設(shè)計難度較一般戶外常規(guī)變電站大很多，對城市中心變電站的設(shè)計具有重要的借鑒意義，本文主要就變電站與城市環(huán)境的協(xié)調(diào)、降噪聲、防電磁輻射以及電氣空間布置等方面闡述設(shè)計心得，以供讀者參考。
　　2．變電站與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)
　　220kV拱北變電站由于地處城市中心，所以在設(shè)計時怎樣與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)是考慮的重點之一，該站三面臨商住小區(qū)，一面臨景觀路，這就決定了該站的總平面布置、建筑風(fēng)格均與以往的變電站設(shè)計思路不同，我們對該站的設(shè)計主要從以下幾方面進行考慮：
　　2.1變電站融于周圍環(huán)境
　　在該站的設(shè)計中，我們突破了以往變電站封閉模式，取消了變電站的圍墻，除在綜合樓四周布置環(huán)形道路滿足消防和設(shè)備運輸?shù)幕�本要求外，根�?jù)景觀路的需要在場區(qū)的空地上設(shè)置了休閑廣場，布置了假山、休息石凳，使變電站與周圍環(huán)境融為一體。
　　綜合樓的北側(cè)設(shè)置了隔離林帶，隔離林帶種植高約3.5米的細(xì)葉榕，該樹木枝繁葉茂，四季常綠。由于綜合樓此側(cè)布置主變壓器，且離居民區(qū)最近，所以設(shè)置隔離林帶也就人為設(shè)置了一道樹木隔墻。
　　在變電站其它三面征地紅線上種植了細(xì)葉榕，這些樹木起到視覺上的隔離作用，在綜合樓南側(cè)的休閑廣場，種植觀賞性樹種如大王椰、馬尾松、魚尾葵等，地面種植臺灣草，并配以輔助射燈，在夜間開啟，使之具有較好的觀賞性。
　　2.2綜合樓布置方向和220kV跨河塔的設(shè)置
　　按照珠海市規(guī)劃部門預(yù)留的場區(qū)，綜合樓平行于前山河布置，從技術(shù)上來說是比較好的選擇，這種布置使得220kV架空線出線比較順暢，出線段可不設(shè)轉(zhuǎn)角塔，場地布置利用率也比較高，場區(qū)占地面積較小，但缺點是220kV跨河塔必須在前山河岸邊架設(shè)，對沿河景觀影響較大。
　　為滿足跨河塔不設(shè)在前山河岸景觀區(qū)的要求，我院將綜合樓垂直于前山河布置。220kV跨河塔和終端塔均布置在站址場區(qū)征地范圍內(nèi)，220kV線路在50米左右高度跨沿河路，沿河路景觀基本上不受影響。該方案使220kV架空線路經(jīng)兩基轉(zhuǎn)角塔進站，占用場地較大，但可使規(guī)劃中的沿河景觀少受影響。
　　2.3變電站綜合樓立面設(shè)計
　　本站綜合樓南面(主立面)面向灣四路，前面有70m開闊地，西面(側(cè)立面)則面向沿河景觀路，因此，綜合樓立面設(shè)計的效果將成為變電站場區(qū)和周圍環(huán)境是否相協(xié)調(diào)的主要因素。
　　本設(shè)計采用了“以人為本”的設(shè)計構(gòu)思，注重人對于建筑內(nèi)外的視覺和感覺上的沖擊，環(huán)繞其周邊以“光”、“科技”與“能量”為主題設(shè)計，并和周圍種植的喬木配合使視覺上更為完整。
　　在建筑造形上采用大挑沿、高挑沿，前后凹凸等處理，使建筑物在外觀造形上宏顯出有層次的立體感，通過窗戶造型的豎線條、墻面的冷暖色調(diào)對比，并配以現(xiàn)代裝飾材料，使其充分顯示出時代的氣息，給人以清新、明快的感覺。高密度的玻璃窗采光及百葉通風(fēng)散熱最大程度上地節(jié)約了能源。側(cè)立面的攔板用來遮蓋煩瑣凌亂的窗戶而使立面與整體更為協(xié)調(diào)、統(tǒng)一。頂棚支架與向外延伸的遮陽板的造型產(chǎn)生了光與影的豐富效果。
　　建筑采用大面積的白色面磚，配以藍(lán)色飾面磚，與天空相融合。點綴性的紅色起到一定警戒色的作用并防止動物靠近。
