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摘要：基于现有附建式变电站建设设计技术，分析了目前广州地区附建式变电站建设设计存在的问题，并结合工程实例，给出了相应的解决建议及设计方案。
关键字：附建式变电站 建设模式 设计方案
1 引言
随着我国国民经济的飞速发展，城市开发和改造的进程不断扩大，城市的土地经济利用效益不断攀升，城市核心区域负荷密度持续增长，并伴随着商业化进程的不断加大，城市土地资源逐年减少，城市变电站站址的选择愈发困难。如何协调解决城市核心区域土地资源紧缺与用电需求之间的矛盾，是摆在政府部门和电力企业面前的一个重大难题。在此条件下，附建式变电站作为一种经济有效的解决方案，正逐渐被越来越多的城市所采用。
通过采用附建式变电站建设方案，可合理整合并综合利用土地资源，减轻变电站用地压力；将变电站与民用建筑结合建设，可提高变电站相关上盖物业楼宇建设的商业利用价值，并能美化城市环境，同时降低工程造价，最终可获得满意的经济效益和社会效益。
2 国内外研究现状
美国芝加哥、日本东京等欧美发达国家或地区对附建式变电站的建设与研究起步较早，也已经取得了很多显著的成果。他们从20世纪50年代就开始运用了变电站与民用商用建筑的联合建设模式，这一建设方式在技术上已较为成熟，且能节约大量土地资源及资金投入，其经济效益要明显高于传统的独立占地建站模式。
而国内对附建式变电站的建设起步较晚，相关方面的研究较少。并且由于涉及到变电站用地批复、消防和运营维护等多个用地政策及设计技术方面的问题，附建式变电站在我国并未推广普及。目前国内已建设或正在建设附建式变电站的城市有10来个，其中起步最早、建成数量最多的是北京和上海等地区，如北京的110 kV西单变电站、110kV复兴门变电站等。近几年由于深圳用地资源的极度紧缺，深圳市正在推进几座试点附建式变电站的建设，如110kV投控变电站和110kV中康变电站[1]。由于附建式变电站一般位于土地价值高的高强度开发地区，因此附建式变电站往往能能取得较好的社会和经济效益。
3 建设模式
3.1现行变电站建设模式
现行的城市变电站一般采用独立占地的建设模式，此建设模式需要单独用地，且其用地范围内不得新建其他民用或商用建筑[2]。现行变电站电气布置方案根据各城市地区的电网规划及用电负荷的差异，有的采用主变户内布置方式，有的采用主变户外布置方式，而每种电气布置方式所需的用地面积也有所不同。根据广州供电局颁布的六种变电站典型设计方案施工图（图1），110kV和220kV变电站所需的用地面积如下表1和2所示：
表1 110kV变电站用地面积
3.2附建式变电站建设模式
现行变电站建设技术已趋于成熟，设计和运维管理经验丰富，但是在用电负荷高、土地资源相对紧缺的地区，特别是城市核心发展区域，若采用现行的变电站独立占地建设模式，就会存在一些建设技术难题。首先，因土地价格昂贵，导致征地拆迁成本较高，部分地区的征地拆迁费用甚至远远超过了变电站本身的建设费用。其次，因城市中心区域用地紧张，即使能落实用地，所批复的用地面积也很小，这也极大的增加了方案设计难度。因电变站独立占地建设，使得土地利用率较低，土地资源得不到充分利用而造成了土地资源的浪费。
国内外城市中心城区的一些现有变电站，将变电站的配电装置楼作为一个单独的模块贴近综合建筑建设或附设于综合建筑内部建设，这大大提高了变电站相关上盖物业楼宇建设的商业利用价值。为了区别于现有独立占地的变电站建设模式，将这种先进的变电站建设技术称为附建式变电站[3]。根据附建式变电站模块与综合建筑物之间的相互位置关系，变电站附建的形式主要有与综合建筑内部建设和与综合建筑贴建两大类。
