配电网防灾抗灾能力提升研究

中国能源建设集团陕西省电力设计院有限公司 马 勇

1 研究背景

本文通过调查研究，汇总分析引起公建开关站及配电室被洪水浸淹的各方面原因，针对性提出设计、施工、运维等多方面改进措施，以提高公建开关站及配电室及其供配电的安全可靠性，应对在极端暴雨洪水天气的情况下，尽可能保证配电网的安全稳定运行。

2 国内现状

按照相关规程规范要求，公建配电室及开关站室内地面正负零设计标高较室外地面高出300mm 左右，当室外水面高度高出室内正负零标高时，就会流入室内，从而通过设备底部孔洞侵入设备内部，造成设备故障、配电室停电。导致这一现象的主要原因是室内标高设计高度不足，无法应对特大暴雨等极端天气的影响，同时配电室缺少机械排水设施，无法将流入室内的雨水及时排至室外。

3 设计原则与目标

公建开关站及配电室防水设计应遵循“防、排、截、堵相结合，刚柔相济，因地制宜，综合治理”的原则，按一级设防考虑，并符合GB 50108《地下工程防水技术规范》及有关电力规程、规范的规定和要求。

4 防灾措施

4.1 站址规划选择

根据《20kV 及以下变电所设计规范》GB 50053-2013中2.0.1要求，变电所的所址综合考虑技术经济等因素，统筹规划。其中第9条，“不应设在地势低洼和可能积水的场所”。地下车库属于地势低洼和可能积水的场所，因此考虑防汛的所址选择，原则上配电室不应布置于地下车库。

对于必须布置在地下的配电室（开关站），《20kV及以下变电所设计规范》GB 50053-2013中2.0.4的要求如下[1]：在多层或高层建筑物的地下层设置非充油电气设备的配电所、变电所时，应符合“当有多层地下层时，不应设置在最底层；当只有地下一层时，应采取抬高地面和防止雨水、消防水等积水的措施”。

对较重要的配电室，建议参照《35kV～220kV城市地下变电站设计规程》DL/T 5216-2017[2]中3.1.7要求“站址应满足防洪及防涝的要求，否则应采取防洪和防涝措施，防洪及防涝宜利用市政设施。”此外，根据3.2.5要求，“站区地面高程应符合，110kV 及以下的地下变电站站区场地设计标高应高于频率为2%的洪水位或历史最高内涝水位。”因此，对于必须设在地下车库的配电室，应提高站址设防等级，满足防洪防涝相关要求。

此外，对于站区场地设计标高不能满足上述要求时，可根据《变电站总布置设计技术规程》DL/T 5056-2007[3]中6.1.1要求，采取如下措施应对，“1.对于场地标高采取措施时，场地设计标高应不低于洪水水位或历史最高内涝水位。2.对站区采取防洪或防涝措施时，防洪或防涝设施标高应高于上述洪水水位或历史最高内涝水位标高0.5m。3.采取可靠措施，使主要设备底座和生产建筑物室内地坪标高不低于上述高水位。沿江、河、湖、海等受风浪影响的变电站，防洪设施标高还应考虑频率为2%的风浪高和0.5m 的安全超高”。

4.2 建筑防水措施

建筑防水设计应提高要求，按《地下工程防水技术规范》GB 50108中规定的一级防水设计。配电室应采取相应防水、排水措施[4]。

4.2.1 配电室高度

配电室首层室内外高差应不小于0.6m。配电室优先布置于地上一层，配电室室内标高不得低于同层建筑，室内外地坪高差不小于0.6m。当有多层地下层且配电室布置于地下时，配电室不应布置于最底层，室内标高应高于同层建筑不小于0.2m。

4.2.2 配电室门窗孔洞防水措施

为提高挡水高度，在满足防鼠要求的前提下，配电室门口设置高度不小于0.5m 的防鼠阻水一体板，具有隔绝雨水的作用。在满足防火要求的前提下，配电室的室外门应作水密封处理，或采用防水防火密闭门，从而防止从门缝渗水，起到与外界隔绝的作用。

在底层沿地下外墙内壁设置排水沟，并应在一处或若干处地面较低点设置集水坑或集水池。地下室通风口、排水管道采用防止涝水倒灌措施或封堵装置，地下室通风口封堵后采取便携式通风方式，尽快恢复配电室通风。配电室顶板上部不宜布置雨、污水管网，若必须布置在配电室顶板上层覆土范围内时，采用管沟内敷设管网方案，且管沟有可靠的排水渠道；雨、污水管网不应穿入地下配电房间。

4.2.3 建筑材料防水措施

配电室的迎水面做卷材防水层、防水涂料层，室内装饰地面、墙面空间涂刷防水涂料。根据具体需求，混凝土可掺加各类外加剂，从而改善混凝土的防水及抗裂性能。卷材防水层、防水涂料做法应符合国家建筑标准设计图集《地下建筑防水构造》地下工程防水做法的规定。为避免出现防水薄弱环节，配电室结构设计时不应设置变形缝或后浇带。

4.2.4 电缆通道防水措施

电缆在排管中，应采用有机或无机固化材料进行封堵；电缆在进出开关站（配电室）处应采用阻水法兰进行封堵。

4.3 建筑排水措施

电缆夹层应设2处集水坑，集水坑尺寸不应小于800mm×800mm×800mm，设置水篦子，坑内设固定式潜水泵，潜水泵可以自动和手动启停。按照《建筑给水排水设计规范》的规定其有效容积不宜小于最大一台排水泵5min 的出水量，且排水泵每小时启动次数不宜超过6次。根据配电室所在位置确定场站区域的排水方式及路由，尽量采用有组织排放。排水泵应设置自动排水功能，并可远传信息，具备远程控制启动功能。水泵出口设置止回阀、闸阀等，防止雨水倒灌，可根据集水坑水位自动启停潜水排污泵，将水加压排至就近市政排水检查井。

