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[摘要]:在低碳经济时代，建设智能、绿色电网已成为电网建设必然趋势。绿色变电站的建设标准在国内还尚未统一。本文紧密结合南方电网公司3C绿色电网建设相关体系及实践经验，从节地、节能、节水、节材、环保五个方面对绿色变电站设计进行探讨。
[关键词]：绿色变电站；节能；设计
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：
引言：绿色变电站是指在变电站的全寿命周期内，通过在设计、施工、运行等各环节中最大限度地节约资源、环境保护和减少污染，提供安全、舒适、健康的运行环境及高效低耗，与自然和谐共存的变电站。如今运用先进的计算机技术、通信技术、控制技术，建设一个覆盖城乡的智能、高效、可靠、绿色的电网具有重要的经济和社会效益。本文从以下五个方面将绿色理念融入到电网工程建设中，通过优化设计方案对绿色变电站提出设计要求和建議。
1、节地与土地利用
随着我国经济的快速发展，资源的消耗也越来越严重。绿色变电站的设计需充分考虑用地指标要求，变电站的合理选址和站内布置是设计前期至关重要的环节。
1.1变电站选址用地
变电站项目的选址应符合站址所在的土地利用总体规划，政府用地规划情况、站址地籍情况如工业区规划、自然保护区规划或旅游规划区规划要求，并征求政府职能部门意见、相关部门意见,尽量不占用基本农田和保护区，合理利用山地、荒地作为取、弃土场的用地。山区、丘陵地区变电站的竖向布置，在满足工艺要求的前提下采用阶梯式布置。
1.2配电装置的布置
设计中需考虑配电装置布置在满足安全可靠、技术先进、运行维护方便的前提下坚持紧凑、合理、精简布置的原则，减少土地资源的占用。优化变电站站内布置应根据所址场地条件、出线规划、进站道路等统筹安排、合理布局,既要满足近期运行要求,也应考虑近期与远期扩建的配合及供电可靠性,尽量减少停电时间、停电次数,节省不必要的站区占地。选用合理的配电装置形式，对于场地狭小的地方可采用全户内布置方式，采用GIS或HGIS组合电器。对于敞开式布置的变电站,深入城市中应采用小型化全户内或半户内变电站布置型式。高电压等级的母线型式可采用支持（或悬吊）式管形母线,以发挥其占地面积小,布置清晰的优点。另外, 用户外常规设备敞开式布置时，优先选用母线隔离开关布置在母线下方的分相中型布置，采用垂直断口隔离开关、三柱式共静触头隔离开关、悬挂式阻波器等均可节省占地。
2、节能与能源利用
2.1低损耗主要节能设备
变压器作为电力输送中的重要设备，提高其能效水平是电力节能减排中的重要内容。据统计，变压器损耗在电网损耗中占30%~40%，而目前我国所有变压器自身损耗占全国发电量的3%以上，作为输变电行业中的耗能大户，使用低损耗节能变压器能提高供电效率，有效降低电网的线损,节能效果显著。
主变压器应选用低损耗节能型产品，应根据现有规程规范确定应满足的最低损耗限值，并结合目前国内外制造商的制造水平合理制定不同水平的损耗目标值。220kV及以下变压器若不受运输条件的限制，应选用三相变压器。在制造、运输等条件受到限制时，可选用单相变压器、现场组装三相变压器或三相组合电力变压器。冷却方式宜采用自然油循环风冷或自冷。站用变压器应选用11型及以上低损耗、节能型产品。户内布置的站用变压器应采用带金属箱体的干式变压器，以节省占地面积。
2.2照明设备的节能设计
为实现绿色节能环保要求，首先应选用高效节能灯具，如T5型荧光灯、LED灯及太阳能照明灯具等。假设以商用(每一盏灯) 每天用电12小时 0.92元/度进行统计：
