地下变电站设计与施工技术相关问题

冯丽

（南昌兴华电力设计咨询有限公司，南昌330000）

1 引言

进行地下变电站工程项目建设是适应城市化建设的重要举措，同时，也是满足城市基本运行、内部设施工作需求的基础。地下变电站作为城市系统的关键组成，对其设计和施工技术进行深入研究与探讨，有利于进一步提高城市电力资源运用水平，在节能降耗的同时，为城市的运行、大众的生活、生产等营造理想的环境。因此，相关企业应从地下变电站运行的稳定性、安全性、节能性与便利性等方面出发，加大对地下变电站设计与施工技术相关问题的研究力度，为城市建设提供更多帮助，加快城市发展。

2 工程概况介绍

此次研究的案例项目为全地下变电站项目。该项目中使用110 kV 配电装置，户内安装主变压器以及10 kV 金属铠装移开式开关柜。本站电气设备按终期规模一次上齐，安装50 MV·A 110/10.5 kV 有载调压变压器4 台；110 kV 侧终期进出线4 回，采用单母线分段接线，本期进出线2 回，采用单母线分段接线；10 kV 电气设备按终期规模一次上齐，出线56 回，采用单母线八分段环形接线；主变压器10 kV 侧采用双受电开关；安装10 kV 电容器组8 组，其中，4 组3 000 kV·A，4组6 000 kV·A，每台变压器补偿3 000 kV·A和6 000 kV·A 电容器各一组，均串12%电抗器。

该变电站为全户内无人值班、有人值守地下变电站，总建筑面积5 275 m2。变电站由1 栋变电楼和1 栋泵房组成，变电楼地下3 层，地上1 层，建筑面积约5 175 m2，建筑高度约5.95 m，建筑物室内外高差0.45 m。泵房地上1 层，地下1层，建筑面积100 m2，室内外高差0.30 m。泵房南侧附设水容积为108 m3的消防水池。结合项目情况，进行设计与施工技术讨论。

3 剖析地下变电站设计原则

对地下变电站设计进行研究，必须掌握地下变电站的设计原则，这是保证地下变电站设计与施工质量的前提条件。遵循地下变电站的设计原则是实现结构设计，保证整体布置紧凑的基础，可以以合理的投入对有限的建筑面积进行充分利用，利用小型化设备实现地下变电站的正常运行。与常规变电站相比，地下变电站的设计与建设形势特殊，在实际设计中，需要遵循以下原则：首先，如果周围环境复杂，需要与其他建筑混合为一个整体。这个过程中，要秉持节约用地的原则，提高地下变电站的适应性，所有建筑用地都要根据建筑情况适当压缩[1]。其次，在独立建筑设计期间，要综合考虑地下变电站的功能以及安全性，对建筑结构合理搭配。任何地下变电站的设计都必须遵循安全性原则，注意细节设计，尤其是消防工程方面，要做好防水设计，制订详细的通风计划，有效控制设计成本。除此之外，还要对运输成本以及维护等方面综合考虑，保证设备性能与质量[2]，严格遵循节能性等原则，为地下变电站合理设计做好准备工作。

4 电气设备运输安装难点剖析

对于地下变电站施工，设备运输方面必须做到全面、到位，尤其从地上运输到地下安装的过程。地下变电站设备安装过程中，地下条件复杂，安装难度较大。为了确保规定工期内能够顺利完成安装施工，及时完成滤油操作，随后展开微水测试，确保设备指标达到规定标准。由于设备安装之前，需要在地面上存储一段时间，使其长期暴露在大气环境中，增加了设备管理难度。安装人员与管理人员需要实时检测空气状态，随后对设备暴露时间做出调整，若空气相对湿度≤65%，则暴露时间需控制在≤16 h；若65%＜空气相对湿度＜75%，暴露时间需控制在12～16 h。在设备的地下安装环节，要提前完成与制造商代表沟通的工作，在质检人员保证设备没有问题的基础上，由安装人员严格按照安装指导完成安装。所有设备的安装过程必须符合地下变电站建设相关标准的要求，同时还要做好监督工作。及时对变压器的油箱、安装现场等进行清理，保证设备处于健康状态。严格控制变电站开关安装过程，及时观察是否存在过热或者卡涩等情况。尤其是断路器的安装中，应做好应对功能测试。电缆线方面需要对二次接线工作提高关注，制订严格的电力电缆分层方案，保证变电站后期的正常运行，避免电力电缆出现相互影响的现象。为确保地下变电站正常运行，电缆线施工前期还要通过分层次、分类型的方式保证电力电缆安装的有序进行，将地下变电站运行风险降到最低[4]。

