深圳市110 kV草埔全地下變電站建設(shè)要點(diǎn)

鄭少鵬，邱建鋒，鄧若塵，劉志歡

（廣東火電工程總公司，廣州市，510730）

0 引言

國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展對(duì)電力供應(yīng)提出了越來(lái)越高的要求，隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市電網(wǎng)負(fù)荷不斷增長(zhǎng)，用電負(fù)荷深入城市中心，低壓配電網(wǎng)供電半徑逐步縮小，必須在人口稠密、建筑密度大的商業(yè)、經(jīng)濟(jì)、文化中心建設(shè)配電設(shè)施。在這些特殊區(qū)域建設(shè)變電站等電力設(shè)施，建設(shè)用地規(guī)劃越來(lái)越難，加之城市居民對(duì)變電站的電磁輻射危害存在較深的誤解，市區(qū)常規(guī)變電站建設(shè)面臨很多困難并受到周邊居民抵制，研究和實(shí)施城市110 kV全地下變電站工程是解決上述問(wèn)題的方法之一。

我國(guó)地下變電站建設(shè)開(kāi)始于20世紀(jì)60年代，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)建成的110 kV及以上電壓等級(jí)的地下變電站有近百座，其中超過(guò)80%為110 kV全地下變電站?？梢灶A(yù)測(cè)，110 kV全地下變電站在未來(lái)仍將是地下變電站的主要發(fā)展方向，因?yàn)樵撾妷旱燃?jí)的地下變電站規(guī)模不太大，經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上都比較容易實(shí)現(xiàn)，且能解決深入市區(qū)負(fù)荷中心供電的問(wèn)題。在已建成的近百座地下變電站中，北京地區(qū)有45座（220 kV地下站3座、110 kV地下站42座），另外上海地區(qū)也有不少的已建成地下變電站[1-9]。

與北京和上海相比，廣州等珠江三角洲城市建成的110 kV地下變電站相對(duì)較少。2009年建成的110 kV草埔變電站是廣東省第1座全地下變電站，位于深圳市布吉聯(lián)檢站草埔立交橋東端環(huán)形匝道場(chǎng)地內(nèi)。筆者通過(guò)參與該工程的施工建設(shè)，總結(jié)出110 kV全地下變電站工程建設(shè)要點(diǎn)，對(duì)類(lèi)似于深圳市區(qū)地下水豐富、地下有較厚軟土層等類(lèi)似地理?xiàng)l件的珠江三角洲地區(qū)，在土建施工、電氣及附屬系統(tǒng)安裝和工程造價(jià)方面有參考意義。

1 全地下變電站土建施工要點(diǎn)

1.1 深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻

變電站深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻（簡(jiǎn)稱(chēng)“地連墻”）是全地下變電站土建施工與普通變電站最顯著不同之處。地連墻既作為施工階段的擋土結(jié)構(gòu)，又是主體結(jié)構(gòu)的一部分，與內(nèi)襯墻一起形成疊合結(jié)構(gòu)外墻，該部分的施工質(zhì)量直接關(guān)系到變電站是否存在防水隱患等質(zhì)量問(wèn)題和深基坑施工安全問(wèn)題。

110 kV草埔全地下變電站地連墻厚800 mm。根據(jù)地質(zhì)條件、抓斗尺寸、鋼筋網(wǎng)起吊能力、地連墻結(jié)構(gòu)、混凝土灌注方法等條件確定劃分地連墻單元槽段，本工程地連墻分為26個(gè)槽段，每槽段采用6 m和5 m兩種長(zhǎng)度，轉(zhuǎn)角槽段為2.7 m+2.7 m。地連墻槽段間采用Q235鋼板焊接加工成700 mm寬的工字鋼作為墻幅接頭。本地下變電站基坑呈矩型布置，地連墻槽段和墻幅的平面布置見(jiàn)圖1。

地連墻成槽施工前先施工臨時(shí)導(dǎo)墻，導(dǎo)墻采用20 cm厚“┐┌”型C25鋼筋混凝土墻，2片導(dǎo)墻凈間距比地下連續(xù)墻厚度大5 cm。導(dǎo)墻的作用是定位連續(xù)墻位置、固定槽口土方、為樁機(jī)提供移動(dòng)平臺(tái)和形成泥漿循環(huán)系統(tǒng)等，導(dǎo)墻在地連墻施工完畢后進(jìn)行冠梁施工前拆除。

