МИРОВОЙ
ОПЫТ
176
э
л
е
к
т
р
о
с
н
а
б
ж
е
н
и
е
м
е
г
а
п
о
л
и
с
о
в
электроснабжение мегаполисов
ВВЕДЕНИЕ
Современные
крупные
города
и
мегаполисы
являются
центрами
научного
,
технического
и
куль
-
турного
прогресса
.
Численность
населения
и
территории
городов
непрерывно
увеличиваются
.
Го
-
родская
инфраструктура
дости
-
гает
пределов
в
росте
,
поэтому
повышение
её
эффективности
является
основной
задачей
для
устойчивого
развития
города
.
В
настоящее
время
для
полно
-
ценной
жизни
горожан
требуются
адекватные
условия
,
которые
всё
больше
зависят
от
технологических
решений
.
Технологии
современно
-
го
города
решают
актуальные
про
-
блемы
в
различных
сферах
,
в
том
числе
и
в
электроснабжении
.
Развитие
мегаполисов
харак
-
теризуется
высокой
плотностью
застройки
,
стеснёнными
условия
-
ми
для
прокладки
линий
электро
-
передачи
и
выбора
площадок
под
подстанции
.
Наряду
с
перспек
-
тивами
роста
нагрузок
,
требова
-
ниями
к
качеству
электроэнергии
и
надёжности
электроснабжения
потребителей
определяющими
факторами
при
развитии
систем
электроснабжения
городов
яв
-
ляются
также
экологические
тре
-
бования
к
электроустановкам
,
требования
технической
эстетич
-
ности
и
их
компактности
.
Для
соблюдения
этих
требо
-
ваний
с
учётом
ограниченности
территории
под
застройку
в
мега
-
полисах
во
всём
мире
применя
-
ются
новые
технические
решения
по
построению
систем
электро
-
снабжения
.
Одним
из
возможных
решений
в
электроснабжении
со
-
временных
городов
является
соо
-
ружение
подстанций
в
подземном
исполнении
.
Традиционно
при
сооружении
подстанции
подразумевается
её
наземное
исполнение
.
При
этом
подстанция
может
быть
как
откры
-
той
(
открытая
установка
трансфор
-
маторов
,
применение
открытых
распределительных
устройств
),
так
и
закрытой
.
В
связи
с
ограничен
-
ностью
территорий
в
современ
-
ных
крупных
городах
сооружают
-
ся
подстанции
только
в
закрытом
исполнении
.
При
этом
всё
чаще
используется
элегазовое
оборудо
-
вание
,
что
позволяет
значительно
сократить
занимаемую
подстанци
-
ей
площадь
.
МИРОВОЙ
И
ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ
ОПЫТ
СООРУЖЕНИЯ
ПОДЗЕМНЫХ
ПОДСТАНЦИЙ
В
Японии
,
Австралии
,
Швейца
-
рии
,
США
и
других
странах
в
ме
-
гаполисах
реализованы
проекты
полностью
герметизированных
и
автоматизированных
компактных
подземных
необслуживаемых
подстанций
с
напряжением
66—
330
кВ
и
элегазовой
изоляцией
.
Эти
подстанции
являются
пожа
-
робезопасными
и
располагаются
под
землей
,
что
значительно
со
-
кращает
объёмы
используемой
земли
и
даёт
возможность
возве
-
дения
над
подстанциями
много
-
этажных
зданий
,
зон
отдыха
горо
-
жан
или
объектов
сферы
услуг
.
Приведём
несколько
приме
-
ров
подземных
подстанций
:
•
подстанция
в
городе
Анахайм
(
США
,
Калифорния
)
размеще
-
на
под
городским
парком
Руз
-
вельт
(
рис
. 1).
На
подстанции
установлены
два
трансфор
-
матора
мощностью
56
МВА
напряжением
132/11
кВ
и
8
элегазовых
выключателей
[2];
•
подстанция
Haymarket 330/
110
кВ
в
Сиднее
,
являющаяся
частью
торгового
комплекса
(
рис
. 2).
Эта
узловая
в
город
-
ской
системе
электроснабже
-
ния
подстанция
построена
на
ограниченной
территории
на
нескольких
этажах
,
большин
-
ство
из
которых
расположены
под
землей
[2];
•
крупнейшая
и
одна
из
первых
в
мире
подземная
подстанция
500
кВ
Shin Toyosu
в
центре
Токио
(
рис
. 3).
