[摘　要]：本文以社会的发展与技术现状的矛盾为主线，贯穿了电力主要设备技术的发展，由此带动了变电站平面布置发生的变革。在这条主线的推动下变电站由户外布置走向了户内布置，再到现今紧凑型布置。根据主线发展的动力方向，作者论述了变电站走入地下化的趋势，最终是与建筑物结合发展的模式。并且阐述了做为变电站工程设计、建设人员明白行业发展趋势的意义。　　　
        [关键词]： 变电站；大容量、小占地；紧凑型变电站；矛盾；发展轨迹、地下变电站；与建筑物结合
        1 引言
        已经很长时间想写这个题目，原因是在这个环境中，从事这项工作经常要做平面布置。可是平面布置怎样做才算最优，同一个主接线，相同的设备，不同的人去做有的人占地大，有的人占地小，占地小就是最优吗？一个变电站可以选择地上方案，也可以选择地下方案，我们该选择哪个？
        2 发展和现实
        2.1 发展历程
        早在100年前，爱迪生发明了电灯，电开始造福人间，但是它是直流供电。由于直流电无法远距离传输，德国人发明了交流供电，变压器由此产生，变电站开始了它的生命。随着供电距离的延伸，电压要求越来越高，绝缘、灭弧成了新的问题。油绝缘孕育而生，多油断路器产生了，解决了高电压开断的灭弧问题，但是它是有缺点的，由于它没有独立的灭弧室，多油断路器的缺点显现出来了，体积太大、占地大、造价高、维护工作量大。随着城市用地的紧张，运行单位对减少运行维护工作量要求的增加，少油短断路器产生了。少油断路器有独立的灭弧室，ABC三相分别放在独立的瓷套中，体积相对多油断路器减小了，油量大幅度减少了，开断能力增加了。随着设备的更新，变电站由此发展到了一个新的阶段，由户外逐步走入了户内，户内间隔式变电站、少油断路器的开关柜由此产生。变电站的占地随着户内布置的出现在降低。
        80年代末，随着经济的发展，用电负荷的增加，变电站的容量、数目也在大幅度增加，运行单位对运行维护工作量的降低产生了迫切的需求。经济发展，城市用地越来越紧张，对变电站的占地产生了要求，变电站的用地在降低，少维护、小占地、多出线这是现实的需求。真空断路器产生了，它是真空灭弧室，它的体积要比少油断路器小的多，随着真空断路器开关柜的出现，变电站的占地进一步降低了，出线回路数在增加。
        当然由于截流过电压的问题，真空断路器只用于10kV等中低压系统。在35kV等中高压系统是SF6断路器的天下。由于它优良的截流、绝缘性能，在中高压系统成为主流产品。随之GIS 产生了，中高压系统在户内得到了广泛的应用，现在城市变电站开始逐步走入全户内时代。
        2.2 现实理念
        这个时代，中国经济走入了腾飞时代，举世瞩目。用电量与GDP成正比，用电量在不断增加、城市土地的稀缺性日趋明显，这迫使变电站占地更小，维护工作量降到最低。GIS、真空断路器、微机保护等技术的成熟为紧凑型布置创造了条件。
紧凑型布置并非是机械的降低占地、降低规模。紧凑型布置的要求是小占地，大容量，多出线，最优运行维护检修通道。
        紧凑型布置的技术手段：
        (1)简化主接线：在上个世纪，由于断路器等设备可靠程度低，需要考虑检修问题，采用旁路接线形式，但随着真空断路器、SF6断路器、GIS等设备的成熟，设备可靠，除系统专业有要求外，该接线已不建议采用。
        (2）设备选型宜小型化, 可减少占地面积, 使整体布置趋于紧凑合理。
        (3)电气平面布置要求电缆最短，尽可能减少转弯半径，这就迫使开关柜尽可能布置在一层。
        (4) 局部电缆夹层：电缆夹层给运行维护带来了方便，我在天津的刘安庄、马伸桥、双桥、双源等10多个35kV变电站采用了这种布置形式。所谓的局部电缆夹层，采用的是开关柜下的电缆沟与柜后的维护电缆沟做成通沟。一次电缆可以穿越其中，施工方便，维护也方便。                                                                      