地連墻的成槽施工采用鉆孔或沖孔灌注樁機(jī)結(jié)合液壓槽壁抓斗機(jī)進(jìn)行。每槽段鋼筋網(wǎng)寬度5～6 m，高度超過(guò)20 m，總質(zhì)量超過(guò)10 t。成槽施工完成后，鋼筋網(wǎng)的吊裝配備2臺(tái)起重機(jī)同時(shí)工作，使鋼筋網(wǎng)逐步離開(kāi)地面，并改變其角度直至垂直，吊車(chē)移位使鋼筋網(wǎng)對(duì)準(zhǔn)槽段的中部緩緩入槽。地連墻墻身混凝土采用導(dǎo)管法灌注水下混凝土，根據(jù)本工程地連墻的分幅情況，所有墻幅均采用2根導(dǎo)管同時(shí)進(jìn)行灌混凝土，導(dǎo)管由灌注架提升。地連墻灌注方法如圖2所示。

地連墻施工完成經(jīng)檢測(cè)合格后拆除臨時(shí)導(dǎo)墻，并在地連墻上端部進(jìn)行冠梁施工，地連墻主筋必須錨入冠梁內(nèi)，錨固長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)或有關(guān)規(guī)范要求。冠梁可以分段施工，施工縫與連續(xù)墻縫錯(cuò)開(kāi)。冠梁施工后使深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)四周連續(xù)墻連接為整體。

1.2 抗拔樁與臨時(shí)鋼構(gòu)柱施工

由于地下水豐富，全地下變電站深基坑建成后猶如浮在地下水中的長(zhǎng)方形容器，深基坑底板承受著地下水的巨大上浮力，所以地下變電站在基坑底板下設(shè)置抗拔樁。深基坑支護(hù)與抗拔樁平面布置如圖3所示。

110 kV草埔全地下變電站深基坑底板中部設(shè)置了10根直徑1.2 m的抗拔樁?？拱螛蹲鳛槟Σ凉嘧叮c普通的灌注樁施工類(lèi)似，施工程序安排在深基坑土方開(kāi)挖之前，從地面開(kāi)始鉆孔，成孔后抗拔樁只需澆筑到深基坑底板標(biāo)高。從圖3中還可以看出，中間靠下的3根抗拔樁在基坑支撐設(shè)施中還充當(dāng)中部橫向鋼管支撐的臨時(shí)鋼構(gòu)柱基礎(chǔ)，所以此3根灌注樁在灌注施工至底板高度后，還應(yīng)垂直安裝預(yù)制好的鋼構(gòu)柱。鋼構(gòu)柱安裝完成后，采用澆筑水下混凝土的方法進(jìn)行混凝土澆筑，導(dǎo)管置于鋼構(gòu)柱中間。待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，樁孔須及時(shí)回填土料，以保持臨時(shí)鋼構(gòu)柱垂直穩(wěn)定。

1.3 深基坑支撐與土方開(kāi)挖

深基坑支撐與土方開(kāi)挖是全地下變電站工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)最大的工序環(huán)節(jié)。杜絕和預(yù)防深基坑施工安全事故的發(fā)生，首先必須在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)技術(shù)要求的基礎(chǔ)上編制科學(xué)合理的深基坑支撐施工方案，并組織專(zhuān)家組對(duì)施工方案進(jìn)行評(píng)審；其次施工單位必須嚴(yán)格按施工方案進(jìn)行施工；再者，在施工過(guò)程中，嚴(yán)格按規(guī)定對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和基坑周邊建筑物進(jìn)行沉降位移觀(guān)測(cè)分析。

110 kV草埔地下變電站工程采用明挖基坑支撐系統(tǒng)，支護(hù)結(jié)構(gòu)分3層。支撐結(jié)構(gòu)平面圖見(jiàn)圖3，剖面圖見(jiàn)圖4，從圖中可見(jiàn)中間3根抗拔樁上預(yù)先垂直安裝的鋼構(gòu)柱在分層加裝橫梁后充當(dāng)中部橫向鋼管支撐的鋼架。

支撐結(jié)構(gòu)均采用φ609 mm×16 mm鋼管支撐。當(dāng)土方開(kāi)挖到每道鋼管支撐下部50 cm時(shí)，采用汽車(chē)吊、挖機(jī)配合進(jìn)行架設(shè)，支撐由活動(dòng)端、固定端和中間標(biāo)準(zhǔn)節(jié)三部分組成，管節(jié)之間采用法蘭盤(pán)高強(qiáng)螺栓連接。