　　綜上所述，220kV拱北站的場區(qū)總平面布置在考慮變電站常規(guī)功能的前提下，很好地配合了規(guī)劃沿河路的景觀，建筑物的外立面設(shè)計與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
　　3．變電站降噪設(shè)計
　　3.1噪聲限值
　　根據(jù)國標(biāo)《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》(GB12348-90)。各類變電站廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)限值為：
　　類別 晝間 夜間
　　I 55 45
　　II 60 50
　　IIII 65 55
　　IV 70 55
　　注明：I類標(biāo)準(zhǔn)適用于以居住、文教機關(guān)為主的區(qū)域；II類標(biāo)準(zhǔn)適用于居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)及商業(yè)中心區(qū)；III類標(biāo)準(zhǔn)適用于工業(yè)區(qū)；IV類標(biāo)準(zhǔn)使用于交通干線道路兩側(cè)區(qū)域。
　　本站北面距河畔豪庭商住區(qū)約50米，東側(cè)鄰公共汽車站辦公樓，噪聲限值適用于II類標(biāo)準(zhǔn)，即晝間噪聲應(yīng)不大于60dB，夜間噪聲不大于50dB。
　　3.2降噪措施
　　由于受電氣布置和線路進站方向的限制，本站主變壓器室須朝向北面河畔豪庭商住區(qū)布置，因而受音區(qū)的主要噪聲來源有主變壓器和通風(fēng)設(shè)備。為有效降低噪聲對北面居民區(qū)的影響，我們采取了下列行之有效的措施：
　　3.2.1改善通風(fēng)設(shè)計
　　為了解決綜合樓所有電氣設(shè)備室的通風(fēng)問題，僅僅依靠建筑外墻設(shè)風(fēng)口是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，況且為保證建筑立面布置的整齊、美觀，不宜過多設(shè)置墻面風(fēng)口。為此，在設(shè)計中將主變室的送排風(fēng)機和220kVGIS室排風(fēng)機布置在綜合樓樓頂專用風(fēng)機室內(nèi)，在建筑物C軸則專門為此設(shè)置了通風(fēng)井。
　　3.2.2主變室通風(fēng)設(shè)計及降噪措施
　　為阻隔主變壓器風(fēng)扇噪聲及主變壓器本體的電磁低頻噪聲，主變室采用全封閉設(shè)計，主變室北側(cè)外墻留孔在主變壓器就位后用磚墻砌封。在主變室北側(cè)外墻下部，設(shè)置了總面積約10㎡的百葉風(fēng)口，外部進風(fēng)經(jīng)這些百葉風(fēng)口可抵達(dá)主變下部，為促進下部進風(fēng)上流，達(dá)到通風(fēng)降溫的目的，主變壓器選擇了油浸風(fēng)冷變壓器，利用其風(fēng)扇達(dá)到促進風(fēng)循環(huán)目的。在主變室上空25.3米處，設(shè)有專用排風(fēng)機室，排風(fēng)機按3用1備設(shè)置。為使進風(fēng)量達(dá)到計算要求，每個主變室專設(shè)屋頂風(fēng)機，通過通風(fēng)井向主變下部送風(fēng)。
　　主變室采用全封閉設(shè)計的降噪效果校驗計算如下：
　　根據(jù)廠家數(shù)據(jù)：每臺變壓器的聲功率級為Lw=75dB，全站終期共裝有4臺變壓器，全投運后總的聲功率級為LWf=LW+⊿δ，具體數(shù)值詳下表：
　　項目 倍頻程中心頻率（Hz）
　　 63 125 250 500 1K 2K 4K 8K 備注
　　LW(dB) 75 1臺
　　并聯(lián)后LWf(dB) 78 78 78 78 78 78 78 78 2臺