Подстанция
рас
-
положена
на
пяти
этажах
,
толь
-
ко
один
из
которых
над
зем
-
лей
.
На
ней
установлены
два
трансформатора
мощностью
по
1500
МВА
и
10
элегазовых
выключателей
на
напряжение
500
и
275
кВ
[3];
•
подстанция
Breitfeld,
рас
-
положенная
на
двух
подзем
-
ных
этажах
под
спортивной
ареной
St.Gallen,
Швейцария
(
рис
. 4).
Мощность
подстан
-
ции
— 50
МВА
[2].
Целесообразность
сооружения в городах
подземных подстанций
Светлана АКЧУРИНА, ассистент,
Галактион ШВЕДОВ, доцент,
кафедра «Электроэнергетические системы», НИУ «МЭИ»
177
№
6 (21),
ноябрь
–
декабрь
, 2013
Стремление
к
экономии
про
-
странства
,
усовершенствованию
применяемого
оборудования
име
-
ет
место
и
в
нашей
стране
.
Так
,
в
Москве
всё
чаще
применяются
нетрадиционные
подходы
к
проек
-
тированию
объектов
электроснаб
-
жения
.
Например
,
для
обеспече
-
ния
электроснабжения
ледового
дворца
в
Строгино
была
сооруже
-
на
подземная
подстанция
10
кВ
с
двумя
силовыми
трансформато
-
рами
мощностью
1 250
кВА
каж
-
дый
.
Также
для
электроснабжения
объектов
научного
инновационно
-
го
центра
«
Сколково
»
сооружены
две
подземные
подстанции
220/
20
кВ
«
Сколково
»
и
«
Союз
».
На
обе
-
их
подстанциях
установлены
по
два
трансформатора
220/20
кВ
мощностью
63
МВА
.
Подстанция
«
Сколково
»
располагается
на
трёх
этажах
под
землёй
,
подстанция
«
Союз
»
располагается
в
подзем
-
ной
части
офисного
здания
.
Также
в
ближайшее
время
ОАО
«
ОЭК
»
начнёт
строительство
подземной
подстанции
с
элегазовыми
транс
-
форматорами
по
125
МВА
,
диспет
-
черское
наименование
которой
«
Минская
» [7].
Рис
. 1.
Внешний
вид
,
план
парка
со
схемой
подстанции
в
городе
Анахайм
(
США
,
Калифорния
)
Рис
. 2.
Внешний
вид
подстанции
Haymarket,
Сидней
Рис
. 4.
Внешний
вид
оборудования
подстанции
AFG Arena St.Gallen,
Швейцария
Рис
. 3.
Внешний
вид
подстанции
Shin
Toyosu
в
Токио
(
проект
и
реальный
)
МИРОВОЙ
ОПЫТ
178
ТРЕБОВАНИЯ
К
ПОДЗЕМНЫМ
ПОДСТАНЦИЯМ
На
стадии
проектирования
под
-
земной
подстанции
предъявляются
специфические
требования
(
также
должны
быть
применены
меры
по
их
соблюдению
),
такие
как
[1]:
•
пожаробезопасность
(
разделе
-
ние
оборудования
по
разным
секциям
в
разных
помещениях
,
использование
современного
безмасляного
оборудования
,
современных
систем
пожароту
-
шения
и
т
.
п
.);
•
шумоизоляция
(
использование
звукопоглощающих
устройств
и
конструкций
,
соответствующее
расположение
оборудования
—
источников
шума
);
•
не
превышать
допустимый
уро
-
вень
вибрации
(
установка
антиви
-
брационных
прокладок
под
обо
-
рудование
—
источник
вибрации
);
•
не
превышать
допустимый
уровень
магнитного
излучения
(
установка
экранов
);
•
защита
от
наводнений
и
превы
-
шения
уровня
подземных
вод
(
установка
водонепроницаемых
панелей
,
заграждений
и
кон
-
струкций
);
•
возможность
круглосуточного
доступа
и
входа
в
помещения
подстанции
для
проведения
ремонтных
работ
,
замены
обо
-
рудования
и
т
.
п
.;
•
обеспечение
достаточной
свободной
площади
рядом
с
подстанцией
для
подъезда
и
раз
-
мещения
средств
для
транспор
-
тировки
,
ремонта
и
техническо
-
го
обслуживания
оборудования
;
•
эффективное
использование
подземного
пространства
(
при
-
менение
компактного
оборудо
-
вания
)
и
т
.
д
.
