地下變電站設計與施工技術相關問題

馮麗

（南昌興華電力設計咨詢有限公司，南昌330000）

1 引言

進行地下變電站工程項目建設是適應城市化建設的重要舉措，同時，也是滿足城市基本運行、內部設施工作需求的基礎。地下變電站作為城市系統的關鍵組成，對其設計和施工技術進行深入研究與探討，有利于進一步提高城市電力資源運用水平，在節能降耗的同時，為城市的運行、大眾的生活、生產等營造理想的環境。因此，相關企業應從地下變電站運行的穩定性、安全性、節能性與便利性等方面出發，加大對地下變電站設計與施工技術相關問題的研究力度，為城市建設提供更多幫助，加快城市發展。

2 工程概況介紹

此次研究的案例項目為全地下變電站項目。該項目中使用110 kV 配電裝置，戶內安裝主變壓器以及10 kV 金屬鎧裝移開式開關柜。本站電氣設備按終期規模一次上齊，安裝50 MV·A 110/10.5 kV 有載調壓變壓器4 臺；110 kV 側終期進出線4 回，采用單母線分段接線，本期進出線2 回，采用單母線分段接線；10 kV 電氣設備按終期規模一次上齊，出線56 回，采用單母線八分段環形接線；主變壓器10 kV 側采用雙受電開關；安裝10 kV 電容器組8 組，其中，4 組3 000 kV·A，4組6 000 kV·A，每臺變壓器補償3 000 kV·A和6 000 kV·A 電容器各一組，均串12%電抗器。

該變電站為全戶內無人值班、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，建筑物室內外高差0.45 m。泵房地上1 層，地下1層，建筑面積100 m2，室內外高差0.30 m。泵房南側附設水容積為108 m3的消防水池。結合項目情況，進行設計與施工技術討論。

3 剖析地下變電站設計原則

對地下變電站設計進行研究，必須掌握地下變電站的設計原則，這是保證地下變電站設計與施工質量的前提條件。遵循地下變電站的設計原則是實現結構設計，保證整體布置緊湊的基礎，可以以合理的投入對有限的建筑面積進行充分利用，利用小型化設備實現地下變電站的正常運行。與常規變電站相比，地下變電站的設計與建設形勢特殊，在實際設計中，需要遵循以下原則：首先，如果周圍環境復雜，需要與其他建筑混合為一個整體。這個過程中，要秉持節約用地的原則，提高地下變電站的適應性，所有建筑用地都要根據建筑情況適當壓縮[1]。其次，在獨立建筑設計期間，要綜合考慮地下變電站的功能以及安全性，對建筑結構合理搭配。任何地下變電站的設計都必須遵循安全性原則，注意細節設計，尤其是消防工程方面，要做好防水設計，制訂詳細的通風計劃，有效控制設計成本。除此之外，還要對運輸成本以及維護等方面綜合考慮，保證設備性能與質量[2]，嚴格遵循節能性等原則，為地下變電站合理設計做好準備工作。

4 電氣設備運輸安裝難點剖析

對于地下變電站施工，設備運輸方面必須做到全面、到位，尤其從地上運輸到地下安裝的過程。地下變電站設備安裝過程中，地下條件復雜，安裝難度較大。為了確保規定工期內能夠順利完成安裝施工，及時完成濾油操作，隨后展開微水測試，確保設備指標達到規定標準。由于設備安裝之前，需要在地面上存儲一段時間，使其長期暴露在大氣環境中，增加了設備管理難度。安裝人員與管理人員需要實時檢測空氣狀態，隨后對設備暴露時間做出調整，若空氣相對濕度≤65%，則暴露時間需控制在≤16 h；若65%＜空氣相對濕度＜75%，暴露時間需控制在12～16 h。在設備的地下安裝環節，要提前完成與制造商代表溝通的工作，在質檢人員保證設備沒有問題的基礎上，由安裝人員嚴格按照安裝指導完成安裝。所有設備的安裝過程必須符合地下變電站建設相關標準的要求，同時還要做好監督工作。及時對變壓器的油箱、安裝現場等進行清理，保證設備處于健康狀態。嚴格控制變電站開關安裝過程，及時觀察是否存在過熱或者卡澀等情況。尤其是斷路器的安裝中，應做好應對功能測試。電纜線方面需要對二次接線工作提高關注，制訂嚴格的電力電纜分層方案，保證變電站后期的正常運行，避免電力電纜出現相互影響的現象。為確保地下變電站正常運行，電纜線施工前期還要通過分層次、分類型的方式保證電力電纜安裝的有序進行，將地下變電站運行風險降到最低[4]。