　　 81 81 81 81 81 81 81 81 4臺
　　受音區(qū)的聲壓級計算公式為Lp=LWf+10Log（），北側(cè)居民區(qū)距主變室50米，由此可得出受音區(qū)的聲壓級如下表：（按4臺主變并聯(lián)考慮）
　　距離(m) 倍頻程中心頻率（Hz）
　　 63 125 250 500 1K 2K 4K 8K
　　50 59 59 59 59 59 59 59 59
　　單層圍護結(jié)構(gòu)的隔聲量（dB）：TLn=18logP+12logf-25，主變室大門按磚砌墻體封閉后的隔聲量如下表：
　　面密度(kg/m2) 倍頻程中心頻率（Hz）
　　 63 125 250 500 1K 2K 4K 8K
　　100 33 36 40 43 47 51 54 56
　　一般消音百葉的隔聲量如下表：
　　頻率(Hz) 63 125 250 500 1K 2K 4K 8K
　　消音量(dB) 7 8 5 4 8 9 9 8
　　通過以上數(shù)據(jù)分析可知，主變噪聲如僅經(jīng)過消音百葉吸收，某些頻率下的噪聲還達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，而經(jīng)過磚砌圍護結(jié)構(gòu)隔離后，各頻率的噪聲可達(dá)標(biāo)。
　　3.2.3風(fēng)機降噪措施
　　為使風(fēng)機噪聲對周邊居民的影響降低到最小程度，在風(fēng)機降噪設(shè)計上采取了以下措施：
　　a).選用國內(nèi)較先進的渦輪式風(fēng)機，該類風(fēng)機排風(fēng)量大、噪聲低，風(fēng)機設(shè)有消音設(shè)施。
　　b).綜合樓樓頂風(fēng)機室加頂封閉設(shè)計，風(fēng)機室內(nèi)墻采取吸音墻板裝修。
　　c).由于電容器室常年需要降溫，風(fēng)機開啟時間長，噪聲持續(xù)影響大，經(jīng)計算比較，電容器室采用空調(diào)降溫，通風(fēng)設(shè)施僅在事故排煙時使用。
　　通過上述降噪措施，變電站投運后進行了噪聲實測，監(jiān)測結(jié)果為：變電站廠界噪聲值晝間平均值為51.5dB，夜間平均值為43.7dB，均滿足環(huán)保部門審查批復(fù)要求的Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，證明上述降噪措施是有效的。
　　4防電磁輻射措施
　　4.1電磁輻射限值
　　《500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價技術(shù)規(guī)范》(HJ/T24-1998)以4kV/m作為居民區(qū)工頻電場評價標(biāo)準(zhǔn)；以0.1mT(80A/m)作為公眾全天輻射時磁感應(yīng)強度的評價標(biāo)準(zhǔn)；《高壓交流架空送電線無線電干擾限值》(GB15707-1995)規(guī)定在頻率為0.5MHz時，距邊導(dǎo)線投影20m處無線電干擾標(biāo)準(zhǔn)限值對110kV線路為46dB(μV/m)，對220~330kV線路為53dB(μV/m)。
　　4.2降低電磁輻射的措施
　　（1）．在線路設(shè)計上：除本期2回220kV線路采用架空線路外，其它4回220kV線路、12回110kV線路、36回10kV線路全部采用電纜出線。
　�。�2）．在設(shè)備選型上：220kV和110kV配電裝置選用GIS組合電器，外殼屏蔽接地。10kV選用金屬封閉中置式開關(guān)柜，外殼接地。
　�。�3）．在建筑設(shè)計上：采用全戶內(nèi)變電站布置型式，建筑物梁柱主鋼筋部分焊接連通，對一些設(shè)備房間(二次設(shè)備間、通信機房)增設(shè)法拉第籠。