Всё
это
значительно
увеличива
-
ет
стоимость
сооружения
подстан
-
ций
под
землей
.
Пока
не
существует
типовых
проектов
подземных
подстанций
,
поэтому
сооружение
подземной
трансформаторной
подстанции
—
это
дорогостоящее
индивидуальное
решение
.
Но
в
то
же
время
подзем
-
ные
подстанции
не
требуют
для
их
сооружения
отчуждения
дорогой
в
условиях
города
земли
,
не
изменяют
внешний
вид
района
и
способствуют
улучшению
экологической
обстанов
-
ки
за
счёт
возможности
организации
зелёных
территорий
над
ними
.
ТЕХНИКО
-
ЭКОНОМИЧЕСКОЕ
ОБОСНОВАНИЕ
СООРУЖЕНИЯ
ПОДЗЕМНЫХ
ПОДСТАНЦИЙ
При
технико
-
экономическом
обосновании
тех
или
иных
кон
-
структивных
решений
по
объектам
и
схемам
электроснабжения
зна
-
чительное
влияние
на
результаты
расчётов
может
оказать
экономиче
-
ская
оценка
территории
,
на
которой
планируется
сооружение
объекта
,
зависящая
от
её
хозяйственной
зна
-
чимости
и
значительно
различаю
-
щаяся
у
земель
,
предназначенных
или
уже
используемых
,
например
,
для
городской
застройки
,
и
у
земель
сельскохозяйственного
назначе
-
ния
.
В
настоящее
время
в
России
результатом
оценки
значимости
территорий
является
кадастровая
стоимость
земель
.
В
зависимости
от
характера
сооружаемого
объекта
территория
может
полностью
изыматься
из
ис
-
пользования
другими
отраслями
либо
такое
использование
суще
-
ственно
ограничивается
.
Полно
-
стью
изымается
территория
,
на
-
пример
,
зданием
электростанции
или
подстанции
,
фундаментом
опо
-
ры
воздушных
линий
,
каналом
или
коллектором
кабельной
линии
вы
-
сокого
напряжения
и
др
.
Очевид
-
но
,
что
в
этом
случае
изымаемая
территория
полностью
утрачивает
свою
первоначальную
стоимость
,
что
и
должно
учитываться
в
технико
-
экономических
расчётах
[9].
Рассмотрим
технико
-
экономи
-
ческие
условия
целесообразности
сооружения
подземных
подстанций
в
городах
на
основе
сопоставления
дисконтированных
затрат
на
соору
-
жение
и
эксплуатацию
надземной
и
подземной
подстанций
.
Сооружение
подземной
подстан
-
ции
будет
оправдано
,
если
дисконти
-
рованные
затраты
на
её
сооружение
З
подз
не
будут
превосходить
затраты
на
сооружение
обычных
наземных
подстанций
З
надз
[4],
то
есть
З
подз
≤
З
надз
или
З
подз
–
З
надз
≤
0.
(1)
В
отличие
от
подземной
в
вы
-
ражение
дисконтированных
затрат
для
надземной
подстанции
З
надз
до
-
бавляется
величина
ежегодных
из
-
держек
на
аренду
земельного
участ
-
ка
под
территорию
подстанции
И
арен
.
Таким
образом
,
разница
в
затратах
на
сооружение
и
эксплуатацию
над
-
земной
и
подземной
подстанций
включает
в
себя
составляющую
,
связанную
с
увеличением
стоимо
-
сти
подстанции
при
сооружении
её
в
подземном
исполнении
,
и
состав
-
ляющую
издержек
на
аренду
терри
-
тории
под
подстанцию
при
сооруже
-
нии
её
в
наземном
исполнении
З
подз
–
З
надз
=
К
надз
•(k–1)–
И
арен
•
В
экз
, (2)
где
k=
К
подз
/
К
надз
—
отношение
стоимости
сооружения
подземной
подстанции
к
стоимости
сооружения
надземной
подстанции
,
В
экв
—
экви
-
валентный
множитель
,
включаю
-
щий
дисконтирующие
коэффициен
-
ты
за
расчётный
период
20
лет
.
Ежегодные
издержки
на
аренду
земли
под
территорию
подстанции
определяются
как
произведение
соответствующей
арендной
платы
С
арен
на
площадь
,
занимаемую
тер
-
риторией
подстанции
F
ПС
:
И
арен
=
С
арен
• F
ПС
.
