摘要：環(huán)境友好型變電所的設(shè)計是可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域中的一個重要課題。本文從節(jié)約用地、設(shè)備選型、建筑節(jié)能、噪聲處理、可回收性等方面對變電站設(shè)計進行了分析，并提出了相應(yīng)的措施。
　　關(guān)鍵詞：環(huán)境友好，變電所，設(shè)計，節(jié)能
　　引言
　　環(huán)境友好型社會是一種人與自然和諧共生的社會形態(tài)，其核心內(nèi)涵是人類的生產(chǎn)和消費活動與自然生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。與資源節(jié)約型社會相比，環(huán)境友好型社會的核心目標(biāo)則是將生產(chǎn)和消費活動規(guī)制在生態(tài)承載力、環(huán)境容量限度之內(nèi)，通過分析代謝廢物流的產(chǎn)生和排放機理與途徑，對生產(chǎn)和消費全過程進行有效監(jiān)控，并采取多種措施降低污染產(chǎn)生量、實現(xiàn)污染無害化，最終降低社會經(jīng)濟系統(tǒng)對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的不利影響。在變電所設(shè)計應(yīng)更加強調(diào)生產(chǎn)活動對自然生態(tài)環(huán)境的影響，綜合運用技術(shù)、經(jīng)濟、管理等多種措施降低經(jīng)濟社會的環(huán)境影響。契合國電公司倡導(dǎo)“以人為本、環(huán)境友好、以用為先、簡潔適用、創(chuàng)新優(yōu)化、節(jié)約資源”的全新變電設(shè)計理念。
　　1節(jié)約土地
　　環(huán)境友好型的變電所首先必然是個資源節(jié)約型的變電所，資源節(jié)約型的核心就是節(jié)約土地，因此變電所設(shè)計核心就是優(yōu)化配電裝置和電氣總平布置，有效減少站區(qū)占地面積，減少工程量，減少對站址周邊環(huán)境的破壞。在考慮滿足巡視、操作、維護、檢修、測試、運輸?shù)纫�求，通過取消所前區(qū)、選擇合理的配電裝置布置型式、壓縮主變場地尺寸、減小間隔寬度等多項措施以降低占地面積。
　　以一個110kV戶外配電裝置為例進行說明，軟母線普通中型配電裝置由于占地面積大，工程量大在《國家電網(wǎng)公司“兩型一化”變電站設(shè)計建設(shè)導(dǎo)則》5.3節(jié)中已明確提出“除地震烈度高的地區(qū)外，不宜采用軟母線普通中型配電裝置，應(yīng)采用管母分相中型或軟母線改進半高型配電裝置”。軟母線改進半高型占地面積小，安裝，運行，檢修，維護方便，抗震能力強，但是土建一期構(gòu)支架工程量大。管母中型布置方式工程量小，布置美觀清晰，耗鋼量少，運行損耗較小，但抗震能力弱，對地質(zhì)不均勻沉降較敏感。因此配電裝置的最終型式選擇，須結(jié)合變電站所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，并考慮運行及檢修和安裝的要求，因地制宜，節(jié)約用地，通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。
　　再以軟母改進半高型布置為例分析，國網(wǎng)及省網(wǎng)110kV變電站典設(shè)中A-2間隔寬度鈞按8m設(shè)計，經(jīng)計算在35.8m/s設(shè)計風(fēng)速下，跨線弧垂和跳線弧垂均取1.0m時，在大氣過電壓、風(fēng)偏條件；內(nèi)部過電壓、風(fēng)偏條件；最大工作電壓、短路搖擺、風(fēng)偏條件下，上表中各種尺寸均能滿足相間1000mm，相地900mm的帶電距離要求。間隔寬度7m在理論上是完全可行的。這樣經(jīng)過校核，110kV戶外配電裝置構(gòu)架橫向尺寸可以由原來66米縮短為54米，即使依據(jù)循序漸進的原則逐步壓縮間隔寬度，110kV配電裝置間隔寬度采用7.5m，橫向尺寸總長采用56米也完全可行，目前這種間隔尺寸壓縮的方法已在變電所已經(jīng)開始運用，節(jié)約用地效益明顯。