5 地下變電站設計與施工的可行性研究

相較于常規變電站，地下變電站的設計與施工技術更復雜。地下變電站與大眾生活息息相關，完善的設計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行[5]。地下變電站的施工期間，所有操作都必須以作業指導書為基礎，加大質量檢驗力度，保證所有施工項目符合質量驗收規范。不僅如此，地下變電站所涉及的電氣安裝等施工環節，要提前對施工人員進行專業培訓，準備好施工器具與變電站設備等，保證地下變電站施工作業有序進行[6]。

5.1 科學應用防輻射技術

在地下變電站的運行過程中，由于運行條件等因素的影響會產生電子煙霧，這種電子煙霧即大眾經常提到的電磁輻射[7]。經過國際衛生組織的研究，地下變電站產生的電子煙霧會對人類健康產生明顯影響，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]。在地下變電站的設計與施工期間，必須采取科學的防輻射措施，打造更安全的地下變電站防護罩，保證周圍居民不會受到影響。

5.2 結構設計

結構設計中，具體包括基礎結構設計、墻板設計以及頂蓋設計等。

1）基礎結構設計期間，應對基礎埋深進行精確計算。其中，沉降量計算是重要內容，基礎結構的穩定性、沉降變形、地基處理方式等都需要參考沉降量完成設計。根據沉降計算要求，綜合土在回彈以及壓縮過程中會出現應力變化，得到準確的沉降數值。同時，要重視基礎底板的抗浮設計。結合地下變電站的結構荷載、地基情況確定筏形板厚度[9]。根據上述已知條件，對基礎結構中的參數加以確定。

2）地下變電站的墻板結構設計難度較大，必須對墻體變形量，豎向以及水平等荷載進行準確測量、計算，結合地下變電站施工過程分析邊界條件，及時完成墻板結構設計。

3）頂蓋設計過程中，應參考樓蓋結構，采用預制鋼筋混凝土結構，主要施工方法為明挖法，根據實際情況的不同，還會應用蓋挖法。

4）為了有效減少變形縫，若地下變電站存在沉降不均等現象，可以設計施工縫[10]，及時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構會面臨明顯的溫差變化，可適當對溫度伸縮縫間距進行調整，有效控制施工中與后期運行中可能出現的溫差變化。

5.3 防水方面的設計與施工技術

防水是地下變電站設計與施工必須關注的焦點。由于地下施工環境特殊，在增加防水難度的同時，對地下結構穩定性也提出了更高的要求。在這種情況下，順利開展防水設計工作之前，應及時總結地下變電站防水設計與施工的特點。

地下變電站的防水設計必須能夠發揮長期的防護作用，在設計和施工過程中，要注意以下要點：（1）對結構側壓力進行監測，避免出現室內滲透。同時展開結構施工與防水處理，科學應對交叉作業的復雜性[11]。（2）地下變電站的空間相對較小，若遇到特殊天氣（如暴雨）導致地下水位發生變化，防水構造的壓力會明顯增加。因此，進行防水設計之前，必須對天氣特點進行詳細的了解，同時，根據地下變電站防水等級的要求，克服空間狹小的困難，實時監測地下水位變化，做好防水預處理工作。（3）防水設計中，還要對地下水的腐蝕性進行綜合考慮。地下水中的有害物質對建筑材料產生腐蝕作用，加快建筑材料的老化速度，降低地下變電站的安全性、穩定性以及耐久性。（4）地下變電站所有結構都必須做好抗裂處理，將出現滲漏裂縫的可能性降到最低。（5）選擇性能優越的防水材料，嚴格控制地下變電站防水材料的選擇與應用，主體結構混凝土材料的質量和配合比等，都需要符合施工執行規范[12]，為結構打造理想的防腐層。（6）對于出入口以及預埋件、接縫等特殊位置，要加大防水處理力度。（7）隱蔽工程方面，嚴格地進行質量驗收，及時檢查是否存在滲漏現象，一旦發現滲漏問題，要及時分析原因并制訂處理方案。按照先高后低的地下結構施工順序，確保所有施工操作有序完成。

5.4 積極引進新的設計與施工技術

地下變電站設計與施工中，智能化元素越來越多，固守成規必然會影響地下變電站的設計與施工質量，需要根據地下變電站項目的要求及時引進新的技術，使地下變電站具有智能化的優勢，實現自動化運行與監測，以及數字化的管理控制模式，從而提高地下變電站的運行效率。

6 結語

綜上所述，通過對地下變電站設計與施工進行相關研究可以發現，為了有效協調城市規劃與空間設計，建設地下變電站是必然趨勢。在地下變電站的設計與施工過程中，必須明確各項原則與要點，科學應用新技術，保證地下變電站的設計與施工質量，充分發揮地下變電站對社會的作用。