第1道支撐直接支護(hù)在冠梁上，第2～3道支撐支護(hù)在鋼腰梁（又稱(chēng)“圍檁”）。鋼腰梁由2片I45a工字鋼通過(guò)連接鋼板焊接而成，截面尺寸482 mm×350 mm。鋼腰梁按圖5所示方法沿地連墻四周進(jìn)行安裝，鋼腰梁安裝后應(yīng)檢查鋼支架是否因撞擊而松動(dòng)，并用鋼楔將支架與腰梁間縫隙焊實(shí)，用C25細(xì)石混凝土將腰梁與圍護(hù)結(jié)構(gòu)間縫隙填充密實(shí)。鋼支撐支護(hù)在鋼腰梁上受力均勻，使支撐系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。因斜撐與圍護(hù)結(jié)構(gòu)有一定的夾角，不易直接安裝支撐并施加預(yù)應(yīng)力，斜撐安裝前先將斜撐支座及鋼腰梁與預(yù)埋在地連墻的鋼板進(jìn)行焊接，將斜撐支座連成整體，然后進(jìn)行支撐安裝作業(yè)，其安裝方法與直撐相同。斜撐支座剪力塊安設(shè)如圖6所示。

鋼管支撐安裝就位后，用2臺(tái)100 t液壓千斤頂在鋼管支撐活動(dòng)端分級(jí)預(yù)加規(guī)定的軸力，并進(jìn)行鎖定。鋼支撐施工完成后在基坑土方開(kāi)挖過(guò)程中要按規(guī)范要求進(jìn)行軸力監(jiān)測(cè)，保證鋼支撐軸力穩(wěn)定在規(guī)范允許范圍內(nèi)，保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全。

基坑土方開(kāi)挖作業(yè)根據(jù)臨時(shí)鋼管支撐的分布情況及反鏟挖掘機(jī)的性能，采用2～3臺(tái)反鏟挖掘機(jī)接力開(kāi)挖的方式，根據(jù)開(kāi)挖深度和支撐層數(shù)的變化適當(dāng)調(diào)整臺(tái)階層數(shù)。土方開(kāi)挖過(guò)程中必須對(duì)支吊管線(xiàn)進(jìn)行保護(hù)，嚴(yán)禁在挖土過(guò)程中碰撞已架設(shè)好的鋼支撐結(jié)構(gòu)。土方開(kāi)挖到各層鋼管支撐底部0.5 m處時(shí)，及時(shí)施作腰梁和鋼管支撐。機(jī)械開(kāi)挖的同時(shí)應(yīng)輔以人工配合，特別是基底以上50 cm的土層應(yīng)以人工開(kāi)挖為主，以保證不超挖、保持坑底土體的原狀結(jié)構(gòu)。基坑中間最后剩余土體無(wú)法利用臺(tái)階接力式開(kāi)挖的，采取基坑底反鏟挖掘機(jī)配合基坑上部龍門(mén)吊垂直運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)行土方開(kāi)挖施工。在土方開(kāi)挖過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)觀(guān)察和監(jiān)控量測(cè)工作，以便發(fā)現(xiàn)施工安全隱患，并通過(guò)監(jiān)測(cè)反饋及時(shí)調(diào)整開(kāi)挖程序。

1.4 深基坑底板施工

深基坑底板結(jié)構(gòu)形式采用暗梁，抗拔樁樁頭鋼筋與底板鋼筋插接，混凝土一次澆筑完畢，不留施工縫，不設(shè)后澆帶，屬于大體積混凝土工程。控制大體積混凝土表面溫差，避免出現(xiàn)裂縫，防止底板滲水是其施工中的關(guān)鍵技術(shù)。

本地下變電站的基礎(chǔ)底板為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)45.8 m，寬25.8 m，厚1.0 m。底板上下各配置φ28@100×φ20@100鋼筋網(wǎng)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，抗?jié)B等級(jí)為S8，基坑處于地面下15 m左右，坑內(nèi)空氣流通較慢，加劇了混凝土表面溫差。因此該底板應(yīng)按大體積混凝土從材料選用、配合比設(shè)計(jì)、混凝土的澆筑、養(yǎng)護(hù)及測(cè)溫等方面采用綜合措施進(jìn)行溫度控制。