　　2就地取材,與周圍環(huán)境適應(yīng)
　　就地取材是落實國家“四節(jié)一環(huán)保”理念的切實手法之一，設(shè)計時應(yīng)分析所需物資的可供性，對當(dāng)?shù)氐慕ㄖ�材料、土源、水源、運距等進行調(diào)查，提高設(shè)計對自然環(huán)境的適應(yīng)性。擋土墻、道路墊層、基礎(chǔ)墊層，土方材料應(yīng)盡量采用當(dāng)?shù)匾延械牟牧希�選用粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾礦渣、化工渣或者天然砂、海涂泥等（以上原料的一種或數(shù)種）作為主要原料。建材的選用應(yīng)符合國家“保護農(nóng)田、節(jié)約能源、因地制宜、就地取材”的發(fā)展建材總方針，使用綠色建材，使項目的設(shè)計方案便于施工，從而保證項目的工期和成本的節(jié)約，站區(qū)設(shè)計標(biāo)高與站址周邊地勢相適應(yīng)，減少對站址周邊環(huán)境的破壞。在設(shè)計追求和周圍環(huán)境的融合，與當(dāng)?shù)?a href='http://m.optiwork.cn/csgh/' target='_blank' class=infotextkey>城市規(guī)劃相統(tǒng)一，避免對自然環(huán)境的破壞。
　　3建筑節(jié)能設(shè)計
　　雖然國家《工業(yè)建筑節(jié)能統(tǒng)一標(biāo)準》還未出臺，但建筑節(jié)能對工業(yè)建筑同樣意義重大，與民用建筑及其他建筑不同，工業(yè)建筑更注重的是中合理使用和有效利用能源，不斷提高能源利用率。在某種意義上稱作“提高建筑中能源利用率”。工業(yè)建筑節(jié)能應(yīng)該在盡可能減少建筑能耗的前提下，創(chuàng)造適宜生產(chǎn)的建筑空間。良好的保溫，有效的通風(fēng)，都可以為建筑節(jié)能創(chuàng)造有利的條件。對于變電所的節(jié)能，主要做到以下幾個方面：
　　（1）平面簡潔，減少建筑物的體形系數(shù)。在滿足生產(chǎn)工藝要求情況下，最大程度地簡化了建筑體形元素，盡量減少建筑面寬，加大進深，使建筑的耗熱指標(biāo)大大降低。福州屬于夏熱冬暖地區(qū)，建筑方面的規(guī)定性指標(biāo)最主要的是建筑物的體形系數(shù)，即建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值窗墻面積比。同等建筑面積條件下，應(yīng)盡可能使圍護結(jié)構(gòu)面積與建筑體積之比最小，這樣最有利于建筑節(jié)能。
　　（2）立面不做任何冗余處理，熱冬暖地區(qū),外窗是節(jié)能的重要因素，門窗的設(shè)計是建筑能耗散失的薄弱環(huán)節(jié)，其能耗占建筑總能耗的比例較大，同時影響立面造型和室內(nèi)采光。在保證采光，通風(fēng)等建筑正常功能的要求下，盡量減少外門窗洞口的面積。
　　（3）外圍護結(jié)構(gòu)材料的節(jié)能。以前經(jīng)常采用的實心機制粘土磚，保溫性能差，耗費了大量的能源和土地資源。隨著社會的進步、環(huán)境保護和節(jié)能降耗的需要，具有阻燃耐火、輕質(zhì)、抗震、保溫、隔音、耐水抗?jié)B、環(huán)保無輻射等優(yōu)點的優(yōu)良圍護結(jié)構(gòu)材料ALC（高壓蒸養(yǎng)輕質(zhì)加氣混凝土）開始在變電所應(yīng)用推廣，他們省工、省時、施工簡單，建造的工程質(zhì)量優(yōu)良，大大降低建筑物綜合造價，可以實現(xiàn)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型以及工業(yè)化的建設(shè)要求。
　　4建立落后設(shè)備淘汰制度，優(yōu)選節(jié)能環(huán)保設(shè)備