4 存在问题及解决方法建议
4.1消防要求
因现行变电站的主变压器、隔离开关装置等电器设备大多采用油浸式，电力行业设计规范和国家消防法规对变电站的消防设计及审批规定均十分的严格。依据国家现行规程规范的规定，变电站隶属于工业建筑范畴，主要执行《建筑设计防火规范》和《火力发电厂与变电站设计防火规范》。根据《建筑设计防火规范》，110kV户内变电站属于“丙类二级”厂房建筑，要求与民用建筑的最小防火间距不应小于10m。《火力发电厂与变电站设计防火规范》也明确要求对110kV及以上电压等级的变电站建设需间隔一定的防火距离独立建造。因此，附建式变电站建设与综合建筑消防技术的结合将是一个重大技术难题，需要从理论上去突破现行的消防设计规范。
美国和日本等发达国家在附建式变电站建设过程中，布置在综合建筑内的附建式变电站是按照主体综合建筑的类型来进行定性的分类。借鉴学习现有附建式变电站的建设运行经验，在附建式变电站的建设设计过程中，最重要的是做好防火分隔，严格划分防火分区并采取有效的防火封堵措施，尽量减小各防火区域面积，使其保持足够的安全防火距离。
另外，附建式变电站需要单独制定消防应急方案，提高消防防护安全意识，建立健全的消防应急预案机制，以提升应对突发事故的能力。
4.2噪音问题
变电站运行中不可避免的会产生一定的噪音，由于附建式变电站紧邻城区内的商业或住宅中心区域，如果不采取科学有效的防噪技术，将会大大影响综合建筑的使用功能、降低环境舒适性。随着人们生活质量的不断提高，对声环境的要求也在不断提升，变电站产生的噪音早已成为众多居民投诉的主因之一。
结合目前广州地区变电站运行情况，变电站内设备在运行中，噪声源主要来自变压器、通风风机及空调等设备。通过在主变室、风机房内墙四周安装多孔吸声复合板，可吸收6~8dB噪声；吸声墙板既吸收了低频噪声，又能起到装饰效果，是十分理想的消声高新技术改进产品。主变大门可采用复合通风消声隔音门，能有效隔声20~25dB，隔声效果显著。主变室、电缆室外墙面可采用通风消声百叶窗，因其具有防雨功能及良好的消声性能，既解决了通风又解决了消音问题。通过采取隔声、消声等有效的防噪技术措施，能使附建式变电站对综合建筑楼的噪音影响降到最低。
4.3用地政策
无论是在附建式变电站上部加盖物业楼宇还是在待开发建设用地内增设附建式变电站，均会涉及到相关用地政策的调整。当在附建式变电站上部加盖物业楼宇时，会涉及到地块用地性质调整、土地转让方式调整、容积率改变、补交地价确定、建设成本分摊以及上盖物业产权归属等问题；在待开发建设用地内增设附建式变电站时，又会涉及到建筑面积补偿、变电站产权归属、建设成本分摊、变电站超额投资补偿等问题。
目前国内还未出台关于附建式变电站建设的用地政策。考虑到用地性质的敏感性，建议相关部门加大对附建式变电站的相关针对性用地政策的研究力度，待试点成功后再行出台针对性用地政策。只有合理的政策支持，才能有效的推动附建式变电站的普及建设。
4.4楼板振动
目前，广州地区正在运行的变压器和并联电抗器，均存在振动的情况。附建式变电站中的振动设备会引发多层楼板的结构振动，振动能量通过结构梁、板、柱等向外传播，进而引起综合建筑的结构振动。结构振动不仅降低了设备的动态精度和使用性能，而且还大大降低了楼面的振动舒适性，引发环境振动污染，甚至影响综合建筑的正常使用功能。