混凝土澆筑采用斜面一次澆筑，分層厚度為43 cm左右，在斜面下層混凝土未初凝時(shí)（初凝時(shí)間為3 h左右）進(jìn)行上層混凝土澆筑，在不同部位用3臺(tái)振動(dòng)棒分上、中、下三個(gè)層次，采用循環(huán)推進(jìn)，一次到頂?shù)霓k法，以消除冷凝，增強(qiáng)混凝土的密實(shí)性，保證防水質(zhì)量。

根據(jù)計(jì)算混凝土內(nèi)部最高溫度為47℃，內(nèi)外溫差超過(guò)25℃，因而混凝土澆筑后，需要采取有效的外部保溫法；目的是減少混凝土表面的熱擴(kuò)散，減少混凝土表面的溫度梯度，防止產(chǎn)生表面裂縫，同時(shí)延長(zhǎng)散熱時(shí)間。具體方法：在表面抹壓后立即覆蓋1層塑料薄膜，來(lái)封閉混凝土中多余拌合水，以實(shí)現(xiàn)混凝土的自養(yǎng)護(hù)，終凝后覆蓋2層草袋，混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14天。

預(yù)留底板臨時(shí)排水孔。在地下內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工完成之前，底板的重量和抗拔樁的作用還不足以抵抗地下水的上浮力，底板必須預(yù)留臨時(shí)地下排水孔，以起到降低地下水的作用，地下水從臨時(shí)排水孔中排出流至集水井再抽走，在地下內(nèi)部結(jié)構(gòu)完工后，再按設(shè)計(jì)對(duì)臨時(shí)排水孔進(jìn)行止水封堵。

1.5 鋼管支撐拆除與地下內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工

支撐體系拆除過(guò)程其實(shí)就是支撐的“倒換”過(guò)程，即把由鋼管橫撐所承受的側(cè)向土壓力轉(zhuǎn)至永久支護(hù)結(jié)構(gòu)或其他臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)。支撐體系的拆除施工應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）鋼支撐的拆除時(shí)間一般按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，否則應(yīng)進(jìn)行替代支承結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及穩(wěn)定安全核算后確定；（2）鋼支撐拆除前，先對(duì)上一層鋼支撐進(jìn)行一次預(yù)加軸力，達(dá)到設(shè)計(jì)要求以保證基坑安全；（3）逐級(jí)釋放需拆除的鋼管支撐軸力，拆除時(shí)應(yīng)避免瞬間預(yù)加應(yīng)力釋放過(guò)大而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部變形、開(kāi)裂；（4）軸力釋放完后，取出所有楔塊，采用雙電動(dòng)汽車(chē)吊雙吊點(diǎn)提升一定高度后，再拆除下方支架和托板，然后將鋼管支撐輕放至結(jié)構(gòu)板上；（5）鋼管支撐在結(jié)構(gòu)板上分節(jié)拆除后，再垂直提升到地面，及時(shí)運(yùn)到堆放場(chǎng)進(jìn)行修整。

第3道及第2道支撐拆除前，需進(jìn)行換撐處理。換撐施工時(shí)，先架設(shè)替換支撐（直接支撐在已施工完的結(jié)構(gòu)墻上），架設(shè)方法與鋼管支撐架設(shè)方法相同；按設(shè)計(jì)值施加預(yù)加軸力；換撐施工完成后，再按拆除方法拆除相應(yīng)的支撐；施工相應(yīng)的結(jié)構(gòu)墻、板。待結(jié)構(gòu)墻板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，才能拆除換撐支撐。

110 kV草埔全地下變電站地下主體結(jié)構(gòu)根據(jù)變電站平面布置、使用功能和施工方法要求，采用地下3層3跨現(xiàn)澆鋼筋混凝土矩形框架結(jié)構(gòu)。根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)及設(shè)備、管線(xiàn)布置要求，主要采用縱梁、橫向板、柱受力，并在設(shè)計(jì)中充分考慮地下結(jié)構(gòu)的厚板特點(diǎn)，按彈性地基上的橫向等代閉合框架進(jìn)行計(jì)算。

