绿色变电站和变电站设计模型

【摘要】建设环境友好型以及资源节约型的绿色环保变电站向来是电力设计工作研究者的重要课题之一。笔者对绿色变电站的设计工作进行具体探讨，并主要从选址、土建以及电气等方面的内容对绿色环保变电站的设计工作进行相应的论述。

【关键词】绿色变电站；环保；设计

中图分类号：U665文献标识码： A

1、前言

随着我国电网的飞速发展，能源日益紧缺，为了满足经济发展的需求，低排放、低污染以及低能耗的绿色电网的建设工程已逐渐成为电力建设发展进程中的重要里程碑。以往的变电站存在着建筑标准与设计方案不一致并且建设与运行的成本相对较高的情况，其中变电站装修面积大、材料贵重、工艺复杂以及功能配置重复等设计问题十分明显。而随着时代进步发展应运而生的绿色环保变电站则是通过新技术、新材料、新设备以及新工艺发展起来的节能环保型变电站，极大程度上降低变电站对自然环境的影响，从而实现资源节约化、效率最大化及管理智能化的环保目的。为丰富与发展变电站的环保设计实践，笔者针对绿色环保变电站的设计进行探讨，并主要从选址、土建以及电气等方面对其进行相应的研究分析，以期实现环境科学与建筑科学的相互融合。

2、站址设计

绿色环保变电站的选址应首先注意减少对土地资源的占用再进行精简的布置，其次还应注意避开地质构造相对复杂、地质灾难频繁以及不良地质现象严重的地段，并对变电站选址中含丰富地下水及较高的瓦斯与矿脉地层进行及时处理，对环境的植被恢复和水土保持及时地采取相应的有效措施。与此同时，绿色环保变电站的选址还应符合电网规划的相关要求，应尽可能地降低运行的费用以及线路建设的投资，因而需要靠近负荷中心并留出线路走廊，以减少线路之间的相互跨越和交叉。除此之外，由于变电站在施工过程中有拆迁及意外事故的可行性，及其运行期间难免逸出有害气体及影响矿脉地下水层，因而变电站应避免建设于居民居住区域附近。

3、工程设计

3.1土建方面的设计

3.1.1节约土地资源

绿色环保变电站的设计首先应避免对土地资源的浪费，其应少占农田而充分地利用荒地，并运用自然地形的优势对排水工作进行有效的处理。变电站的总布置及竖向设计应选择适宜的场地标高设计，进而减少边坡支挡、土石方以及地基处理的工程量，并尽量地实现土石方的平衡以减少水土的流失。此外，绿色变电站的站内建筑物也应采取相应的节能措施，其建筑设计在体现工业产品特点的同时，还应注意施工的便捷、工艺的简洁以及与环境之间的协调性。

3.1.2建筑节能方案

绿色环保变电站的建筑设计的节能措施如下：①为满足四季的日照要求及充分地利用天然能源来改善室内热环境，变电站站内主要建筑物的空间设计应争取优良的朝向；②门窗的节能方案可选择减小建筑物的外门窗面积可有效地提高气密性及其保暖性能，进而减少冷风渗透。此外，应用密闭性能优良的保温门窗或设置保温封条也能改善门窗的保暖性能；③建筑物的砌体应采用机制免烧砖而避免使用实心粘土砖，或是采用热工性能优良的页岩空心砖以及增设导热系数较高的隔气层和隔热材料来减少室内外的热交换；④在建筑结构方面可采用高强钢以及合理的结构形式来节约钢材和钢筋混凝土的用量；⑤值班功能区中电线电缆埋管及管道应进行有序排列；⑥采用低碳环保的装饰、装修材料以降低有毒有害气体的排放量。

3.1.3水工、暖通以及消防方面

设计绿色环保变电站时应对水工、暖通以及消防等方面进行相应的考虑，首先，在水工方面，变电站的站区给水加压设备应该运用变频变量的气压给水设备，其优点在于可以根据实际用水量来对水泵进行自动控制，在不工作、变频工作或是不用水的情况下可以通过气压罐进行稳压，进而水泵自动地停止运行以实现节能。其次，在暖通方面，除了必要的生产用房之外可以撤销职工休息用房的空调设施，换用自然通风的方式节能。再者，在消防方面，可以采用气体灭火系统、细水雾系统或者合成泡沫灭火系统等在占地面积、环保以及用电量比水喷雾更具优势的消防系统。最后，在变电站的排污水防治方面，当变电站位于水源保护区时应设置专业的污水处理装置；当其位于干旱地区时，可以将生活污水进行有效处理之后用于灌溉旱地，从而实现污水的再利用。