        (5）优化一二次电缆竖井，优化主变散热通道，使散热通道更符合流体力学风压的要求。
        (6) 因地制宜的电气总平面布置理念。
        3 趋势
        我认为一个事物的产生，有其必然性，它必然是诸多因素作用的结果，矛盾是事物发展的原动力。在社会的需求与现有资源、现有技术的不断碰撞中、技术变革中，变电站平面布置沿着大容量小占地的发展轨迹中运行，看似矛盾，它却是无可争议的事实。现具体论述以下因素对地下变电站发展的推动作用。
        3.1 地下变电站
        3.1.1社会的推动力
         变电站的选址要求选在负荷中心，随着经济的发展，城市日趋繁荣，负荷中心必然是城市建设密度高的地方，变电站本身是基础设施，要独立征一块地去建设，这与整体规划、用地的需求不相协调。再加上城市建设的发展，用电负荷继续增长，要求在市中心繁华区域建造更多的变电站。由于市中心土地资源紧张、环保要求高，变电站的选址也就成了一大难题。
        随着社会对电力需求的逐年增长，大城市供电负荷猛增，变电站的分布也越来越密集，并逐渐深入到大城市中心的商办、金融及住宅等繁华区域。为此，在城区建设变电站就面临一些新的问题：选址难、电磁波及噪声对环境的影响、与周围环境相协调等问题。而以上这些问题，地下变电站方案是问题的解决之道；这些社会问题为地下变电站的发展提供了社会的推动力。
        在应用方面，国家已退出DL/T5216-2005《35~220kV 城市地下变电站设计规定》于2005年2月14 日发布，2005年6月1日作为电力行业标准实施。该标准实施后，工程技术人员依据此标准设计了全地下变电站和半地下变电站。《国家电网公司输变电典型设计110kV 变电站分册》采纳了半地下110kV变电站C—1、C—2 的设计方案，为国内城市地下变电站的发展提供了范例。以上规范和典设的推出，为地下站在现实应用打下了基础。
        3.1.2技术的发展
        目前SF6技术已发展到成熟期，SF6绝缘变压器在国内运行已超过15年。GIS运行的时间更长、技术成熟、在全国各地取得了运行经验。树脂绝缘技术也取得了广泛的运行经验。这些经验的成熟为地下变电站的发展创造了技术条件。
        3.1.3已取得的经验
         上海可谓中国地下变电站发展的龙头。1987年，上海第1 座地下变电站35 kV 锦江
变电站建成投运，拉开了地下变电站建设的帷幕。1992 年， 110 kV 上体馆、人民广场地铁一号线地下主变电站建成投运; 1993 年，220 kV 人民广场地下变电站建成投运; 2004 年，110 kV 自忠地下变电站建成投运; 2009 年，220kV 济南地下变电站建成投运; 2010 年，500 kV 世博地下变电站建成投运。20 多年来，上海建成和在建的地下变电站共有46 座。
        北京1969年东城35kV战备用地下变电站建成投运；1989年国贸110kV地下变电站投运；从1996年开始，新东安、神路街、广安门、航华、白家庄、苏州街等18座110kV地下变电站建成投运；1999年位于王府井东方广场地下的王府井220kV变电站建成投运；此后，西大望半地下变电站、朝阳门全地下变电站也相继建成投运。调查资料显示，国内有许多城 市，如烟台、天津、大连、广州等也陆续建成了一些地下变电站。
        其中最为代表性案例是世博500kV地下变电站，它被称作世界上规模最大的地下变电站。它的建成标志着我国在地下变电站建设方面走在了世界的前列。在世博地下变电站建设中，新技术、新工艺亮点频现：在变电站方面有：对大型变电站地下逆作法施工工艺的运用、抓铣结合成槽新工艺在软土地区地下连续墙施工中的应用、封闭式变电站冷却塔技术的使用以及侧注浆抗拔桩技术的应用；在隧道建设方面，顶管近距离穿越运营中地铁隧道的施工技术、电力隧道施工控制及运营维护与数字化技术、大直径、长距离、小扰动盾构技术。这些新技术的运用，为我国地下变电站的普及创造了技术基础。
