試論變電站設計中的環保措施

許永安

國家電網公司推行的“兩型一化”變電站,要求變電站設計應注重資源節約、環境友好、工業化。在此著重談一下變電站設計中的環保措施,因為處理好變電站與環保之間的關系,解決好變電站噪聲、無線電干擾、電磁污染、環保建材的應用以及景觀等環境問題不僅具有經濟效益,而且具有社會效益。

1 降噪措施

1.1 控制噪聲源

變電站的噪聲源,主要有斷路器、變壓器和軸流風機。斷路器有電沖擊或電擊噪聲,變壓器有持續交流噪聲,軸流風機有機械振動噪聲,為減弱噪聲,應選用低噪聲設備。

1.2 控制傳播途徑

1)對軸流風機安裝消聲器和吸聲管道,使排風口的噪聲降低到最低程度。2)對采用風機降溫的主變進線柜,母分等大電流柜,設計時要選擇合適的風機或在柜內做吸聲處理。

2 降低無線電干擾措施

2.1 保持一定的防護間距

在確定輸電線路路徑時,要根據GB 7495-1987架空電力線路與調幅廣播收音臺的防護間距和《航空無線電導航臺電磁環境要求》中的有關規定,架空輸電線路與廣播收音臺、機場導航臺和定向臺等保持一定的防護間距。如遇到特殊困難,應與當地規劃部門商量更改路徑,或將有影響的通信、信號線或輸電線改為電纜。

2.2 增大輸電線直徑

由于工頻電磁場衰減很快,對無線電幾乎不造成影響,因而輸電線路對無線電、電視的干擾主要指電暈放電引起的干擾。在超高壓輸電線路設計時,應使導線半徑或等值半徑不小于電暈的半徑,以避免出現電暈現象。

2.3 選用干擾水平低的設備

為避免干擾變電站內計算機顯示器,應盡量避免將主控室與電容器室相鄰或樓上樓下布置,這是因為電容器裝置中串聯有空心電抗器,它會產生較大的漏磁,使計算機顯示屏出現抖動或模糊。設計時要選擇漏磁小、基本上可以忽略不計的鐵心電抗器,或選擇電抗值較小的電感電阻型限流器。

3 電磁污染的防護

3.1 減小輸電線下場強的措施

為降低地面場強,設計一般采用抬高導線架設高度的方法,其高度在 10m～15m時有明顯效果,但超過 15m,效果越來越低;對于超高壓雙回路輸電線,同相序布置時場強最大,逆相序布置時場強最小。因此,超高壓雙回路線路逆序布置是減小輸電下場強的重要措施。另外,在設計新線路時應優先選擇三角形布置形式,這對減小輸電線下場強和節省線路走廊有利。

3.2 靜電屏蔽措施

靜電屏蔽措施主要有兩種措施:一種是把電場限制在金屬屏蔽體內,將金屬屏蔽體外表面上所感應的電荷導入大地,使外界弱電裝置或人體免受金屬屏蔽體內電場的影響。另一種是將弱電裝置裝設在金屬機殼內,使電力線不能穿入到金屬機殼內,免受電場的影響,對變電站一次設備進行保護、監測、控制用的自動化裝置,都裝設在金屬機殼內,設計有良好接地線,對于分散安裝在就地開關柜上的自動化裝置,其抗電磁干擾等級要求達到Ⅳ級。

4 廢水、廢氣和固體廢物處理措施

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。1)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、混凝土攪拌機、混凝土振搗機、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”建設要求建設變電站后,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 110 kV戶外變電所(主變容量 3× 50 MVA,110 kV 2回進線,10 kV 36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,對混凝土攪拌機,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影響很小。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:a.廢土方應隨挖隨運,防止引發揚塵;b.施工場地及時灑水,抑制揚塵;c.運輸車輛嚴格限載,車廂保持嚴密和清潔,防止起塵和泄漏。2)目前110 kV變電站按無人值守,220 kV變電站按少人值守設計,只有極少量的生活垃圾。變電站內設有化糞池,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,根據GB 50060-2008 3 kV～110 kV高壓配電裝置設計規范 7.3.5條規定:屋內氣體絕緣金屬封閉開關設備配電裝置宜配備SF6氣體回收裝置,當發生事故時以免造成人員損傷和空氣污染。主變事故排油應通過設置在站內具有油水分離功能的廢油井進行回收處理,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年～8年予以更換,報廢時按規定處理。

