地下變電站設(shè)計(jì)與施工技術(shù)相關(guān)問(wèn)題

馮麗

（南昌興華電力設(shè)計(jì)咨詢有限公司，南昌330000）

1 引言

進(jìn)行地下變電站工程項(xiàng)目建設(shè)是適應(yīng)城市化建設(shè)的重要舉措，同時(shí)，也是滿足城市基本運(yùn)行、內(nèi)部設(shè)施工作需求的基礎(chǔ)。地下變電站作為城市系統(tǒng)的關(guān)鍵組成，對(duì)其設(shè)計(jì)和施工技術(shù)進(jìn)行深入研究與探討，有利于進(jìn)一步提高城市電力資源運(yùn)用水平，在節(jié)能降耗的同時(shí)，為城市的運(yùn)行、大眾的生活、生產(chǎn)等營(yíng)造理想的環(huán)境。因此，相關(guān)企業(yè)應(yīng)從地下變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性、節(jié)能性與便利性等方面出發(fā)，加大對(duì)地下變電站設(shè)計(jì)與施工技術(shù)相關(guān)問(wèn)題的研究力度，為城市建設(shè)提供更多幫助，加快城市發(fā)展。

2 工程概況介紹

此次研究的案例項(xiàng)目為全地下變電站項(xiàng)目。該項(xiàng)目中使用110 kV 配電裝置，戶內(nèi)安裝主變壓器以及10 kV 金屬鎧裝移開式開關(guān)柜。本站電氣設(shè)備按終期規(guī)模一次上齊，安裝50 MV·A 110/10.5 kV 有載調(diào)壓變壓器4 臺(tái)；110 kV 側(cè)終期進(jìn)出線4 回，采用單母線分段接線，本期進(jìn)出線2 回，采用單母線分段接線；10 kV 電氣設(shè)備按終期規(guī)模一次上齊，出線56 回，采用單母線八分段環(huán)形接線；主變壓器10 kV 側(cè)采用雙受電開關(guān)；安裝10 kV 電容器組8 組，其中，4 組3 000 kV·A，4組6 000 kV·A，每臺(tái)變壓器補(bǔ)償3 000 kV·A和6 000 kV·A 電容器各一組，均串12%電抗器。

該變電站為全戶內(nèi)無(wú)人值班、有人值守地下變電站，總建筑面積5 275 m2。變電站由1 棟變電樓和1 棟泵房組成，變電樓地下3 層，地上1 層，建筑面積約5 175 m2，建筑高度約5.95 m，建筑物室內(nèi)外高差0.45 m。泵房地上1 層，地下1層，建筑面積100 m2，室內(nèi)外高差0.30 m。泵房南側(cè)附設(shè)水容積為108 m3的消防水池。結(jié)合項(xiàng)目情況，進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工技術(shù)討論。

3 剖析地下變電站設(shè)計(jì)原則

對(duì)地下變電站設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，必須掌握地下變電站的設(shè)計(jì)原則，這是保證地下變電站設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量的前提條件。遵循地下變電站的設(shè)計(jì)原則是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證整體布置緊湊的基礎(chǔ)，可以以合理的投入對(duì)有限的建筑面積進(jìn)行充分利用，利用小型化設(shè)備實(shí)現(xiàn)地下變電站的正常運(yùn)行。與常規(guī)變電站相比，地下變電站的設(shè)計(jì)與建設(shè)形勢(shì)特殊，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，需要遵循以下原則：首先，如果周圍環(huán)境復(fù)雜，需要與其他建筑混合為一個(gè)整體。這個(gè)過(guò)程中，要秉持節(jié)約用地的原則，提高地下變電站的適應(yīng)性，所有建筑用地都要根據(jù)建筑情況適當(dāng)壓縮[1]。其次，在獨(dú)立建筑設(shè)計(jì)期間，要綜合考慮地下變電站的功能以及安全性，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)合理搭配。任何地下變電站的設(shè)計(jì)都必須遵循安全性原則，注意細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，尤其是消防工程方面，要做好防水設(shè)計(jì)，制訂詳細(xì)的通風(fēng)計(jì)劃，有效控制設(shè)計(jì)成本。除此之外，還要對(duì)運(yùn)輸成本以及維護(hù)等方面綜合考慮，保證設(shè)備性能與質(zhì)量[2]，嚴(yán)格遵循節(jié)能性等原則，為地下變電站合理設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備工作。