(3)
Из
выражения
(1)
с
учётом
(2)
и
(3)
получаем
условие
,
опреде
-
ляющее
,
при
каком
соотношении
стоимости
сооружения
подземной
и
надземной
подстанций
и
арендной
платы
за
земельный
участок
,
зани
-
маемый
надземной
подстанцией
,
целесообразно
сооружение
подзем
-
ной
подстанции
:
.
(4)
Площадь
,
занимаемая
наземны
-
ми
подстанциями
с
современным
комплектным
элегазовым
оборудо
-
ванием
,
составляет
от
0,5
до
3,5
га
.
Согласно
выражению
(4),
получа
-
ем
условия
экономической
целесо
-
образности
сооружения
подземных
подстанций
110—220
кВ
(
рис
. 5).
В
настоящее
время
стоимость
со
-
оружения
подстанции
в
подземном
исполнении
превышает
стоимость
сооружения
подстанции
в
назем
-
ном
исполнении
не
менее
чем
в
1,5
раза
.
Таким
образом
,
как
видно
из
рис
. 3,
вариант
сооружения
подзем
-
ной
подстанции
будет
экономически
целесообразным
при
значениях
арендной
платы
за
земельные
участ
-
ки
под
объекты
электроэнергетики
,
превышающей
25
тыс
.
руб
/
м
2
в
год
.
Согласно
[6, 8]
для
крупных
горо
-
дов
РФ
предельная
ставка
арендной
платы
в
отношении
земельных
участ
-
ков
,
находящихся
в
собственности
РФ
и
предоставленных
(
занятых
)
для
размещения
объектов
электроэнер
-
гетики
(
за
исключением
генерирую
-
щих
мощностей
),
установлена
в
раз
-
мере
1,5%
от
кадастровой
стоимости
и
находится
в
диапазоне
от
2
до
179
№
6 (21),
ноябрь
–
декабрь
, 2013
28,5
руб
./
м
2
.
В
частности
,
для
Мо
-
сквы
эта
величина
составляет
28,48
руб
./
м
2
.
Следовательно
,
в
на
-
стоящее
время
сооружение
подзем
-
ных
подстанций
в
России
экономи
-
чески
нецелесообразно
.
ПЕРСПЕКТИВЫ
ЭКОНОМИЧЕСКОЙ
ПРИВЛЕКАТЕЛЬНОСТИ
ПОДЗЕМНЫХ
ПОДСТАНЦИЙ
В
настоящее
время
проблемы
отчуждения
земель
для
размеще
-
ния
энергетических
объектов
,
осо
-
бенно
в
промышленно
развитых
странах
с
высокой
плотностью
населения
,
связаны
с
большими
трудностями
из
-
за
экономических
,
социально
-
экологических
факторов
и
факторов
охраны
окружающей
среды
,
здоровья
и
безопасности
на
-
селения
и
общественного
мнения
.
Планировка
и
застройка
селитеб
-
ной
территории
городов
произво
-
дится
с
учётом
создания
наиболее
благоприятных
условий
для
быта
и
отдыха
населения
в
зависимости
от
особенностей
окружающей
природ
-
ной
среды
и
местных
климатиче
-
ских
условий
.
Появление
работаю
-
щего
оборудования
на
территории
города
связано
с
отчуждением
зе
-
мель
под
объекты
системы
электро
-
снабжения
,
которая
по
санитарным
нормам
не
может
использоваться
в
городском
хозяйстве
.
Сооружение
подстанций
в
подземном
исполне
-
нии
помогает
решить
эти
проблемы
и
с
пользой
для
города
использо
-
вать
освободившуюся
территорию
,
размещая
на
ней
коммерческие
или
социально
значимые
объекты
,
зоны
отдыха
,
спортивные
и
детские
площадки
и
т
.
д
.
Однако
с
экономической
точки
зрения
сооружение
подземных
под
-
станций
целесообразно
только
при
высоких
значениях
арендной
платы
за
землю
под
объекты
электроэнер
-
гетики
.
Значение
арендной
платы
в
России
рассчитывается
из
када
-
стровой
стоимости
земли
и
имеет
значения
на
порядки
меньшие
,
чем
полученные
значения
(
см
.
рис
. 5).
Одним
из
показателей
эффек
-
тивного
использования
земельных
ресурсов
является
приближение
кадастровой
стоимости
к
рыночной
[5].
Если
бы
кадастровая
стоимость
определялась
рыночной
стоимостью
земли
,
то
значение
арендной
пла
-
ты
за
землю
под
объекты
электроэ
-
нергетики
было
бы
гораздо
выше
.