　　根據(jù)以上措施，變電站投運后進行了電磁輻射的監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果為：監(jiān)測點工頻電場強度為(<0.001~0.659)kV/m，綜合工頻磁場強度為(0.014~2.081)A/m，監(jiān)測結(jié)果均低于評價標(biāo)準(zhǔn)限值；在距邊導(dǎo)線投影20m處和距變電站圍墻20m處無線電干擾值分別為43.1dB(μV/m)和45.8dB(μV/m),低于《高壓交流架空無線電干擾限值》(GB15707-1995)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)限值(53dB(μV/m))。
　　5.電氣布置
　　本站占地面積小，建設(shè)規(guī)模大，電氣空間布置要求高，而且珠海供電局要求按中心集控站設(shè)計，設(shè)計難度較大，電氣布置的主要特點有：
　　(1).電氣平面布置綜合考慮了2回220kV架空線的進站方向、各功能房間的相互關(guān)系以及通風(fēng)采光、運行維護、電纜敷設(shè)等因素，并重點照顧了二次設(shè)備室、集控室以及集控人員辦公房間靠外墻側(cè)布置等運行要求。綜合樓設(shè)置內(nèi)走廊，對布置通風(fēng)空調(diào)及消防管線和電纜敷設(shè)非常重要。
　　(2).綜合樓的空間垂直方向按多層疊式布置，有效地減少了建筑物單層面積，簡化了消防和通風(fēng)空調(diào)設(shè)計，使整棟建筑物內(nèi)的電氣布置十分緊湊，大大地節(jié)省了變電站的占地面積。
　　(3).綜合樓的層高設(shè)置充分考慮了GIS吊裝高度、高壓電纜彎曲半徑、10kV設(shè)備與通風(fēng)空調(diào)及消防管線的交叉布置等因素。電纜層和10kV設(shè)備房間的層高分別按3m、5m設(shè)計，110kVGIS室層高為11.3m(因220kV電纜豎井的影響)，220kVGIS室層高為10.5m。
　　(4).重視各主要電氣設(shè)備的運輸、安裝和維護通道設(shè)計，通道的大小滿足使用要求，方向布置合理。GIS備用間隔布置在吊裝平臺側(cè)，以便于遠(yuǎn)期擴建。
　　(5).特別注重電纜敷設(shè)通道設(shè)計。敷設(shè)通道容量足夠大，敷設(shè)路徑經(jīng)濟合理，以達(dá)到節(jié)省電纜且方便施工之目的。220kV、110kVGIS室內(nèi)設(shè)置下沉式電纜溝且布置雙出口通電纜層。電纜層設(shè)置多方向電力電纜出站口，以避免擁堵。
　　電氣布置的不足之處：二次設(shè)備室設(shè)置400mm高的活動地板，對遠(yuǎn)期擴建和技術(shù)改造時電纜敷設(shè)將帶來不便。
　　6.結(jié)束語
　　6.1城市中心變電站的設(shè)計要充分考慮周邊環(huán)境的特點，充分收集市政規(guī)劃資料，認(rèn)真領(lǐng)會市政部門和當(dāng)?shù)鼐用駥ψ冸娬镜慕ㄔO(shè)要求，否則極易出現(xiàn)設(shè)計成果事與愿違，造成設(shè)計返工。
　　6.2全戶內(nèi)變電站的空間布置比較復(fù)雜，參與設(shè)計的各專業(yè)要做好溝通協(xié)調(diào)工作，由于各專業(yè)交叉面較大，因而專業(yè)之間的接口多，配合非常重要。
　　6.3城市中心變電站的設(shè)計要體現(xiàn)人文理念，這就要求設(shè)計成果不僅要滿足電磁輻射及噪音等各項指標(biāo)達(dá)到要求，還要求設(shè)計人員從審美的角度、從和周邊環(huán)境協(xié)調(diào)的角度、甚至要從為城市風(fēng)景增加亮點的角度去設(shè)計，這樣才能設(shè)計出精品工程，才能實現(xiàn)和諧發(fā)展。

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