110 kV地下變電站土建維護費用分析

陳 博，陸晶姍，楊云飛，陳 悅

(1.國網(wǎng)上海市電力公司經(jīng)濟技術研究院，上海 200122，2.上海合澤電力工程設計咨詢有限公司，上海 200433)

地下變電站建設解決了用地緊張、站址難覓以及不影響市容等問題。但地下變電站造價高，由于處于特殊的地下環(huán)境，遭受著采光、通風、潮濕易腐蝕、防火、防滲漏等問題，給運行、設備檢修等帶來不便，造成運維成本高昂。從上海市已建投運的地下變電站運行情況來看，部分變電站出現(xiàn)了地下水滲漏的嚴重問題，每年均需投入大筆的維護費用。為了確保今后地下變電站建設運維成本可控，有必要開展地下變電站的技改項目分析，為今后地下變電站的建設決策提供依據(jù)。

1 項目選擇

110 kV MZ變電站2009年投運，2020年實施一次、二次及廠端自動化設備改造，可研估算費用為1 999.76萬元。該項目改造內容最為全面，涉及金額最大，對其進行具體分析。

與常規(guī)站改造差異。在該項目中，與常規(guī)站改造差異的地方在于土建部分和通風系統(tǒng)改造。土建改造，在墻體、運輸門、疏散門、二次屏柜基礎、防靜電架空地板、吊頂、電纜橋架及排水溝改造等方面工作量明顯大于常規(guī)站。通風系統(tǒng)中，計算所需的機械通風量及通風面積遠大于常規(guī)站，因此設備配置高，改造成本大。

2 工程現(xiàn)狀

110 kV MZ變電站現(xiàn)有2臺40 MVA主變，110/10 kV電壓等級，3號主變緩建，10 kV III段設備由10 kVI(1)-III(2)和10 kVII(2)-III(1)分段開關帶。110 kV側接線采用環(huán)進環(huán)出支接變壓器接線，共6回110 kV線路，10 kV側為單母線六分段，出線36回，10 kV為中性點經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)，安裝10 kV無功補償裝置三組，每組均由3 000 kvar電容器及±3 000 kvar SVG組成。

110 kV MZ變電站于2009年12月投運，該站1號、2號主變壓器采用保定保菱變壓器有限公司SF6氣體絕緣變壓器，變壓器采用分體水冷冷卻方式，預留3號主變?yōu)橐惑w式蒸發(fā)冷卻型變壓器。110 kV配電裝置采用新東北電氣(沈陽)高壓開關有限公司的ZF-126(L)/T3150-40型110 kVGIS設備，GIS采用電子式電壓互感器和光纖電子式電流互感器。10 kV配電裝置采用上海南華蘭陵電氣有限公司NXPLUS_C型C-GIS設備，10kVC-GIS柜內安裝。

3 土建部分改造

110 kV MZ變電站處于黃浦區(qū)，地上部分為空間鋼架結構，地下為三層混凝土結構，本次改造不改動主體結構。本工程土建部分主要工作為配合更換電氣設備，進行相應設備基礎改造及部分換新工作,土建部分本項目改造為93.53萬元。

(1)改造繼保控制室，改造位于-7.200 m 層原演示廳位置，將原展示廳內設施拆除，改為繼保控制室，重新布置墻體、運輸門、疏散門、二次屏柜基礎、防靜電架空地板、吊頂?shù)取?/p>

(2)拆除風井中的百葉，待設備運輸完成后恢復。

(3)110 kV開關室下面及主變電纜層的排水溝的鋼格柵需換新。

(4)空調機房的門、3 號主變室的門、GIS 室的小門、地面東側的進出口小門及2號主變室隔壁的備品間的門拆除換新。

(5)110 GIS室的靠外墻的內墻面磚重新貼。

(6)2號主變室隔壁的備品間磚墻拆除重砌。

(7)新建散熱器室基礎改造，散熱器基礎位于0 m層，采用肋梁加筏板基礎，基礎施工完成后對局部損壞的地面及墻面進行修復。

(8)1號主變室及2號主變室頂板開洞并采取相應的加固措施，對局部損壞的樓板、地面等進行修復。

3.1 ±0 m 層改造內容

(1)新建散熱器室基礎改造，散熱器基礎位于0 m層，在變電站頂板上植筋做散熱器基礎，基礎施工完成后對局部損壞的樓板及墻面進行修復。

(2)更換地面東側的進出口小門。

(3)1號主變室及2號主變室頂板開洞，開孔位置盡量避開梁柱。對局部損壞的樓板、地面及防水等進行修復。

(4)二層水箱拆除后，對無用的管道井進行封堵。

(5)鋼梁下增設吊鉤3個，單個吊重2 t。

(6)拆除散熱器室幕墻玻璃，外墻加門。

3.2 -7.200 m 層改造內容

(1)3 號主變室更換防火門。

(2)繼電控制室重做架空靜電地板。

(3)將展示廳內設施拆除，改為繼保控制室，重新布置墻體、運輸門、疏散門、二次屏柜基礎、防靜電架空地板、吊頂?shù)取?/p>

(4)拆除風井百葉，待設備運輸完成后恢復。

3.3 -13.000 m 層改造內容

(1)無功補償裝置室設備基礎改造，將原1至3號無功補償裝置室內SVG部分地面及埋件鑿除，按更換的SVG裝置的設備尺寸，植筋做預埋鋼板；施工完成后對地面、墻面進行修復。