本地下變電站頂板厚600 mm，地下1層、2層中板厚度為400 mm，底板厚度為1000 mm，內(nèi)襯墻厚400 mm，內(nèi)襯墻與地連墻形成疊合結(jié)構(gòu)外墻。深基坑開(kāi)挖后，要除去地連墻鋼筋保護(hù)層（“墻皮”），露出地連墻的鋼筋，使內(nèi)襯剪力墻在混凝土澆筑時(shí)與地連墻疊合更加緊密。本地下變電站地下內(nèi)部結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖7，其中：地下 3層（標(biāo)高為-14.80～-11.80 m，局部為-16.00 m），層高3.00 m，布置電纜夾層、絕緣工具間、廢水泵房、排風(fēng)機(jī)房、工具間、進(jìn)風(fēng)風(fēng)道等；地下2層（標(biāo)高-11.80～-6.30 m），層高5.50 m，布置35 kV配電裝置室、主變室、110 kV GIS室、接地變室、排風(fēng)機(jī)房、安全工具間和消防工具間、氣體瓶間、備品備件間、進(jìn)風(fēng)風(fēng)道等；地下1層（標(biāo)高-6.300～-1.00 m），層高5.30 m，布置控制室，預(yù)留電容器室、濾波機(jī)房、排風(fēng)機(jī)房和檢修間、進(jìn)風(fēng)風(fēng)道等；地面層（標(biāo)高0.45～4.15 m），層高3.70 m，在變電站縱向兩側(cè)各布置1個(gè)地下出入口，緊靠?jī)蓚?cè)出入口處分別設(shè)置地下變電站的進(jìn)出風(fēng)口，其中的一側(cè)還設(shè)置1個(gè)吊物孔。變電站總建筑面積 3383.5 m2，其中地上 135.7 m2，地下 3247.8 m2，本工程建成后建筑面積略顯寬裕，存在可優(yōu)化縮小的空間。

本地下變電站地面部分除地下站出入口、通風(fēng)口和吊物孔以外的地坪全部覆土綠化，變電站沒(méi)有圍墻。主變上空部位用鋼筋混凝土預(yù)制塊覆蓋，上部進(jìn)行防水處理后一并覆土綠化，如果變壓器需要大修，挖走覆土，吊走預(yù)制塊就可以起吊主變壓器。

2 全地下變電站電氣基本技術(shù)原則

（1）110 kV全地下變電站處于負(fù)荷中心，一般都為終端站，主變?nèi)萘肯鄬?duì)較小。110 kV草埔變電站主變?nèi)萘繛?×40 MVA。

（2）簡(jiǎn)化接線(xiàn)，盡量采用線(xiàn)路－變壓器組單元接線(xiàn)或橋式主接線(xiàn)形式，10 kV（或35 kV）主接線(xiàn)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)方式，分段開(kāi)關(guān)設(shè)備自投。當(dāng)1臺(tái)主變或1條線(xiàn)路故障時(shí)，可保證不間斷供電。110 kV草埔變電站110 kV主接線(xiàn)采用線(xiàn)路－變壓器組單元接線(xiàn)。

（3）全站設(shè)備無(wú)油化。主變壓器采用SF6氣體絕緣變壓器，高壓配電裝置采用GIS組合設(shè)備，站用變采用干式變壓器，電纜采用阻燃絕緣材料等。全站無(wú)易燃、易爆物，既能簡(jiǎn)化消防系統(tǒng)，又可將火災(zāi)的影響局限在地下，而不致影響到地面。110 kV主變壓器選用110 kV低損耗三相雙卷型SF6氣體絕緣變壓器，主變壓器容量40 MVA，電壓比為110±8×1.25%/35 kV。SF6氣體絕緣主變壓器在國(guó)內(nèi)使用較少，無(wú)現(xiàn)行的相關(guān)技術(shù)規(guī)范，施工技術(shù)主要參考廠(chǎng)家資料與廠(chǎng)家技術(shù)指導(dǎo)，在抽真空、充放氣程序與SF6氣體指標(biāo)要求等方面與GIS設(shè)備安裝規(guī)范要求相似。

（4）設(shè)備選型宜小型化，高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備一般采用GIS設(shè)備或PASS設(shè)備，以減少占地面積，使整體布置趨于緊湊合理。

（5）110 kV進(jìn)線(xiàn)和10 kV（或35 kV）饋線(xiàn)一般采用電纜出線(xiàn)。

（6）按無(wú)人值班、綜合自動(dòng)化變電站設(shè)計(jì)，設(shè)四遙系統(tǒng)。

3 全地下變電站主要附屬系統(tǒng)

3.1 全地下變電站排水系統(tǒng)