В
таком
случае
затраты
на
сооруже
-
ние
более
дорогих
подстанций
под
землей
компенсируется
отсутствием
затрат
на
аренду
земли
под
подстан
-
цию
в
подземном
исполнении
.
На
участке
земли
над
подзем
-
ной
подстанцией
можно
разместить
спортивные
учреждения
,
городские
парки
,
торговые
или
офисные
цен
-
тры
(
примеры
на
рис
. 1—4).
Такой
вариант
использования
земельных
ресурсов
в
городе
обеспечивает
большую
эффективность
,
то
есть
по
-
зволяет
выгодно
использовать
огра
-
ниченную
в
условиях
мегаполисов
территорию
.
ЛИТЕРАТУРА
1. Nakajima H., Sato T., Watanabe
T. «Megacity» underground sub-
station technical requirements &
implementation experiences //
B3_105_2010.CIGRE 2010.
2. Strassburger B., Glaubitz P. Mod-
ern Subterranean Substations
in GIS Technology — Challenges
and Opportunities in Managing
Demographic Change and Infra-
structure Requirements // POW-
ER-GEN Middle East 2009 (Sie-
mens).
3.
Алексеев
Б
.
А
.
Подстанции
глу
-
бокого
ввода
//
Энергоэксперт
,
2009,
№
1,
с
. 92—97.
4.
Короткевич
М
.
А
.,
Махмуд
М
.
Технико
-
экономическое
обосно
-
вание
целесообразности
соору
-
жения
подземных
трансформа
-
торных
подстанций
в
городской
электрической
сети
//
Изве
-
стия
ВУЗов
,
Энергетика
, 1997,
№
3—4,
с
. 17—22.
5.
Львов
Д
.
С
.,
Медведева
О
.
Е
.,
Микерин
Г
.
И
.,
Смоляк
С
.
А
.
Ка
-
дастровая
стоимость
—
чем
это
грозит
Москве
? //
Экологиче
-
ское
право
.
Юридический
фа
-
культет
МГУ
, 2006,
№
5.
6.
Приказ
Минэкономразвития
РФ
от
22.09.2011 N 507 «
Об
утверж
-
дении
ставок
арендной
платы
в
отношении
земельных
участ
-
ков
,
находящихся
в
собствен
-
ности
Российской
Федерации
и
предоставленных
(
занятых
)
для
размещения
объектов
электро
-
энергетики
(
за
исключением
ге
-
нерирующих
мощностей
)».
7.
Ливинский
П
.
Без
повсемест
-
ного
перехода
на
напряжение
20
кВ
Москва
просто
«
задохнёт
-
ся
»
в
своих
сетях
. //
Энергоэк
-
сперт
,
№
2, 2012,
с
. 26—27.
8.
Постановление
Правитель
-
ства
Российской
Федерации
от
16
июля
2009
г
.
№
582 «
Об
основных
принципах
определе
-
ния
арендной
платы
при
аренде
земельных
участков
,
находя
-
щихся
в
государственной
или
муниципальной
собственности
,
и
о
правилах
определения
раз
-
мера
арендной
платы
,
а
также
порядка
,
условий
и
сроков
вне
-
сения
арендной
платы
за
земли
,
находящиеся
в
собственности
Российской
Федерации
».
9.
Цирель
Я
.
А
.
Учет
ценности
зем
-
ли
при
выборе
варианта
линий
электропередачи
//
Электри
-
ческие
станции
,
№
6, 1987,
с
. 57—59.
Рис
. 5.
Номограмма
экономической
целесообразности
сооружения
подземных
подстанций
Область
экономической
целесообразности
сооружения
подстанции
в
наземном
исполнении
k ,
отн
.
ед
.
Арендная
стоимость
земли
,
руб
./(
м
2
•
год
)
Область
экономической
целесообразности
сооружения
подземной
подстанции
2000
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
12000
22000
32000
42000
Оригинал статьи: Целесообразность сооружения в городах подземных подстанций
Современные крупные города и мегаполисы являются центрами научного, технического и культурного прогресса. Численность населения и территории городов непрерывно увеличиваются. Городская инфраструктура достигает пределов в росте, поэтому повышение её эффективности является основной задачей для устойчивого развития города. В настоящее время для полноценной жизни горожан требуются адекватные условия, которые всё больше зависят от технологических решений. Технологии современного города решают актуальные проблемы в различных сферах, в том числе и в электроснабжении.
