摘要：環境友好型變電所的設計是可持續發展領域中的一個重要課題。本文從節約用地、設備選型、建筑節能、噪聲處理、可回收性等方面對變電站設計進行了分析，并提出了相應的措施。
　　關鍵詞：環境友好，變電所，設計，節能
　　引言
　　環境友好型社會是一種人與自然和諧共生的社會形態，其核心內涵是人類的生產和消費活動與自然生態系統協調可持續發展。與資源節約型社會相比，環境友好型社會的核心目標則是將生產和消費活動規制在生態承載力、環境容量限度之內，通過分析代謝廢物流的產生和排放機理與途徑，對生產和消費全過程進行有效監控，并采取多種措施降低污染產生量、實現污染無害化，最終降低社會經濟系統對生態環境系統的不利影響。在變電所設計應更加強調生產活動對自然生態環境的影響，綜合運用技術、經濟、管理等多種措施降低經濟社會的環境影響。契合國電公司倡導“以人為本、環境友好、以用為先、簡潔適用、創新優化、節約資源”的全新變電設計理念。
　　1節約土地
　　環境友好型的變電所首先必然是個資源節約型的變電所，資源節約型的核心就是節約土地，因此變電所設計核心就是優化配電裝置和電氣總平布置，有效減少站區占地面積，減少工程量，減少對站址周邊環境的破壞。在考慮滿足巡視、操作、維護、檢修、測試、運輸等要求，通過取消所前區、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《國家電網公司“兩型一化”變電站設計建設導則》5.3節中已明確提出“除地震烈度高的地區外，不宜采用軟母線普通中型配電裝置，應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，對地質不均勻沉降較敏感。因此配電裝置的最終型式選擇，須結合變電站所在地區的地理情況及環境條件，并考慮運行及檢修和安裝的要求，因地制宜，節約用地，通過技術經濟比較確定。
　　再以軟母改進半高型布置為例分析，國網及省網110kV變電站典設中A-2間隔寬度鈞按8m設計，經計算在35.8m/s設計風速下，跨線弧垂和跳線弧垂均取1.0m時，在大氣過電壓、風偏條件；內部過電壓、風偏條件；最大工作電壓、短路搖擺、風偏條件下，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。這樣經過校核，110kV戶外配電裝置構架橫向尺寸可以由原來66米縮短為54米，即使依據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開始運用，節約用地效益明顯。
　　2就地取材,與周圍環境適應
　　就地取材是落實國家“四節一環保”理念的切實手法之一，設計時應分析所需物資的可供性，對當地的建筑材料、土源、水源、運距等進行調查，提高設計對自然環境的適應性。擋土墻、道路墊層、基礎墊層，土方材料應盡量采用當地已有的材料，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種）作為主要原料。建材的選用應符合國家“保護農田、節約能源、因地制宜、就地取材”的發展建材總方針，使用綠色建材，使項目的設計方案便于施工，從而保證項目的工期和成本的節約，站區設計標高與站址周邊地勢相適應，減少對站址周邊環境的破壞。在設計追求和周圍環境的融合，與當地城市規劃相統一，避免對自然環境的破壞。
　　3建筑節能設計
　　雖然國家《工業建筑節能統一標準》還未出臺，但建筑節能對工業建筑同樣意義重大，與民用建筑及其他建筑不同，工業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”。工業建筑節能應該在盡可能減少建筑能耗的前提下，創造適宜生產的建筑空間。良好的保溫，有效的通風，都可以為建筑節能創造有利的條件。對于變電所的節能，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。在滿足生產工藝要求情況下，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，使建筑的耗熱指標大大降低。福州屬于夏熱冬暖地區，建筑方面的規定性指標最主要的是建筑物的體形系數，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，應盡可能使圍護結構面積與建筑體積之比最小，這樣最有利于建筑節能。
　　（2）立面不做任何冗余處理，熱冬暖地區,外窗是節能的重要因素，門窗的設計是建筑能耗散失的薄弱環節，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采光。在保證采光，通風等建筑正常功能的要求下，盡量減少外門窗洞口的面積。
　　（3）外圍護結構材料的節能。以前經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、環境保護和節能降耗的需要，具有阻燃耐火、輕質、抗震、保溫、隔音、耐水抗滲、環保無輻射等優點的優良圍護結構材料ALC（高壓蒸養輕質加氣混凝土）開始在變電所應用推廣，他們省工、省時、施工簡單，建造的工程質量優良，大大降低建筑物綜合造價，可以實現資源節約型、環境友好型以及工業化的建設要求。
　　4建立落后設備淘汰制度，優選節能環保設備
　　電力設備的節能減排是一項長期艱巨的工作，也是一項常態的工作，落實到變電所的設計中應注意以下幾個方面：
　　（1）主變壓器作為輸變電行業中的耗能大戶，據估計我國變壓器的總損耗占系統總發電量的10％左右，應選用低損耗設備，減少電能的損耗，保證運行的經濟性。經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，且在節能、環保方面社會效益明顯。