由表可知，LED节能灯1W相当于15W普通灯的照度，节能效果高达80%以上 ，寿命为普通灯的10倍以上。因此，有人值班变电站的长期使用场所及频繁启动场所的正常照明可采用LED灯。其次，采用高效节能的电器附件也能有效实现绿色照明。除了采用节能灯具外变电站内还可采用先进的照明控制系统，用先进的照明控制器具和开关对照明系统进行控制。如户外照明采用自动节能控制，道路照明、场地照明及围墙照明采用分回路控制。对经常无人使用的场所、通道、出入口处的照明，设单独开关分散控制。户内建筑的通道照明设感应控制。自然条件允许时，宜局部采用太阳能灯；经技术经济比较，可开展光伏发电、风能接入站用电系统的试点应用，为照明等生产辅助性负荷提供电能。
3、节水与水资源利用
变电站设计中合理选用用水定额, 应按GB 50015《建筑给水排水设计规范》及DL/T 5143《变电所给水排水设计规程》选用给水用水定额，不超过最高值，缺水地区采用低值。卫生器具选用《当前国家鼓励发展的节水设备》（产品）目录中公布的设备、器材和器具，所有器具满足CJ 164《节水型生活用水器具》及 GB／T 18870《节水型产品技术条件与管理通则》的要求。合理选用水定额和器具是节约水资源浪费的重要措施，同时合理设置生活给水系统、施工及站内水资源利用，也是节水的一个基本措施。
3.1 合理设置生活用水
生活给水系统要设置合理，充分利用市政供水压力，加压供水压力不大于0.35MPa。生活给水设备采用变频、叠压等节能型给水设备，并做到污水、废水分流，建立可再利用水收集池，使废水得到梯级利用。在自然条件允许时，生活热水宜采用太阳能热水器供应。生活污水及含油废水处理达标后用于站内绿化用水。
3.2 施工及站内水资源利用
施工现场应采取水资源回收利用措施，混凝土养护采用中水。施工现场办公区、生活区的生活用水采用节水系统和节水器具。施工场地的生活用水做到污水、废水分流，建立可再利用水收集池，使废水得到梯级利用。施工中制定切实可行的施工节水方案和技术措施，加强施工用水管理，尽量做到回收重复利用。设置雨水绿地入渗系统和雨水收集回用系统，雨水收集处理后用于站内绿化用水，处理出水水质应符合绿化用水水质标准。
4、节材与材料利用
4.1 站内电力电缆敷设
目前变电站的电缆、光纤、数据线等存在电缆浪费、敷设混乱、可追溯性差、扩建不方便等众多问题，而变电站中大部分电缆的可靠性都要求很高，为保证变电站的可靠运行，电缆敷设路径应合理安排，符合路径短、转弯少、交叉少，便于扩建的要求。变电站也宜整体考虑控制、保护、远动和通信等二次设备的布置，二次屏柜的布置宜与配电装置相对应，尽量避免电缆交叉，减少二次电缆用量。
4.2 建筑施工措施
1）采用预拌混凝土、高强度钢，并采取提高耐久性的措施能延长建筑物寿命，减少维修次数和材料损耗，同时避免建筑物过早维修或拆除而造成的巨大浪费。
2）施工现场新建临时办公和生活用房采用多层轻钢活动板房等可重复利用的结构，有利于减轻结构自重，减少材料消耗。
3）户外变电站可再循环材料使用重量需占所用建筑材料总重量的3%以上,尽量就地取材，减少建筑材料在运输工程中造成的损坏及浪费。施工期间积极利用目前还没有回收渠道的产出量大的建筑垃圾，且利用量大于相应产出量的50%。
4）建筑材料中有害物质含量应符合GB 18580～GB 18588以及GB 6566《建筑材料放射性核素限量》的要求。土建与装修工程一体化设计施工，不破坏和拆除已有的建筑构件及设施，避免重复装修，减少耗材、耗能和环境污染。
5、站内外环境质量与环境保护
5.1控制变电站工频电场与工频磁场
进行有效的电磁污染控制措施，降低辐射对输变电工程的环境保护工作至关重要。绿色变电站提出：变电站站界（非架空出线侧）的工频电场强度不超过标准 HJ/T 24《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》中规定的评价限值，即4kV/m；工频磁感应强度不超过标准 HJ/T 24 《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》中规定的限值，即0.1mT。
5.2 降低变电站噪音污染