在地下变电站的建设中，土建专业的地下水处理、结构设计、消防通道、通风散热、吊装平台的布置是个难题。世博等大量的在建、建成工程为以上诸多问题的解决，提供了宝贵的经验。大量的地下变电站的建设和运行经验为地下站的推广提供了信心和技术基础。
        3.2地下站与建筑物结合
        我认为地下变电站发展成熟的标志是与建筑物结合，它标志着土地利用的最大化、技术的安全性，是技术成熟的必然结果。
        3.2.1 土地利用的最大化
        目前电网项目的地下变电站，大多是地下建变电站，地上建广场或草坪。这种模式解决了噪音问题、电磁污染问题，解决了与景观的协调问题，但是它没有做到土地利用的最大化。全国有大量的地上变电站，尤其在城市内，已天津为例，建造了大量的35kV B4典型设计模式的变电站，如果将这些变电站建到地下，上面建成公用、商用、民用建筑，将这些建筑再出售，变电站的建设成本可以快速回收，又解决了目前全国的用地紧缺问题。技术已不再是问题，这些都有待于我们意识的更新,现在是意识的落后，而硬件却走在了前面。用户变电站在这方面却走到了前面，据我所知，有大量的用户站采用了地下建变电站，地上进行物业开发。
        1999年，国家发布了《城市电力规划规范》。规范中明确了在大、中城市的超高层公共建筑群区、中心商务区及繁荣、商贸街区规划新建的变电所可与其他建筑物混合建设，或建设地下变电所。在《上海电网若干技术原则的规定》中，也明确了在经济比较可取时，也可将变电所置于公园，广场、停车场或运动场等处所的地下。这为地下变电站与建筑物的结合提供了依据。
        由于地下变电站土建造价比地上多4-5倍以上，因而制约了它的发展。充分利用地下站结构的特点，节约地上部分土地资源，将建设费用降下来，不失为一种有效的途径。
我们知道，建设地下变电站，由于它的基坑较大，深度较深，如地下三层布置的35kV及110kV地下站，深度达15m以上，220kV地下站，深度更达23 m以上,开挖如此深的基础，需要做地下连续墙作为挡土结构，地下连续墙的深度更达28-35m以上，埋在土中的地下连续墙深度达12-15m以上，在变电所建成后，在结构受力上已不起作用。换言之，地下连续墙的垂直承载力没有充分利用；另一方面，地下站考虑抗浮，常用加厚结构重量来解决，增加了费用。所以，如能把地下站与大楼结合起来建造，就能充分利用地下结构的承载力，完全有可能节省建筑物的基础费用（往往占到建筑总造价的30%以上）。更重要的是充分利用了土地资源。
        3.2.2安全性
        与建筑物结合最关键的问题就是安全性，防火的安全、电磁辐射等等问题。需要完善，等待技术的成熟，当然这需要不断的工程实践。大量的用户地下变电站的建设告诉我们与建筑物结合模式是可行的。
        资料显示，上海地上站与民用建筑结合的工程较多，地下站结合的工程尚无，但日本等国已有较多实例，说明在技术上完全可行的。
        4 结论与意义
        4.1结论
        社会的发展与技术现状的矛盾，它把变电站由户外布置，推到户内布置，再到今天的紧凑型布置。我认为随着经济的繁荣，用地的紧张、对景观、规划、环境保护要求的提高，地下变电站将成为明日的主流，最终发展模式是地下站与建筑物的结合。
        4.2 意义
        做为变电站的工程设计人员，掌握本行业发展的方向和趋势。它对认清工作方向、理清思路、搞出高水平的工程设计具有现实意义，对工程建设单位的决策也同样具有参考意义。

       参考文献：
        [1] 魏晟晟  世界最大地下变电站探密2009
        [2]倪镭1，唐宏德2，曹林放2，叶军 上海城市地下变电站设计建设回顾与展望 2011
        [3]曹林放  城市地下变电站规划和展望 2002
 
        作者简介：
        范  伟(1973.5--)男，电气工程师,本科毕业，从事变电工程设计15年，从事改扩建变电工程设计200余项。在工程设计中不断总结自己的思想，并与该领域中的专家不断学习，在与同行及相关专业的工程技术人员不断交流中不断成长。