4 電氣設(shè)備運(yùn)輸安裝難點(diǎn)剖析

對(duì)于地下變電站施工，設(shè)備運(yùn)輸方面必須做到全面、到位，尤其從地上運(yùn)輸?shù)降叵掳惭b的過(guò)程。地下變電站設(shè)備安裝過(guò)程中，地下條件復(fù)雜，安裝難度較大。為了確保規(guī)定工期內(nèi)能夠順利完成安裝施工，及時(shí)完成濾油操作，隨后展開微水測(cè)試，確保設(shè)備指標(biāo)達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。由于設(shè)備安裝之前，需要在地面上存儲(chǔ)一段時(shí)間，使其長(zhǎng)期暴露在大氣環(huán)境中，增加了設(shè)備管理難度。安裝人員與管理人員需要實(shí)時(shí)檢測(cè)空氣狀態(tài)，隨后對(duì)設(shè)備暴露時(shí)間做出調(diào)整，若空氣相對(duì)濕度≤65%，則暴露時(shí)間需控制在≤16 h；若65%＜空氣相對(duì)濕度＜75%，暴露時(shí)間需控制在12～16 h。在設(shè)備的地下安裝環(huán)節(jié)，要提前完成與制造商代表溝通的工作，在質(zhì)檢人員保證設(shè)備沒(méi)有問(wèn)題的基礎(chǔ)上，由安裝人員嚴(yán)格按照安裝指導(dǎo)完成安裝。所有設(shè)備的安裝過(guò)程必須符合地下變電站建設(shè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時(shí)還要做好監(jiān)督工作。及時(shí)對(duì)變壓器的油箱、安裝現(xiàn)場(chǎng)等進(jìn)行清理，保證設(shè)備處于健康狀態(tài)。嚴(yán)格控制變電站開關(guān)安裝過(guò)程，及時(shí)觀察是否存在過(guò)熱或者卡澀等情況。尤其是斷路器的安裝中，應(yīng)做好應(yīng)對(duì)功能測(cè)試。電纜線方面需要對(duì)二次接線工作提高關(guān)注，制訂嚴(yán)格的電力電纜分層方案，保證變電站后期的正常運(yùn)行，避免電力電纜出現(xiàn)相互影響的現(xiàn)象。為確保地下變電站正常運(yùn)行，電纜線施工前期還要通過(guò)分層次、分類型的方式保證電力電纜安裝的有序進(jìn)行，將地下變電站運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)降到最低[4]。

5 地下變電站設(shè)計(jì)與施工的可行性研究

相較于常規(guī)變電站，地下變電站的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)更復(fù)雜。地下變電站與大眾生活息息相關(guān)，完善的設(shè)計(jì)與施工方案可以促使施工順利完成，保證地下變電站正常運(yùn)行[5]。地下變電站的施工期間，所有操作都必須以作業(yè)指導(dǎo)書為基礎(chǔ)，加大質(zhì)量檢驗(yàn)力度，保證所有施工項(xiàng)目符合質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范。不僅如此，地下變電站所涉及的電氣安裝等施工環(huán)節(jié)，要提前對(duì)施工人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，準(zhǔn)備好施工器具與變電站設(shè)備等，保證地下變電站施工作業(yè)有序進(jìn)行[6]。

5.1 科學(xué)應(yīng)用防輻射技術(shù)

在地下變電站的運(yùn)行過(guò)程中，由于運(yùn)行條件等因素的影響會(huì)產(chǎn)生電子煙霧，這種電子煙霧即大眾經(jīng)常提到的電磁輻射[7]。經(jīng)過(guò)國(guó)際衛(wèi)生組織的研究，地下變電站產(chǎn)生的電子煙霧會(huì)對(duì)人類健康產(chǎn)生明顯影響，因此，將其列為可疑致癌物。尤其是老人、兒童，抵抗力弱，極易受到電磁輻射的侵害[8]。在地下變電站的設(shè)計(jì)與施工期間，必須采取科學(xué)的防輻射措施，打造更安全的地下變電站防護(hù)罩，保證周圍居民不會(huì)受到影響。

5.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，具體包括基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、墻板設(shè)計(jì)以及頂蓋設(shè)計(jì)等。

1）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)埋深進(jìn)行精確計(jì)算。其中，沉降量計(jì)算是重要內(nèi)容，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、沉降變形、地基處理方式等都需要參考沉降量完成設(shè)計(jì)。根據(jù)沉降計(jì)算要求，綜合土在回彈以及壓縮過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力變化，得到準(zhǔn)確的沉降數(shù)值。同時(shí)，要重視基礎(chǔ)底板的抗浮設(shè)計(jì)。結(jié)合地下變電站的結(jié)構(gòu)荷載、地基情況確定筏形板厚度[9]。根據(jù)上述已知條件，對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的參數(shù)加以確定。