变电站噪声生源主要有主变压器、并联电抗器和配电装置的电磁噪声。特别是在变压器运行时产生的电磁噪音，其基本频率是供电频率的2倍，还带有高次谐波引起的噪音，这种噪音在向外传递时极易产生噪音共振了，加大了噪音的程度。变电站站界的环境噪声排放应符合GB 12348《工业企业厂界环境噪声排放標准》和GB 3096《声环境质量标准》的要求，宜采取有效措施，使变电站环境噪声排放值低于下述国家标准值。详见表4.5.1-3。
表4.5.1-3站界环境噪声排放限值单位：dB(A)
5.3 环境保护措施
（1）变电站的接地方案不使用含有重金属或其他有毒成分的化学降阻剂,应科学合理的设计接地网，通过离子接地极及接地深井、斜井等方式来降低地网电阻。
（2）防火封堵采用无毒、不对电缆产生腐蚀和损害的防火封堵材料。
（3）地下变电站的电力电缆应采用无卤低烟阻燃(WDZ)型电力电缆，防止发生事故燃烧释放出有毒烟雾，严重污染环境。
（4）站内裸露场地必须覆盖保护，防止水土流失。水资源充沛地区，应植草绿化。水资源缺乏地区，应采用碎石、卵石等覆盖。膨胀土、湿陷性黄土地区和盐渍土地区，应采用灰土封闭处理。城市户内变电站宜合理采用屋顶绿化、垂直绿化等绿化方式。变电站绿化应因地制宜，绿化物种应选择适宜当地气候和土壤条件的植物。
6、结语
绿色变电站的建设应从节地与土地利用、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料利用、站内外环境质量与环境保护五个方面考虑，通过运用新技术、新设备、新材料、新工艺，在变电站的建设中科学规划、环保施工、节能运行、智能调度和精细管理，推动电网向更加“智能、高效、可靠、绿色”转变。由于绿色变电站是一个新的概念，可延伸和挖掘的空间还很大，在实践运用过程中关键还是资源的整合和有效利用。
参考文献：
[1]南方电网公司3C绿色电网建设评价标准
[2]侯婷.绿色变电站的电气设计[J].电力建设，2012，33（5）：25 -26.
[3]戚杰.绿色变电站设计探讨[J].中国高新技术企业，2011 （13）：60-61.
[4]吴旭.刍议绿色变电站的设计[J].城市建设理论研究（电子版），2011 （31）：108-109.
[关键词]：绿色变电站；节能；设计
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：
引言：绿色变电站是指在变电站的全寿命周期内，通过在设计、施工、运行等各环节中最大限度地节约资源、环境保护和减少污染，提供安全、舒适、健康的运行环境及高效低耗，与自然和谐共存的变电站。如今运用先进的计算机技术、通信技术、控制技术，建设一个覆盖城乡的智能、高效、可靠、绿色的电网具有重要的经济和社会效益。本文从以下五个方面将绿色理念融入到电网工程建设中，通过优化设计方案对绿色变电站提出设计要求和建議。
1、节地与土地利用
随着我国经济的快速发展，资源的消耗也越来越严重。绿色变电站的设计需充分考虑用地指标要求，变电站的合理选址和站内布置是设计前期至关重要的环节。
1.1变电站选址用地
变电站项目的选址应符合站址所在的土地利用总体规划，政府用地规划情况、站址地籍情况如工业区规划、自然保护区规划或旅游规划区规划要求，并征求政府职能部门意见、相关部门意见,尽量不占用基本农田和保护区，合理利用山地、荒地作为取、弃土场的用地。山区、丘陵地区变电站的竖向布置，在满足工艺要求的前提下采用阶梯式布置。
1.2配电装置的布置
设计中需考虑配电装置布置在满足安全可靠、技术先进、运行维护方便的前提下坚持紧凑、合理、精简布置的原则，减少土地资源的占用。优化变电站站内布置应根据所址场地条件、出线规划、进站道路等统筹安排、合理布局,既要满足近期运行要求,也应考虑近期与远期扩建的配合及供电可靠性,尽量减少停电时间、停电次数,节省不必要的站区占地。选用合理的配电装置形式，对于场地狭小的地方可采用全户内布置方式，采用GIS或HGIS组合电器。对于敞开式布置的变电站,深入城市中应采用小型化全户内或半户内变电站布置型式。高电压等级的母线型式可采用支持（或悬吊）式管形母线,以发挥其占地面积小,布置清晰的优点。另外, 用户外常规设备敞开式布置时，优先选用母线隔离开关布置在母线下方的分相中型布置，采用垂直断口隔离开关、三柱式共静触头隔离开关、悬挂式阻波器等均可节省占地。