已建成的全地下110 kV草埔變電站土建工程嚴(yán)格按設(shè)計(jì)和規(guī)范進(jìn)行施工，工程的防水效果極佳，變電站地連墻、內(nèi)襯墻、底板和天面樓板未出現(xiàn)任何滲水現(xiàn)象。盡管本變電站建成后沒(méi)有出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，考慮到華南地區(qū)特別是珠江三角洲區(qū)域地下水豐富，設(shè)計(jì)上考慮了地下結(jié)構(gòu)滲水的情況，設(shè)置了地下變電站排水系統(tǒng)，一定程度上可以解決日后由于地下結(jié)構(gòu)出現(xiàn)輕微滲水所造成的問(wèn)題。

110 kV草埔變電站在地下最底層設(shè)置集水井和廢水泵房，集水井的底部標(biāo)高為-16.00 m。除天面樓板外，基坑底板和各層樓板四周沿內(nèi)襯墻都設(shè)置排水溝，排水溝環(huán)狀布置，穿過(guò)隔墻，如果內(nèi)襯墻出現(xiàn)滲水，水將沿排水溝有組織地流到各層集水井上方并通過(guò)垂直布置的下水管集中流入集水井中。排水溝寬100 mm，一側(cè)是內(nèi)襯墻，另一側(cè)溝壁與樓板同時(shí)澆筑，高度與地腳線(xiàn)相當(dāng)。內(nèi)襯墻墻面采用嵌接彩鋼板進(jìn)行裝飾，鋼板從排水溝壁上開(kāi)始安裝至天花板，溝壁作地腳線(xiàn)，排水溝在彩鋼板后面，隱蔽美觀(guān)。

結(jié)構(gòu)滲水、通風(fēng)口雨水、空調(diào)凝結(jié)水等收集到集水井后，由自動(dòng)抽水裝置自動(dòng)啟動(dòng)廢水泵抽入市政排水管道中完成全地下變電站的排水功能。

3.2 全地下變電站通風(fēng)系統(tǒng)及噪聲處理

全地下變電站的通風(fēng)系統(tǒng)與普通地面變電站不同，其設(shè)備的散熱通風(fēng)必須依靠機(jī)械通風(fēng)。主變壓器是全站最大的熱源，有水冷和風(fēng)冷兩種冷卻方式。由于水冷方式的復(fù)雜性及給運(yùn)行維護(hù)帶來(lái)較大困難，一般盡量采用風(fēng)冷方式。110 kV草埔變電站SF6氣體絕緣電力變壓器采用風(fēng)冷卻方式。為此，草埔站在縱向兩側(cè)各設(shè)1個(gè)天井式的風(fēng)口，一個(gè)為進(jìn)風(fēng)口，一個(gè)為排風(fēng)口。各層取風(fēng)管統(tǒng)一從進(jìn)風(fēng)口取風(fēng)，流經(jīng)各設(shè)備用房，然后由排風(fēng)機(jī)通過(guò)風(fēng)管將室內(nèi)的熱空氣抽至排風(fēng)口排出室外。通風(fēng)系統(tǒng)的排風(fēng)機(jī)電源控制回路應(yīng)能接受消防系統(tǒng)的信號(hào)，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，自動(dòng)切斷排風(fēng)機(jī)的電源。另外主控室和高壓配電室可裝設(shè)空調(diào)。

由于所有設(shè)備均放置在地下，而混凝土墻及樓板本身已具有良好的隔聲效果，因此只要在進(jìn)、排風(fēng)口采取消聲措施，就可有效降低噪聲。降低噪聲的主要措施：（1）采用低噪聲軸流風(fēng)機(jī)；（2）進(jìn)出風(fēng)井處設(shè)置厚片式消聲器；（3）進(jìn)、出風(fēng)口處設(shè)綠化帶吸聲；（4）降低風(fēng)管的設(shè)計(jì)風(fēng)速。另外，還可通過(guò)加裝吸音材料來(lái)降低噪聲。一般經(jīng)上述方法處理后，均能滿(mǎn)足環(huán)保要求。

3.3 全地下變電站消防系統(tǒng)

消防系統(tǒng)的正常運(yùn)行對(duì)于全地下變電站安全生產(chǎn)極為重要。全地下變電站消防系統(tǒng)可分為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、防火封堵和滅火系統(tǒng)三部分。其中火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和防火封堵在設(shè)計(jì)理念和施工技術(shù)上和普通變電站工程類(lèi)似，而滅火系統(tǒng)就有較大的不同。