3.2电气方面的设计

3.2.1站区的设计

绿色环保变电站的布置应根据实际选址的出线规划、场地条件以及进所道路进行合理的布局，在满足运行要求的同时还应考虑到供电的可靠性以及近远期扩建的配合程度。此外，还应选用合理适宜的配电装置形式，对于敞开式的布置，其高电压的母线应采用管型母线，进而发挥其布置清晰与所占面积小的优势；对于狭小场地可选用全户内布置的形式。与此同时，对于选用分相中型的装置，应采用节省占地面积的三柱式共静触头的隔离开关、垂直断口的隔离开关以及悬挂式阻波器等。

3.2.2设备的选取

绿色环保变电站应尽量地选用寿命周期之内安全系数较高的设备，以期减少维护工作量及意外事故的发生，还应选用少污染、低声噪的环保设备与工艺，并采取相应的隔声、消声、防火以及减振措施。节能减排的设备有：①选用光伏电池的绿色电力为变电站提供部分电能可以有效地降低碳排放，是发展低碳经济及合理利用资源的有效途径之一；②选用短路阻抗低的变压器，可有效地节约制造变压器的绝缘油进和钢材，从而减少了此类物质的碳排放量；③采用非晶合金站用变压器，其空载损耗远远小于传统的铁心变压器，节能减排的效果十分显著；④采用绿色照明技术，即运用高效的照明光源与灯具，可将变电站内的照明依据场地与功能相互进行区分，从而达到节约用电的目的。

3.2.3采用智能化一次设备与网络化二次设备

智能化一次设备即具有数字式接口的智能变压器、电子式互感器、智能避雷器以及智能组合电器等，此类智能化一次设备的控制操作与检测信号回路均运用微处理器智能终端以及光信号进行传输，远远简化了传统机电式继电器与控制回路的结构。网络化二次设备则是运用通信网络交换开关量、模拟量以及控制命令等相关信息，采用光纤网络进行直接式的通信可有效地省略了传统自动化系统一次设备与二次设备间点对应的控制电缆模式。网络化的二次设备实现了站内各智能电气设备间的互操作及共享。在绿色环保变电站的设计中运用保护状态控制及顺序控制等高级应用功能可有效地集中监控及保护设备，从而减少电缆的用量，并通过合理选择电缆截面及优化二次设计来降低电解铜的高消耗。

4、绿色变电站的设计方案

（1）站址选择：弥渡变站址距离公路近，交通方便，便于设备的运输，同时也减少了新建进站道路的工程量。站址所在的地形四周开阔，障碍物少，方便进出线的引接，同时场地未发现断层、滑坡、崩塌、泥石流及岩溶等不良地质作用存在，场地稳定，适宜建筑。

（2）悬吊管母布置方式弥：渡变电站采用了悬吊管母的布置方式，减小间隔宽度，减少构架受力，增加变电站设备安装的灵活度，同时其抗震能力也能承受住8度的地震烈度

（3）35kV配电装置室的布置：35kVI、II 段配电室合为同一建筑。该方案较 35kV 配电室采用三栋独立的建筑，站区围墙占地面积可减少902.41m2，减少了征地所需费用。

（4）主变选择：弥渡变所需的主变容量大，运输重量大，而变电站位于边远山区，因此采用三相组合式变压器，将主变分拆运输，减轻运输重量，避免变压器占地面积大的缺点。

（5）站用变选择：由于非晶合金变压器在站用变上的制造经验有限，弥渡站用变采用 S11 型变压器，其空载损耗比S9型下降20% ～ 30%，空载电流下降70% ～ 80% 设2 台站用变，将其中一台作为施工电源变，待施工完毕后用作站用变站用电屏选用GCS系列智能屏，380 /220V站用电系统为单母线分段接线，进线采用 ATS 智能开关自行完成站用电备自投功能

5、结语

随着低碳经济的日益发展，绿色环保的设计理念已逐渐成为了现实，并于变电站中尝试实施。绿色环保变电站为社会的可持续发展做出了有益的尝试，并为电力建设的可持续发展开辟了一条先河。绿色发电、供电以及用电的绿色链条也在绿色环保建设工程之中发挥不可或缺的作用，绿色环保变电站的设计将对资源节约型及环境友好型的和谐社会的构建和发展做出愈来愈多的贡献。

参考文献

[1]卜一德.绿色建筑技术指南[M].中国建筑工业出版社，2008：12

[2]黄慧玲.浅谈我国电力体制改革[J].广东科技，2011，（5）：35