2、节能与能源利用
2.1低损耗主要节能设备
变压器作为电力输送中的重要设备，提高其能效水平是电力节能减排中的重要内容。据统计，变压器损耗在电网损耗中占30%~40%，而目前我国所有变压器自身损耗占全国发电量的3%以上，作为输变电行业中的耗能大户，使用低损耗节能变压器能提高供电效率，有效降低电网的线损,节能效果显著。
主变压器应选用低损耗节能型产品，应根据现有规程规范确定应满足的最低损耗限值，并结合目前国内外制造商的制造水平合理制定不同水平的损耗目标值。220kV及以下变压器若不受运输条件的限制，应选用三相变压器。在制造、运输等条件受到限制时，可选用单相变压器、现场组装三相变压器或三相组合电力变压器。冷却方式宜采用自然油循环风冷或自冷。站用变压器应选用11型及以上低损耗、节能型产品。户内布置的站用变压器应采用带金属箱体的干式变压器，以节省占地面积。
2.2照明设备的节能设计
为实现绿色节能环保要求，首先应选用高效节能灯具，如T5型荧光灯、LED灯及太阳能照明灯具等。假设以商用(每一盏灯) 每天用电12小时 0.92元/度进行统计：
由表可知，LED节能灯1W相当于15W普通灯的照度，节能效果高达80%以上 ，寿命为普通灯的10倍以上。因此，有人值班变电站的长期使用场所及频繁启动场所的正常照明可采用LED灯。其次，采用高效节能的电器附件也能有效实现绿色照明。除了采用节能灯具外变电站内还可采用先进的照明控制系统，用先进的照明控制器具和开关对照明系统进行控制。如户外照明采用自动节能控制，道路照明、场地照明及围墙照明采用分回路控制。对经常无人使用的场所、通道、出入口处的照明，设单独开关分散控制。户内建筑的通道照明设感应控制。自然条件允许时，宜局部采用太阳能灯；经技术经济比较，可开展光伏发电、风能接入站用电系统的试点应用，为照明等生产辅助性负荷提供电能。
3、节水与水资源利用
变电站设计中合理选用用水定额, 应按GB 50015《建筑给水排水设计规范》及DL/T 5143《变电所给水排水设计规程》选用给水用水定额，不超过最高值，缺水地区采用低值。卫生器具选用《当前国家鼓励发展的节水设备》（产品）目录中公布的设备、器材和器具，所有器具满足CJ 164《节水型生活用水器具》及 GB／T 18870《节水型产品技术条件与管理通则》的要求。合理选用水定额和器具是节约水资源浪费的重要措施，同时合理设置生活给水系统、施工及站内水资源利用，也是节水的一个基本措施。
3.1 合理设置生活用水
生活给水系统要设置合理，充分利用市政供水压力，加压供水压力不大于0.35MPa。生活给水设备采用变频、叠压等节能型给水设备，并做到污水、废水分流，建立可再利用水收集池，使废水得到梯级利用。在自然条件允许时，生活热水宜采用太阳能热水器供应。生活污水及含油废水处理达标后用于站内绿化用水。
3.2 施工及站内水资源利用
施工现场应采取水资源回收利用措施，混凝土养护采用中水。施工现场办公区、生活区的生活用水采用节水系统和节水器具。施工场地的生活用水做到污水、废水分流，建立可再利用水收集池，使废水得到梯级利用。施工中制定切实可行的施工节水方案和技术措施，加强施工用水管理，尽量做到回收重复利用。设置雨水绿地入渗系统和雨水收集回用系统，雨水收集处理后用于站内绿化用水，处理出水水质应符合绿化用水水质标准。
4、节材与材料利用
4.1 站内电力电缆敷设
目前变电站的电缆、光纤、数据线等存在电缆浪费、敷设混乱、可追溯性差、扩建不方便等众多问题，而变电站中大部分电缆的可靠性都要求很高，为保证变电站的可靠运行，电缆敷设路径应合理安排，符合路径短、转弯少、交叉少，便于扩建的要求。变电站也宜整体考虑控制、保护、远动和通信等二次设备的布置，二次屏柜的布置宜与配电装置相对应，尽量避免电缆交叉，减少二次电缆用量。