传统的隔振方法是参照主变压器的振动频率，设置重量较大的设备基础，以减轻设备振动的幅度和减少振动的传播距离。而目前受限于基础的大小，其实际隔振效果一般。考虑在主变压器和支承结构之间设置阻尼弹簧隔振器和隔振台板，该阻尼弹簧隔振器由螺旋钢弹簧经阻尼处理构成，能减少从主变压器向支承结构或从支承结构向主变压器传递的振动或冲击力，减小楼板振动加速度峰值，提高楼面的振动舒适性。该隔振技术能有效减少主变压器正常运行时所产生的振动及噪音污染，提高方案的整体设计水平，并有利于提升变电站的公众接纳程度。
5 广州地区现有附建式变电站-110kV龙保变电站
5.1 工程概况
广州市龙归城保障性住房小区位于广州市白云区龙归镇，白云山以北、广从公路以西、龙归政府东侧。该小区是广州市政府为解决低收入家庭住房而兴建的保障性住宅小区，总用地面积为345692 m2，总建筑面积为961864m2。110kV龙保变电站位于广州市龙归城保障性住房小区内，属于地上贴建式变电站。本站建筑外立面利用公共建筑的设计元素，与相邻建筑造型相互呼应，并与周围环境相协调，如图2。
5.3 电气方案
电气设备的布置采用全户内布置，配电装置楼主体三层。
一层（0.0m）为电缆层、主变压器室、水泵房、消防水池。由于本站紧靠商业楼建设，商业楼地下层规划有菜市场等，为保证电缆层不受到影响，将电缆层抬高至0.0m。
二层（3.0m）为10kV配电装置室、电容器室、消防气瓶间、绝缘工具间。10kV接地采用小电阻接地成套装置，布置在10kV高压室内。
三层（8.0m）为110kV GIS室、主控室、蓄电池室、工具间、资料室、备用间。考虑到110kV采用线变组接线，GIS设备占地面积较小，为有效利用空间，该层布置上做了适当优化。
5.4 消防方案
配电装置楼设置两个安全出口，各电气设备间疏散出口、疏散楼梯、门及走道宽度设计均满足消防规范要求。消防水泵房的出口直通室外，满足消防规范要求。站外道路及站内道路的宽度均为4m，满足消防要求。
变电站内的配电装置楼按耐火等级丙类厂房设计，根据GB 50016-2014《建筑设计防火规范》第3.4.1条：丙类厂房与一、二级民用建筑的防火间距不应小于20m（黑体强制性条文）。针对这一问题，设计考虑将配电装置楼东侧靠近商业楼的墙体设置为耐火极限满足四小时的防火墙，门窗均采用能自动关闭的甲级防火门窗，以最大程度来满足规范的要求。同时业主多次与公安局消防处等相关部门开会协商、及时沟通反馈信息，最终取得了公安局消防处的特批正式书面意见，使得整个项目得以顺利推进。
110kV龙保变电站作为广州地区附建式变电站成功建设的一个典型案例，其设计方案可为后续附建式变电站建设设计提供参考。
6 总结
附建式变电站作为一种创新建设模式的变电站，将城市户内变电站或地下变电站与综合建筑有机结合、统筹设计、同步施工。通过采用综合建筑附建式的方案，不仅使变电站深入负荷中心，又能够大幅提升土地综合利用率，提高变电站相关上盖物业楼宇建设的商业利用价值，并能改善城市景观，是解决城市发展与电网建设之间矛盾的有效途径，也是将来高负荷密度城区变电站建设的发展趋势。在变电站建设技术日益成熟的今天，大规模推广建设附建式变电站是可行的。但要顺利推进附建式变电站的建设，还需要相关规程规范的制定及针对性用地政策的落地实施。
参考文献:
[1]深圳市规划和国土资源委员会.附建式变电站用地政策及方案研究[Z].2012.
[2]李福权. 附建式变电站的建设设计探讨[J].大众用电，2012（10）：16-17.
[3]苏伟.对城区地下变电站与民用建筑合建的探讨[J].广东电力，1999（03）：19-22.
论文作者:陈伟强
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/29
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