　　電力設(shè)備的節(jié)能減排是一項長期艱巨的工作，也是一項常態(tài)的工作，落實到變電所的設(shè)計中應(yīng)注意以下幾個方面：
　　（1）主變壓器作為輸變電行業(yè)中的耗能大戶，據(jù)估計我國變壓器的總損耗占系統(tǒng)總發(fā)電量的10％左右，應(yīng)選用低損耗設(shè)備，減少電能的損耗，保證運行的經(jīng)濟性。經(jīng)過分析采用高阻抗自耦主變壓器比采用普通自耦主變壓器加裝限流電抗器的方式在全壽命周期成本少，且在節(jié)能、環(huán)保方面社會效益明顯。
　　（2）在站用變的選型上優(yōu)化選擇低損耗的非晶合金干式變壓器。非晶合金干式變壓器具有空載損耗低、無油、阻燃自熄、耐潮、抗裂和免維修等優(yōu)點。
　　（3）并聯(lián)電容器裝置對環(huán)境有影響的常見故障有瓷套管及外殼滲漏油，鼓肚等，對于戶外安裝推薦采用集合式II型，它采用全密封結(jié)構(gòu)，大元件無熔絲設(shè)計，減少了元件質(zhì)量分散的機率，元件操作采用標(biāo)準化作業(yè)，現(xiàn)場安裝簡單，比組合式電容器具有更好的防滲漏性，具有比組合式電容器，更強的抗污、抗霧的能力。
　　（4）合理規(guī)劃電纜溝的路徑，減少電纜長度，來達到降低電纜中的電能損耗的目的。
　　（5）二次系統(tǒng)額定電壓采用110V，可以減少了直流蓄電池的個數(shù)及直流蓄電池屏的數(shù)量。蓄電池采用閥控式密封鉛酸蓄電池，具有放電性能好、少維護甚至免維護、環(huán)保和占地小等優(yōu)點，同時能保證直流系統(tǒng)的安全和可靠運行。
　　（6）采用光纜通信方案，舍棄高耗能的電力線載波機，特別是串接到線路上的高耗能高頻阻波器。
　　（7）空調(diào)機選用直流變頻壓縮機，能效比較高，能實時調(diào)節(jié)壓縮機的輸出功率，年耗電量與傳統(tǒng)空調(diào)機相比能降低40%左右。衛(wèi)生間采用節(jié)水型的衛(wèi)生設(shè)備等。
　　（8）所內(nèi)低壓照明系統(tǒng)采用線路損耗小的三相四線制供電方式，采用高效節(jié)能使用的新光源（如高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等）、高效節(jié)能的燈用電器附件（如電子鎮(zhèn)流器、喚醒電感鎮(zhèn)流器等）、高效優(yōu)質(zhì)的照明燈具（如高效優(yōu)質(zhì)反射燈罩等）達到節(jié)約照明用電。
　　5廢水，廢氣和固體廢物排放
　　變電所的三廢排放按階段可分為工程實施期及運行期兩個階段，施工期間對環(huán)境的影響主要來自施工機械設(shè)備運行產(chǎn)生的噪聲，其設(shè)備主要有打樁機、挖掘機、推土機、砼攪拌機、砼振搗機、壓路機、自卸卡車等機械設(shè)備工作時可能對所址周圍的聲環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生影響。廢水污染源主要為生產(chǎn)廢水和生活污水。施工期間大氣污染物主要為施工揚塵，其次有施工車輛排放少量的污染物。按“兩型一化”建設(shè)要求建設(shè)變電所后，通過工藝優(yōu)化平面布局，使得變電站用地面積，主控樓建筑面積都較常規(guī)變電站縮小，對建筑物，圍墻，電纜溝，構(gòu)支架推行工廠化制作，現(xiàn)場裝配式施工，以一個戶外110KV戶外變電所（主變?nèi)萘?×50MVA，110kV2回進線，10kV36回出線）為例，圍墻內(nèi)用地面積僅為3.7畝，主控樓建筑面積僅為360M2(單層)，由于房屋層數(shù)，重量減少，使得樁機等重型機械的取消成為可能，對砼攪拌機，振搗機等機械入場作業(yè)時間也壓縮至最短，因此施工噪聲對周圍的聲環(huán)境很小。生活污水排放量，生活垃圾總量較常規(guī)減少。對周圍環(huán)境影響也減至最少。對于施工揚塵可以通過下面措施來控制1)廢土方應(yīng)隨挖隨運，防止引發(fā)揚塵；2)施工場地及時灑水，抑制揚塵；3)運輸車輛嚴格限載，車廂保持嚴密和清潔，防止起塵和泄漏。