4.2 建筑施工措施
1）采用预拌混凝土、高强度钢，并采取提高耐久性的措施能延长建筑物寿命，减少维修次数和材料损耗，同时避免建筑物过早维修或拆除而造成的巨大浪费。
2）施工现场新建临时办公和生活用房采用多层轻钢活动板房等可重复利用的结构，有利于减轻结构自重，减少材料消耗。
3）户外变电站可再循环材料使用重量需占所用建筑材料总重量的3%以上,尽量就地取材，减少建筑材料在运输工程中造成的损坏及浪费。施工期间积极利用目前还没有回收渠道的产出量大的建筑垃圾，且利用量大于相应产出量的50%。
4）建筑材料中有害物质含量应符合GB 18580～GB 18588以及GB 6566《建筑材料放射性核素限量》的要求。土建与装修工程一体化设计施工，不破坏和拆除已有的建筑构件及设施，避免重复装修，减少耗材、耗能和环境污染。
5、站内外环境质量与环境保护
5.1控制变电站工频电场与工频磁场
进行有效的电磁污染控制措施，降低辐射对输变电工程的环境保护工作至关重要。绿色变电站提出：变电站站界（非架空出线侧）的工频电场强度不超过标准 HJ/T 24《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》中规定的评价限值，即4kV/m；工频磁感应强度不超过标准 HJ/T 24 《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》中规定的限值，即0.1mT。
5.2 降低变电站噪音污染
变电站噪声生源主要有主变压器、并联电抗器和配电装置的电磁噪声。特别是在变压器运行时产生的电磁噪音，其基本频率是供电频率的2倍，还带有高次谐波引起的噪音，这种噪音在向外传递时极易产生噪音共振了，加大了噪音的程度。变电站站界的环境噪声排放应符合GB 12348《工业企业厂界环境噪声排放標准》和GB 3096《声环境质量标准》的要求，宜采取有效措施，使变电站环境噪声排放值低于下述国家标准值。详见表4.5.1-3。
表4.5.1-3站界环境噪声排放限值单位：dB(A)
5.3 环境保护措施
（1）变电站的接地方案不使用含有重金属或其他有毒成分的化学降阻剂,应科学合理的设计接地网，通过离子接地极及接地深井、斜井等方式来降低地网电阻。
（2）防火封堵采用无毒、不对电缆产生腐蚀和损害的防火封堵材料。
（3）地下变电站的电力电缆应采用无卤低烟阻燃(WDZ)型电力电缆，防止发生事故燃烧释放出有毒烟雾，严重污染环境。
（4）站内裸露场地必须覆盖保护，防止水土流失。水资源充沛地区，应植草绿化。水资源缺乏地区，应采用碎石、卵石等覆盖。膨胀土、湿陷性黄土地区和盐渍土地区，应采用灰土封闭处理。城市户内变电站宜合理采用屋顶绿化、垂直绿化等绿化方式。变电站绿化应因地制宜，绿化物种应选择适宜当地气候和土壤条件的植物。
6、结语
绿色变电站的建设应从节地与土地利用、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料利用、站内外环境质量与环境保护五个方面考虑，通过运用新技术、新设备、新材料、新工艺，在变电站的建设中科学规划、环保施工、节能运行、智能调度和精细管理，推动电网向更加“智能、高效、可靠、绿色”转变。由于绿色变电站是一个新的概念，可延伸和挖掘的空间还很大，在实践运用过程中关键还是资源的整合和有效利用。
参考文献：
[1]南方电网公司3C绿色电网建设评价标准
[2]侯婷.绿色变电站的电气设计[J].电力建设，2012，33（5）：25 -26.
[3]戚杰.绿色变电站设计探讨[J].中国高新技术企业，2011 （13）：60-61.
[4]吴旭.刍议绿色变电站的设计[J].城市建设理论研究（电子版），2011 （31）：108-109.