4、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。
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。来源:考试大
其二,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。
其三,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。
其四,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。
最后,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。
曾对广州地区某站进行了方案研究。该站总用地面积1512m2,可用地面积1100m2左右。总体方案布置:地下为变电站,主变压器、高压室分布在南北两侧,中间设大楼的电梯井,其它如控制室、电容器室布置在东西端。除主变压器在-8.00m层外,其它设备均布置在-5.50m层,下方设电缆层以利电缆敷设。变压器低压侧采用母排连接。站内设U型通道,另外在东北和西北角各设1个楼梯专供地下变电站平时巡视维护和疏散人员用。整个站的布置清晰明了,紧凑合理,既便于运输安装,也便于操作维护。地面上首4层为裙房;第5~28层为住宅,每层的建筑面积488.9m2,分为6户。间隔有两房一厅和三房一厅,面积由55.2~81.4 m2不等。由此可见,采用地下变电站与民用建筑合建的形式,技术上是可行的。
5、消防、通风及噪声处理
5.1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。
地下变电站的上部为民用高层建筑,地处繁华的商业区,所以对消防的要求特别高。这一点在我们进行设备选型时就已经充分地考虑到了。由于采用无油化设备,如变压器为SF6气体绝缘,10kV高压柜采用真空开关,变电站用变压器、接地变压器为干式变压器,以及采用干式电容器等,使得全站无易燃、易爆物,从根本上解决了消防难题,从而相应地简化了消防系统,也提高了防火的安全性。为此,可不再设水喷雾系统和固定式灭火系统,只需在各电气设备间配备移动式或手提式CO2灭火器。当然,楼层走道分层设置CO2气瓶,并设安全指示灯或指示牌,便于火灾时人员疏散。
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。
5.2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。
另一个必须考虑的问题是电磁干扰问题。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。
6、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。
7、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。
如变电站本期只上2台主变压器,则效益更为明显。其产生的对社会的间接效益更是无法估量。
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,希望本文对此能有一些参考价值。