2）地下變電站的墻板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度較大，必須對(duì)墻體變形量，豎向以及水平等荷載進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量、計(jì)算，結(jié)合地下變電站施工過(guò)程分析邊界條件，及時(shí)完成墻板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3）頂蓋設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)參考樓蓋結(jié)構(gòu)，采用預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，主要施工方法為明挖法，根據(jù)實(shí)際情況的不同，還會(huì)應(yīng)用蓋挖法。

4）為了有效減少變形縫，若地下變電站存在沉降不均等現(xiàn)象，可以設(shè)計(jì)施工縫[10]，及時(shí)采取有效的地基加固處理措施，減小地基沉降。考慮到地下變電站主體結(jié)構(gòu)會(huì)面臨明顯的溫差變化，可適當(dāng)對(duì)溫度伸縮縫間距進(jìn)行調(diào)整，有效控制施工中與后期運(yùn)行中可能出現(xiàn)的溫差變化。

5.3 防水方面的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

防水是地下變電站設(shè)計(jì)與施工必須關(guān)注的焦點(diǎn)。由于地下施工環(huán)境特殊，在增加防水難度的同時(shí)，對(duì)地下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也提出了更高的要求。在這種情況下，順利開展防水設(shè)計(jì)工作之前，應(yīng)及時(shí)總結(jié)地下變電站防水設(shè)計(jì)與施工的特點(diǎn)。

地下變電站的防水設(shè)計(jì)必須能夠發(fā)揮長(zhǎng)期的防護(hù)作用，在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，要注意以下要點(diǎn)：（1）對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，避免出現(xiàn)室內(nèi)滲透。同時(shí)展開結(jié)構(gòu)施工與防水處理，科學(xué)應(yīng)對(duì)交叉作業(yè)的復(fù)雜性[11]。（2）地下變電站的空間相對(duì)較小，若遇到特殊天氣（如暴雨）導(dǎo)致地下水位發(fā)生變化，防水構(gòu)造的壓力會(huì)明顯增加。因此，進(jìn)行防水設(shè)計(jì)之前，必須對(duì)天氣特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的了解，同時(shí)，根據(jù)地下變電站防水等級(jí)的要求，克服空間狹小的困難，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地下水位變化，做好防水預(yù)處理工作。（3）防水設(shè)計(jì)中，還要對(duì)地下水的腐蝕性進(jìn)行綜合考慮。地下水中的有害物質(zhì)對(duì)建筑材料產(chǎn)生腐蝕作用，加快建筑材料的老化速度，降低地下變電站的安全性、穩(wěn)定性以及耐久性。（4）地下變電站所有結(jié)構(gòu)都必須做好抗裂處理，將出現(xiàn)滲漏裂縫的可能性降到最低。（5）選擇性能優(yōu)越的防水材料，嚴(yán)格控制地下變電站防水材料的選擇與應(yīng)用，主體結(jié)構(gòu)混凝土材料的質(zhì)量和配合比等，都需要符合施工執(zhí)行規(guī)范[12]，為結(jié)構(gòu)打造理想的防腐層。（6）對(duì)于出入口以及預(yù)埋件、接縫等特殊位置，要加大防水處理力度。（7）隱蔽工程方面，嚴(yán)格地進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，及時(shí)檢查是否存在滲漏現(xiàn)象，一旦發(fā)現(xiàn)滲漏問(wèn)題，要及時(shí)分析原因并制訂處理方案。按照先高后低的地下結(jié)構(gòu)施工順序，確保所有施工操作有序完成。

5.4 積極引進(jìn)新的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

地下變電站設(shè)計(jì)與施工中，智能化元素越來(lái)越多，固守成規(guī)必然會(huì)影響地下變電站的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量，需要根據(jù)地下變電站項(xiàng)目的要求及時(shí)引進(jìn)新的技術(shù)，使地下變電站具有智能化的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行與監(jiān)測(cè)，以及數(shù)字化的管理控制模式，從而提高地下變電站的運(yùn)行效率。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)地下變電站設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行相關(guān)研究可以發(fā)現(xiàn)，為了有效協(xié)調(diào)城市規(guī)劃與空間設(shè)計(jì)，建設(shè)地下變電站是必然趨勢(shì)。在地下變電站的設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中，必須明確各項(xiàng)原則與要點(diǎn)，科學(xué)應(yīng)用新技術(shù)，保證地下變電站的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量，充分發(fā)揮地下變電站對(duì)社會(huì)的作用。