　　目前110KV變電所按無人值守，220KV變電所按少人值守設(shè)計，只有極少量的生活垃圾。變電所內(nèi)設(shè)有化糞池，生活污水在化糞池中泥水分離，污泥儲存在化糞池，廢水自流排入調(diào)節(jié)池并存儲，由運行單位聯(lián)系環(huán)衛(wèi)部門落實罐車，定期外運廢水至污水處理廠處理或外運至附近農(nóng)場復(fù)用，真正做到“零排放”。
　　變電站正常運行狀況下，變壓器油過濾后回用，不會泄漏，因此不存在廢油或油污水的排放。蓄電池為充電型，可循環(huán)充電使用，其使用壽命約10年，超過使用壽命就需要更換蓄電池，報廢蓄電池。報廢的蓄電池儲放不當(dāng)，會產(chǎn)生蓄電池廢液。目前生產(chǎn)運行部門蓄電池一般使用6～8年予以更換，報廢時按規(guī)定處理。
　　6噪聲處理
　　變電所運行期間噪聲主要來自主變壓器運行時電磁噪聲；斷路器只有在開啟和關(guān)閉時才有噪聲，目前變電所主變均選用自冷變壓器，變壓器本體噪聲不大于65dBA，對于城市居民密集區(qū)的變電所在設(shè)計上主要采取隔聲、吸聲、消聲、隔振等措施來降低噪聲對周圍環(huán)境的影響。主要措施有：（1）主變室內(nèi)墻面貼吸聲材料，主變室大門設(shè)消聲門；（2）主變基座采用減振棒或其他阻尼材料減低振動；（3）軸流風(fēng)機采用低噪節(jié)能型軸流風(fēng)機，風(fēng)機加設(shè)消聲裝置;（4）消防水池采用地埋式，水泵采用變頻水泵。經(jīng)過上述處理和距離衰減后，變電所晝、夜間均滿足《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準》（GB12348-90）II類標(biāo)準要求；和《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準》（GB3096-93）2類標(biāo)準要求。
　　7可回收性的設(shè)計
　　可回收性設(shè)計是指以資源高效利用和循環(huán)利用為核心，以“三R”為原則（即減量化Reduce、再使用Reuse、再循環(huán)Recycle），充分考慮土地再利用和設(shè)備，材料回收。為了避免資源過快開發(fā)、過量消耗和環(huán)境污染，在設(shè)計初期就應(yīng)該考慮回收利用，
　　（1）設(shè)備安裝基本采用螺栓連接，因此具備可更換可拆除的特點。
　　（2）構(gòu)、支架采用拆卸方便的鋼結(jié)構(gòu)，鋼柱與基礎(chǔ)、鋼柱與鋼梁構(gòu)件之間的連接盡量采用螺栓連接，既方便安裝也方便拆卸；
　　（3）圍墻、建筑物采用輕型裝配式結(jié)構(gòu)工廠預(yù)制構(gòu)件，即盡量使用可回收材料；同時對構(gòu)、支架、建筑、圍墻進行標(biāo)準化設(shè)計，使新舊工程的結(jié)構(gòu)部件實現(xiàn)可替換性，利于報廢變電站的構(gòu)件拆除后部分復(fù)用；
　　（4）采用Low-E真空玻璃、斷條鋁合金等門窗保溫技術(shù)，全部采用可回收。
　　（5）對廢棄的混凝土探索再生利用途徑，可以用作新建變電所的道路、路基、路面磚等工程，可以交給專門回收公司再生利用，避免露天填埋對環(huán)境影響和耗用垃圾清理等建設(shè)經(jīng)費。
　　8結(jié)束語
　　環(huán)境友好型理念的確立，為變電所的設(shè)計帶來了觀念上的突破，在今后的設(shè)計中應(yīng)更加強調(diào)生產(chǎn)活動對于自然生態(tài)環(huán)境的影響，積極探索出適用變電所實際情況的設(shè)計方式和建設(shè)模式，綜合運用技術(shù)、經(jīng)濟、管理等多種措施降低經(jīng)濟社會的環(huán)境影響。落實“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、工業(yè)化”變電站建設(shè)的要求，為實現(xiàn)“一強三優(yōu)”的電網(wǎng)和推動社會經(jīng)濟環(huán)境的發(fā)展作出重要貢獻。