4.4 电气防水措施

4.4.1 电气一次

电网结构应选择在故障时将重要负荷转移至联络线路，且可靠性较高的结构型式（例如双环式、双射式、花瓣式等）。同时，负荷供电应尽量采用双电源供电，且设置应急电源。

在设备选择上，应尽量采用固体绝缘，重点提高设备的IP 防护等级，可根据情况采用IP67（满足短时浸水）或IP68（满足持续潜水）。开关柜及二次屏柜尽量采用电缆上进上出的型式，采用电缆吊架进行电缆敷设，提高电缆的敷设高度。导体的选择应注意在硬导体、电缆终端、电缆中间头及穿墙套管安装处避免裸露，采用绝缘防水材料进行防护，电缆采用防水绝缘护套。

同时，为解决配电室等漏水问题。在电缆穿墙、穿楼板等开孔的部位，在设计防火封堵的同时，采用严密的堵漏措施进行防水（例如采用充气型电缆管道封堵气囊等），做到彻底密封，隔绝漏水的流动渠道。

4.4.2 电气二次

基于营配一体化平台的拓扑资源、模型数据等，利用现有配网自动化系统，持续开发高阶功能应用，搭建防汛决策辅助平台。通过与政府各防汛部分信息交互会商，纳入水雨情信息、卫星云图、大风路径等发出预警信息，对各类低洼地区电网设施发出预警，同时收集大风大雨等极端天气时各重要设施位置的水位、设备运行工况等信息，对历史信息进行研判，提高电力设施安全。

提高开关站、配电室以及城市低洼地区用电设施的环境监控覆盖率；在开关站及配电室设置巡检智能机器人，利用智能化设备在自然灾害中代替人工勘灾，从而降低风险，同时可通过机器人后台操控平台，对机器人实现智能化管理。对在配电网重要地区及部位部署图像监视系统及水位探测器，在灾前及灾中对重点位置电力设施运行及水位等情况进行监视及报警。

4.4.3 线路电气

一是地下建筑内采用电缆桥架敷设，电缆进线采用上进上出方式，有效避免洪水影响。二是地下水位较浅地段，采用阻水电缆防止洪水长期浸泡。三是重要架空线路以及部分中低洼地段架空线路可以采取局部加强杆塔强度，并配置防撞墩避免洪灾期间漂浮物撞击。

4.5 临时防汛措施

4.5.1 防汛设施的种类

防汛沙袋常被用于低洼地、开放出入口、车库等处构筑临时防水工事，同时防汛抗洪沙袋也用于台风水患、淹水，排水工程，车库挡水以及预防泥土崩塌，等紧急工事及水患预防。配电设施多位于地下停车场内，对地下停车库应重点保护，汛期执行24h 值班制度；汛情发生时，每半小时要检查一次集水井、水泵等关键设备；场内水位高度超过10cm 时，要立即停止运营，做好人员疏散和防汛抢险。

普通沙袋。采用加厚帆布面料，口部为尼龙抽绳，常用规格尺寸为30cm×70cm（宽×长）。使用时内部填充沙土，不宜填充过于饱满，重量为10kg 左右为宜，避免太鼓无法放平。普通沙袋可反复使用，退水后将袋中沙土倒出后将沙袋保存即可。

吸水膨胀袋。吸水膨胀袋外袋采用天然麻织物编制而成，内袋采用优质纺织品制成，结实耐用。内部填充的高分子纳米吸水膨胀颗粒，吸水后可膨胀80～100倍，浸入水中3～5min 即可膨胀至重量18～20kg，可承压150～180kg。

4.5.2 使用方法

普通沙袋。将沙袋装满沙封口，封口可以用封口机封口，可以用绳子绑口，也可以直接购买拉链沙袋，用拉链封口。普通沙袋可反复使用，在使用时须提前准备大量的砂石填充材料，耗费较大人力完成填充和运输等工作。

吸水膨胀袋。从塑料密封袋中取出防汛专用沙袋、防洪沙袋。把防汛专用沙袋、防洪沙袋均匀浸泡水中，3～5min 后吸水袋完全膨胀，可直接用于阻水堵截，加高车库入口处挡水高度。

4.5.3 具体配置使用原则

各配电室应根据以下要求开展防汛工作配置地下车出入口沙袋。根据水位标高制定沙袋墙具体高度（最高设计防汛水位+0.5m）。

以1.5m 高洪水位为例，当采取上窄下宽（金字塔）沙袋墙的型式时，取沙袋高度高于水位0.5m，经计算需底宽6m，2m 的沙袋墙，方可满足水压要求。其余水位高度状况的具体摆放尺寸，需根据情况进行适当增加。

5 防灾措施的实施

通过以上分析，可以将开关站及配电室防洪防汛措施总结为六个方面。其中站址规划选择、建筑防水措施、建筑排水措施在主体建筑规划设计时就应采取相应措施，尤其是站址规划选择对于配电室的防洪防汛起到至关重要的作用。电气防水措施、运行维护措施是主体建筑设计完成后，由配电室工艺设计专业进行考虑，临时防汛措施的沙袋则应结合配电室所在地下建筑出入口整体配置，对人行、车库出入口等易形成雨水倒灌的部位起到加强和补充作用。

根据以往工程经验，对配网项目提升防灾抗灾能力的措施方案进行了梳理和划分，具体可见表1。

表1 配网防灾抗灾措施一览表

总体而言。随着城市化进程快速发展，我国变配电室的数量日益增多。极端暴雨天气灾害发生的频率和强度也越来越大，配电室的防水、排水问题势必迫在眉睫，在该项领域的研究工作对于未来此类项目的建设有着重大的意义。