110kV全地下草埔變電站的消防采用IG-541自動(dòng)滅火系統(tǒng)。該滅火系統(tǒng)采用的IG-541混合氣體滅火劑是由氮?dú)猓∟2）、氬氣（Ar）和二氧化碳（CO2）按一定比例（分別為52%、40%、8%）混合而成的一種氣體滅火劑。它以物理方式進(jìn)行滅火，即通過(guò)減少火災(zāi)燃燒區(qū)域空氣中的氧含量而達(dá)到滅火效果。其特點(diǎn)是：無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒、無(wú)腐蝕、無(wú)污染，臭氧耗損潛能值為零，溫室效應(yīng)潛能值為零，是一種綠色滅火劑，是鹵代烷滅火劑的理想替代品，與普通變電站采用的以水為介質(zhì)形成水噴霧的滅火形式有很大的不同。尤其值得一提的是人員可長(zhǎng)時(shí)間在充滿(mǎn)該滅火劑的防護(hù)區(qū)內(nèi)停留，所以IG-541自動(dòng)滅火系統(tǒng)特別適合全地下變電站這種處于地下、較為封閉且滅火對(duì)象為電氣設(shè)備的條件。

IG-541混合氣體自動(dòng)滅火系統(tǒng)具有自動(dòng)、電氣手動(dòng)和機(jī)械應(yīng)急手動(dòng)三種控制方式。該系統(tǒng)主要包括自動(dòng)報(bào)警滅火控制系統(tǒng)、滅火劑貯瓶、容器閥、電磁閥、選擇閥、單向閥、減壓裝置、壓力開(kāi)關(guān)、框架、噴嘴、管道系統(tǒng)等主要設(shè)備。根據(jù)使用要求，可組成單元獨(dú)立系統(tǒng)、組合分配系統(tǒng)，實(shí)施單區(qū)和多區(qū)的消防保護(hù)。

保護(hù)對(duì)象為4個(gè)分區(qū)，采用1套組合分配系統(tǒng)。保護(hù)區(qū)均設(shè)2路獨(dú)立探測(cè)回路，當(dāng)?shù)?路探測(cè)器發(fā)出火災(zāi)信號(hào)室，發(fā)出警報(bào)，指示火災(zāi)發(fā)生的部位，提醒工作人員注意；當(dāng)?shù)?路探測(cè)器亦發(fā)出火災(zāi)信號(hào)后，自動(dòng)滅火控制器開(kāi)始進(jìn)入延時(shí)階段（0～30 s，可調(diào)），此階段用于疏散人員（聲光報(bào)警器等動(dòng)作）和聯(lián)動(dòng)設(shè)備的動(dòng)作（關(guān)閉通風(fēng)空調(diào)等）。延時(shí)過(guò)后，向該保護(hù)區(qū)的驅(qū)動(dòng)瓶發(fā)出滅火指令，打開(kāi)驅(qū)動(dòng)瓶容器閥，然后瓶?jī)?nèi)氮?dú)獯蜷_(kāi)選擇閥，并由它打開(kāi)相應(yīng)IG-541氣瓶，向失火區(qū)進(jìn)行滅火作業(yè)。同時(shí)報(bào)警控制器接收壓力信號(hào)發(fā)生器的反饋信號(hào)，控制面板噴放指示燈亮。當(dāng)報(bào)警控制器處于手動(dòng)狀態(tài)，報(bào)警控制器只發(fā)出報(bào)警信號(hào)，不發(fā)輸出動(dòng)作信號(hào)，由值班人員確認(rèn)火警后，按下報(bào)警控制面板上的應(yīng)急啟動(dòng)按鈕或保護(hù)區(qū)門(mén)口處的緊急啟動(dòng)按鈕，即可啟動(dòng)系統(tǒng)噴放IG-541滅火劑。

4 經(jīng)濟(jì)性對(duì)比與分析

表1是同時(shí)建設(shè)并同時(shí)為深圳地鐵3號(hào)線(xiàn)兩側(cè)供電的2座新建110 kV變電站造價(jià)對(duì)比表。其中一座為全地下110 kV草埔變電站，另一座為普通戶(hù)內(nèi)GIS變電站。這2座變電站都是110 kV/35 kV電壓等級(jí)，主變?nèi)萘客瑸?×40 MVA，110 kV側(cè)出線(xiàn)都是2回，35 kV側(cè)出線(xiàn)2×5回。

表1 110 kV地下變電站與同類(lèi)型普通變電站的造價(jià)對(duì)比Tab.1 Project cost comparison between an undergroundsubstation and a common substation