5 地下变电站设计与施工的可行性研究

相较于常规变电站，地下变电站的设计与施工技术更复杂。地下变电站与大众生活息息相关，完善的设计与施工方案可以促使施工顺利完成，保证地下变电站正常运行[5]。地下变电站的施工期间，所有操作都必须以作业指导书为基础，加大质量检验力度，保证所有施工项目符合质量验收规范。不仅如此，地下变电站所涉及的电气安装等施工环节，要提前对施工人员进行专业培训，准备好施工器具与变电站设备等，保证地下变电站施工作业有序进行[6]。

5.1 科学应用防辐射技术

在地下变电站的运行过程中，由于运行条件等因素的影响会产生电子烟雾，这种电子烟雾即大众经常提到的电磁辐射[7]。经过国际卫生组织的研究，地下变电站产生的电子烟雾会对人类健康产生明显影响，因此，将其列为可疑致癌物。尤其是老人、儿童，抵抗力弱，极易受到电磁辐射的侵害[8]。在地下变电站的设计与施工期间，必须采取科学的防辐射措施，打造更安全的地下变电站防护罩，保证周围居民不会受到影响。

5.2 结构设计

结构设计中，具体包括基础结构设计、墙板设计以及顶盖设计等。

1）基础结构设计期间，应对基础埋深进行精确计算。其中，沉降量计算是重要内容，基础结构的稳定性、沉降变形、地基处理方式等都需要参考沉降量完成设计。根据沉降计算要求，综合土在回弹以及压缩过程中会出现应力变化，得到准确的沉降数值。同时，要重视基础底板的抗浮设计。结合地下变电站的结构荷载、地基情况确定筏形板厚度[9]。根据上述已知条件，对基础结构中的参数加以确定。

2）地下变电站的墙板结构设计难度较大，必须对墙体变形量，竖向以及水平等荷载进行准确测量、计算，结合地下变电站施工过程分析边界条件，及时完成墙板结构设计。

3）顶盖设计过程中，应参考楼盖结构，采用预制钢筋混凝土结构，主要施工方法为明挖法，根据实际情况的不同，还会应用盖挖法。

4）为了有效减少变形缝，若地下变电站存在沉降不均等现象，可以设计施工缝[10]，及时采取有效的地基加固处理措施，减小地基沉降。考虑到地下变电站主体结构会面临明显的温差变化，可适当对温度伸缩缝间距进行调整，有效控制施工中与后期运行中可能出现的温差变化。

5.3 防水方面的设计与施工技术

防水是地下变电站设计与施工必须关注的焦点。由于地下施工环境特殊，在增加防水难度的同时，对地下结构稳定性也提出了更高的要求。在这种情况下，顺利开展防水设计工作之前，应及时总结地下变电站防水设计与施工的特点。

地下变电站的防水设计必须能够发挥长期的防护作用，在设计和施工过程中，要注意以下要点：（1）对结构侧压力进行监测，避免出现室内渗透。同时展开结构施工与防水处理，科学应对交叉作业的复杂性[11]。（2）地下变电站的空间相对较小，若遇到特殊天气（如暴雨）导致地下水位发生变化，防水构造的压力会明显增加。因此，进行防水设计之前，必须对天气特点进行详细的了解，同时，根据地下变电站防水等级的要求，克服空间狭小的困难，实时监测地下水位变化，做好防水预处理工作。（3）防水设计中，还要对地下水的腐蚀性进行综合考虑。地下水中的有害物质对建筑材料产生腐蚀作用，加快建筑材料的老化速度，降低地下变电站的安全性、稳定性以及耐久性。（4）地下变电站所有结构都必须做好抗裂处理，将出现渗漏裂缝的可能性降到最低。（5）选择性能优越的防水材料，严格控制地下变电站防水材料的选择与应用，主体结构混凝土材料的质量和配合比等，都需要符合施工执行规范[12]，为结构打造理想的防腐层。（6）对于出入口以及预埋件、接缝等特殊位置，要加大防水处理力度。（7）隐蔽工程方面，严格地进行质量验收，及时检查是否存在渗漏现象，一旦发现渗漏问题，要及时分析原因并制订处理方案。按照先高后低的地下结构施工顺序，确保所有施工操作有序完成。

5.4 积极引进新的设计与施工技术

地下变电站设计与施工中，智能化元素越来越多，固守成规必然会影响地下变电站的设计与施工质量，需要根据地下变电站项目的要求及时引进新的技术，使地下变电站具有智能化的优势，实现自动化运行与监测，以及数字化的管理控制模式，从而提高地下变电站的运行效率。

6 结语

综上所述，通过对地下变电站设计与施工进行相关研究可以发现，为了有效协调城市规划与空间设计，建设地下变电站是必然趋势。在地下变电站的设计与施工过程中，必须明确各项原则与要点，科学应用新技术，保证地下变电站的设计与施工质量，充分发挥地下变电站对社会的作用。