5 消防器材的選擇

室內移動消防器材,宜選用對空氣和電氣設備無污染的氣體滅火器,如手提式 CO2滅火器。主變壓器消防采用排油充氮滅火裝置。淘汰對大氣有污染的鹵代烷滅火器。

6 環保建筑材料的應用

1)建筑內外墻建筑材料采用節能、環保型建筑材料,如粉煤灰中型砌塊、粉煤灰磚、輕質加氣混凝土等。2)內墻裝修應以保護墻體,延長耐久性為目的,采用普通環保型乳膠漆,不采用花崗巖、大理石板材、鋁塑板、木裝修材料。3)外墻裝飾材料采用普通環保型乳膠漆噴涂。4)主控室地面面層采用普通環保材料,如普通地磚。配電室地面面層采用環氧砂漿。5)變電站內生產、生活用家具宜采用環保耐用復合材料。6)站內檢查井采用整體式高密度聚乙烯檢查井。7)站區圍墻采用預制裝配式圍墻。8)采用無機復合(水泥基)材料的電纜槽及電纜槽蓋板以取代傳統的磚砌電纜溝和鋼筋混凝土蓋板。9)采用工廠預制輕型裝配式圍墻以取代傳統的磚砌圍墻。

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、電纜溝及蓋板、建筑物采用工廠預制輕型裝配式結構構件,即盡量使用可回收材料;同時對構、支架、電纜溝及蓋板、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,可以用作新建變電站的道路、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。6)施工時宜采用鋼模板等可重復使用的模板,不采用木質模板。

8 景觀和美化

在變電站景觀和美化設計中,要遵循一條原則:變電站與周圍景觀要協調統一。

8.1 優化總平面布置

變電站總平面布置要科學、緊湊。這樣不僅大大節省土地資源,降低工程造價,而且還能減少對周圍電磁場及無線電干擾的影響,有效改善景觀。

1)合理布置配電樓,通過距離衰減,減小電磁場對周圍無線電干擾的影響。2)合理簡化主接線,減少間隔,間距尺寸;將間隔層保護、監控單元分散布置在開關柜上,減小主控室面積;合理布置值班室,減小輔助用房,壓縮占地面積。3)進出線采用地下電纜,電纜絕緣層外加屏蔽或用帶鎧裝電纜,將電磁場屏蔽在電纜內。在進行總平面布置設計時,不僅要考慮工藝與結構要求,還要綜合考慮朝向、采光、通風、防噪、防潮、防振、交通、施工檢修等,嚴格按規劃要求,與周圍建筑保持一定的間距,并與周圍建筑物協調統一。

8.2 藝術化處理

變電站建筑布置要求整齊、清晰、功能劃分明確。按使用要求合理確定建筑面積。立面處理上主次分明,有層次;建筑風格上要簡潔、穩重、實用,體現工業化設計。對配電室事故排風用的軸流風機要加以掩蔽處理。另外站區圍墻要通過精心選擇造型、材料與尺寸,并加以裝飾。當然在考慮美觀的同時,也要注重經濟因素,通過技術經濟比較選擇最佳方案。建筑色彩能喚起人們的第一視覺印象,能給人以溫暖、莊重、距離和時間感,因此要注重建筑外墻裝飾,要與變電站周圍建筑色彩協調統一。變電站內配電裝置場地硬化采用 200mm厚碎石地坪,地坪下150mm厚3∶7灰土夯實,壓實系數不小于 0.95。站內路邊綠化采用經濟型綠籬,既能凈化空氣,又能美化環境。

9 結語

國家電網公司“兩型一化”變電站設計理念的確立,為變電站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,積極探索出適合變電站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對社會和環境的影響。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盡自己的綿薄之力。

[1] GB 50059-92,35 kV～110 kV變電所設計規范[S].

[2] DL/T 5056-1996,變電所總布置設計技術規程[S].

[3] GB 50060-2008,3 kV～110 kV高壓配電裝置設計規范[S].

[4] GB 12348-90,工業企業廠界噪聲標準[S].

[5] GB 3096-93,城市區域環境噪聲標準[S].

[6] GB 7495-1987,架空電力線路與調幅廣播收音臺的防護間距[S].

[7] GB 6364-1986,航空無線電導航臺電磁環境要求[S].

[8] GB 15707-1995,高壓交流架空送電線路無線電干擾限值[S].