　　（2）在站用變的選型上優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、抗裂和免維修等優點。
　　（3）并聯電容器裝置對環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，它采用全密封結構，大元件無熔絲設計，減少了元件質量分散的機率，元件操作采用標準化作業，現場安裝簡單，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）二次系統額定電壓采用110V，可以減少了直流蓄電池的個數及直流蓄電池屏的數量。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、環保和占地小等優點，同時能保證直流系統的安全和可靠運行。
　　（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）空調機選用直流變頻壓縮機，能效比較高，能實時調節壓縮機的輸出功率，年耗電量與傳統空調機相比能降低40%左右。衛生間采用節水型的衛生設備等。
　　（8）所內低壓照明系統采用線路損耗小的三相四線制供電方式，采用高效節能使用的新光源（如高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等）、高效節能的燈用電器附件（如電子鎮流器、喚醒電感鎮流器等）、高效優質的照明燈具（如高效優質反射燈罩等）達到節約照明用電。
　　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，施工期間對環境的影響主要來自施工機械設備運行產生的噪聲，其設備主要有打樁機、挖掘機、推土機、砼攪拌機、砼振搗機、壓路機、自卸卡車等機械設備工作時可能對所址周圍的聲環境質量產生影響。廢水污染源主要為生產廢水和生活污水。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”建設要求建設變電所后，通過工藝優化平面布局，使得變電站用地面積，主控樓建筑面積都較常規變電站縮小，對建筑物，圍墻，電纜溝，構支架推行工廠化制作，現場裝配式施工，以一個戶外110KV戶外變電所（主變容量3×50MVA，110kV2回進線，10kV36回出線）為例，圍墻內用地面積僅為3.7畝，主控樓建筑面積僅為360M2(單層)，由于房屋層數，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時間也壓縮至最短，因此施工噪聲對周圍的聲環境很小。生活污水排放量，生活垃圾總量較常規減少。對周圍環境影響也減至最少。對于施工揚塵可以通過下面措施來控制1)廢土方應隨挖隨運，防止引發揚塵；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計，只有極少量的生活垃圾。變電所內設有化糞池，生活污水在化糞池中泥水分離，污泥儲存在化糞池，廢水自流排入調節池并存儲，由運行單位聯系環衛部門落實罐車，定期外運廢水至污水處理廠處理或外運至附近農場復用，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，會產生蓄電池廢液。目前生產運行部門蓄電池一般使用6～8年予以更換，報廢時按規定處理。
　　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的變電所在設計上主要采取隔聲、吸聲、消聲、隔振等措施來降低噪聲對周圍環境的影響。主要措施有：（1）主變室內墻面貼吸聲材料，主變室大門設消聲門；（2）主變基座采用減振棒或其他阻尼材料減低振動；（3）軸流風機采用低噪節能型軸流風機，風機加設消聲裝置;（4）消防水池采用地埋式，水泵采用變頻水泵。經過上述處理和距離衰減后，變電所晝、夜間均滿足《工業企業廠界噪聲標準》（GB12348-90）II類標準要求；和《城市區域環境噪聲標準》（GB3096-93）2類標準要求。
　　7可回收性的設計
　　可回收性設計是指以資源高效利用和循環利用為核心，以“三R”為原則（即減量化Reduce、再使用Reuse、再循環Recycle），充分考慮土地再利用和設備，材料回收。為了避免資源過快開發、過量消耗和環境污染，在設計初期就應該考慮回收利用，
　　（1）設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、支架采用拆卸方便的鋼結構，鋼柱與基礎、鋼柱與鋼梁構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構工廠預制構件，即盡量使用可回收材料；同時對構、支架、建筑、圍墻進行標準化設計，使新舊工程的結構部件實現可替換性，利于報廢變電站的構件拆除后部分復用；
　　（4）采用Low-E真空玻璃、斷條鋁合金等門窗保溫技術，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，避免露天填埋對環境影響和耗用垃圾清理等建設經費。
　　8結束語
　　環境友好型理念的確立，為變電所的設計帶來了觀念上的突破，在今后的設計中應更加強調生產活動對于自然生態環境的影響，積極探索出適用變電所實際情況的設計方式和建設模式，綜合運用技術、經濟、管理等多種措施降低經濟社會的環境影響。落實“資源節約型、環境友好型、工業化”變電站建設的要求，為實現“一強三優”的電網和推動社會經濟環境的發展作出重要貢獻。