從表1可以看出，110 kV全地下變電站的工程造價(jià)大約是同等規(guī)模變電站工程造價(jià)的2.3倍，2類(lèi)變電站差異最大的為土建工程造價(jià)和主變壓器采購(gòu)價(jià)格。

全地下變電站土建工程與普通變電站土建工程最大的不同是全地下變電站工程必須設(shè)計(jì)地下結(jié)構(gòu)圍護(hù)連續(xù)墻，這部分的費(fèi)用占了整個(gè)土建工程造價(jià)的42%左右，這是常規(guī)變電站所沒(méi)有的；其次是全地下變電站存在大的土方開(kāi)挖工程；再次是地下變電站的地下結(jié)構(gòu)與地面建筑結(jié)構(gòu)不同，鋼筋混凝土用量特別大；最后是地下變電站排水、消防和通風(fēng)等附屬系統(tǒng)有別于普通變電站，也使其工程造價(jià)有所增加。

全地下變電站電氣工程造價(jià)與普通變電站最大的差異在于主變壓器的采購(gòu)價(jià)格。地下變電站由于消防需要，主變壓器一般采用SF6氣體絕緣，該種變壓器的造價(jià)約為普通油絕緣同容量變壓器造價(jià)的4.1倍，且國(guó)內(nèi)生產(chǎn)SF6氣體絕緣變壓器的廠(chǎng)家很少，如采用進(jìn)口產(chǎn)品，造價(jià)更高。

5 結(jié)語(yǔ)

全地下變電站的關(guān)鍵施工技術(shù)在于土建地下結(jié)構(gòu)施工，尤其是在珠江三角洲等地質(zhì)條件復(fù)雜的沿海地區(qū)。110 kV草埔全地下變電站作為廣東省已建成的第1座全地下變電站，克服了地質(zhì)條件復(fù)雜、超寬深基坑等施工難點(diǎn)，在保證施工安全的情況下，高質(zhì)量地完成了變電站的土建結(jié)構(gòu)施工，變電站建成后未發(fā)現(xiàn)任何地下水滲漏質(zhì)量問(wèn)題。從地面上看，變電站地面南北兩側(cè)各外露1座樓梯間和通風(fēng)口，變電站上部基本上覆土種植草皮和灌木，外露的建筑物和通風(fēng)口隱藏在灌木中，總體協(xié)調(diào)一致；變電站的排水、通風(fēng)和消防等附屬系統(tǒng)在變電站投運(yùn)后一直按設(shè)計(jì)發(fā)揮作用，保證地下變電站的正常運(yùn)行環(huán)境和值班環(huán)境。從工程造價(jià)上看，雖然全地下變電站造價(jià)是普通變電站造價(jià)的2倍多，當(dāng)相對(duì)于土地資源越來(lái)越珍貴的沿海大型城市，在工程經(jīng)濟(jì)性分析合理的情況下，全地下變電站也是選擇之一。110 kV草埔全地下變電站工程建設(shè)的成功實(shí)施，為在廣東省珠江三角洲等類(lèi)似地區(qū)研究和開(kāi)展全地下變電站提供了一項(xiàng)較完整的工程實(shí)例。

[1]水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，1996.

[2]DL/T 5216—200535 kV～220 kV城市地下變電站設(shè)計(jì)規(guī)定[S].

[3]房嶺鋒，陳 承，李 鈞.500 kV地下變電站深入市中心綜述[J].上海電力，2007，20（5）：503-505.

[4]鄒 儉，林 俊.大型地下變電站運(yùn)行問(wèn)題分析及對(duì)策措施[J].華東電力，2007，35（11）：64-67.

[5]陳傳新，胡小龍，李寶珠.220 kV地下變電站鋼筋混凝土墻裂縫的成因分析[J].電力建設(shè)，2004，25（9）：36-38.

[6]劉貝寧，沈 婷.500 kV靜安（世博）地下變電站站用配電系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電力建設(shè)，2008，29（7）：15-19.

[7]陳寶運(yùn).500 kV靜安（世博）地下變電站水工設(shè)計(jì)特點(diǎn)[J].電力建設(shè)，2008，29（7）：12-14.

[8]沈 婷，樂(lè)黨救.500 kV靜安（世博）地下變電站設(shè)計(jì)方案[J].電力建設(shè)，2008，29（7）：8-11.

[9]陳傳新，陳一軍.220 kV深圳經(jīng)貿(mào)地下式變電所土建設(shè)計(jì)[J].電力建設(shè)，2003，24（7）：35-37.