(2)110 GIS 室靠外墻的內墻面磚重新貼。

(3)更換110 GIS室的小門。

3.4 -17.000 m層改造內容

(1)110 kV開關室下面及主變電纜層的排水溝的鋼格柵需換新。

(2)2號主變室隔壁的備品間的門拆除換新，重砌隔墻。

(3)空調機房更換門。

4 通風系統(tǒng)改造

因原MZ變電站空調系統(tǒng)不僅針對電氣設備間還考慮了與世博期間參觀人流的結合，采用的是冰蓄冷、地源熱泵及余熱回收這3套水系統(tǒng)的結合，在實際運行使用中如果仍采用原水系統(tǒng)，運行成本較高，設備維護工作量大，因此在本次改造過程中對空調系統(tǒng)也進行同步改造。

本次改造各設備間均采用多聯(lián)空調形式。空調改造范圍涉及原繼保室及擴大后的繼保室空間、原10 kV開關室。10 kV開關室設1臺額定制冷量40 kW制熱45 kW的外機，5臺8 kW四面出風內機；原繼保室設1臺額定制冷量22.4 kW制熱25 kW的外機，4臺5.6 kW四面出風內機；新增控制室即原演示廳，設1臺額定制冷量28 kW制熱31.5 kW的外機，4臺7.1 kW四面出風內機。

110 kV MZ變電站改造將涉及地面主變散熱器部分。新安裝的主變散熱器位于地面一層散熱器室內，散熱器室為原站內水泵房、消防控制室等房間，散熱器室設屋頂，兩面外墻設置為多孔格柵。由變壓器設備廠商所提供的資料，每臺散熱器設備釋放的設備余熱量為152 kW。若采用機械通風方式排除該余熱，經(jīng)計算所需的機械通風量約為57 000 m3/h，自然進風的通風凈面積約為15.9 m2。現(xiàn)散熱器室兩面外墻為多孔格柵，格柵總面積約為56 m2，按功率40%計算，通風凈面積可達22.4 m2，滿足進風凈面積要求。由于散熱器室內墻內部走道空間3.5 m以上區(qū)域設有橋架設備，無法在該區(qū)域安裝水平風管排風。散熱器室內側已無空間安裝風機。若考慮機械排風方式散熱，則需在每臺散熱器上方再增設不小于6 m×4 m的設備層作為散熱器排風機房，風機可考慮安裝三臺HTFC型柜式離心風機，每臺HTFC型柜式離心風機均采用雙速型，高速風量為21 160 m3/h，低速風量為14 430 m3/h，在主變負載率不高時可僅為低速運行，降低通風系統(tǒng)的能耗以及噪聲影響。每臺風機尺寸不超過1 700(長)×1 510(寬)×1 200(高)。排風機房內敷設多孔吸聲結構，6臺HTFC型柜式離心風機均安裝在排風機房內，可有效隔絕其噪聲。

經(jīng)業(yè)主方建議與要求，散熱器室采用另一種通風散熱方案：在散熱器設備本體靠近外墻格柵區(qū)域上空吊裝風機，風機吸風口外接風管后在散熱器上方跨越延伸至內墻側，并開設不銹鋼網(wǎng)吸風口。風機排風口外接小段風管至外墻格柵處將室內熱氣流排至室外。由于散熱器設備本體與外墻之間僅有1 m寬，因尺寸限制所吊裝的風機僅能采用壁式軸流風機，根據(jù)風量需配置6臺，每臺風量約為20 000 m3/h，單臺風機運行噪聲值達到78 dB(A)。風機出口管段長度有限，已無法安裝風管消聲器設備，且外墻格柵無法阻擋風機運行時所產(chǎn)生的噪聲。距離散熱器室外墻約10 m處即為本站站址圍墻，該方案將會對本站廠界處的聲環(huán)境造成巨大影響，6臺風機所運行時發(fā)出的噪聲值會造成廠界處噪聲大幅超過環(huán)保部門的要求(噪聲2類區(qū)，晝間不超過60 dB(A)，夜間不超過50 dB(A))。生產(chǎn)及輔助設施維護費用見表1。

表1 生產(chǎn)及輔助設施維護費用

綜合環(huán)境清掃、照明維護、房屋設施維護、抗?jié)B防潮防澇、消防維護、采暖通風空氣調節(jié)、生產(chǎn)及輔助設施維護7個方面，110 kV地下變電站年運維費用為46.2萬元，常規(guī)站位31.1萬元，高出50%。110 kV地下變電站與常規(guī)站日常運維費用對比如表2所示。

表2 110 kV地下變電站與常規(guī)站日常運維費用對比

通風設備、空調設備購買費用為34.4萬元，共計127.93萬元。

5 結語

本文通過對典型地下變電站改造項目進行分析，得到地下變電站設備改造與常規(guī)站改造差異的地方在于土建部分和通風系統(tǒng)改造。土建改造在墻體、運輸門、疏散門、二次屏柜基礎、防靜電架空地板、吊頂、電纜橋架及排水溝改造等方面工作量明顯大于常規(guī)站。通風系統(tǒng)改造計算所需的機械通風量及通風面積遠大于常規(guī)站，因此設備配置高，改造成本大。土建部分改造與通風系統(tǒng)改造兩項高于常規(guī)站約100萬元。