淺談110KV室內變電站土建設計及施工中的一些注意事項

彭元軍

摘要：本文針對目前110KV室內變電站的土建設計及施工中出現的問題，從變電站設備基礎預埋件設置、接地材料、GIS室要求、GIS等電氣設備站內運輸吊裝及預埋管道和預留孔洞等論述了設計及施工等各個方面應注意預防的問題。

關鍵詞：室內變電站設計 施工 注意事項

隨著我國城市化進程的加快，城市面積不斷擴大，城市供電負荷大幅攀升，用戶對供電可靠性的要求越來越高，常需要在城市中心地區(qū)修建110KV變電站，但城市內土地供應日益緊張，征地和拆遷費用十分昂貴， GIS（gas-insulated metal-enclose switchgear）即氣體絕緣金屬封閉開關設備，又稱“六氟化硫封閉式組合電器”，它是將斷路器、隔離開關、接地開關、快速接地開關、電流互感器、電壓互感器和母線等元件組合并封閉于金屬殼體內， 充SF6氣體絕緣組成一種組合式高壓電器，具有體積小、技術性能優(yōu)良及占地面積小的特點，110KV GIS設備變電站占地面積為常規(guī)設備的40%左右，符合我國節(jié)約用地的基本國策，減少了征地、拆遷、賠償等昂貴的前期費用。因此占地面積小的110KV室內GIS變電站在城市中得到了飛速的發(fā)展。在修建110KV室內變電站的過程中，由于設計和施工等方面的缺陷，常有不滿足電氣設備安裝和變電站安全運行的一些問題，針對這些問題做了簡單分析，供設計和施工人員參考。

一、GIS組合電氣設備基礎預埋件不滿足電氣設備要求

110KVGIS組合電氣室常常設置在變電站綜合樓的二層，所有基礎預埋件采用在樓板上預埋槽鋼，GIS組合電氣設備是由剛性的各個元件用螺栓連接起來的，為了防止SF6氣體泄漏，母線管法蘭連接時的垂直誤差不能超過0.5 mm，對基礎預埋件的平整度要求較高，大多GIS組合電氣要求基礎預埋件的平整度高差不得大于2毫米，且應露出地面2-3毫米，由于基礎預埋件多達近幾十件，在施工完成后發(fā)現基礎預埋件不能很好的滿足平整度要求。

造成基礎預埋件平整度不滿足要求的原因，主要為基礎預埋件安裝完成后因澆筑混凝土時的震動和建筑工人的踩踏造成基礎預埋件移位，以及在澆筑梁與樓板時模板的起拱高度不一樣及模板支撐不牢產生不均勻沉降造成基礎預埋件沉降，拆模后造成基礎預埋件平整度不滿足要求。

為避免以上問題的發(fā)生，在建筑工程施工中，對基礎預埋件采取二次澆筑的措施，取得了較好的效果，施工方法為澆筑梁與樓板時在基礎預埋件位置只預埋加密的錨筋，待模板拆除后再使用水準儀確定基礎預埋槽鋼水平度并與預埋錨筋焊接牢固，二次澆筑高標號細石混凝土，使基礎預埋件平整度滿足GIS組合電氣設備安裝要求。

二、接地線宜采用銅排、鍍銅鋼絞線或其它不易腐蝕材料

接地是電氣設計的重要內容，是保證變電站可靠運行的重要保證，變電站接地方式以水平接地體為主，輔以垂直接地極，水平接地體常采用60х8鍍鋅扁鋼，垂直接地極常采用70х6鍍鋅角鋼，變電站主接地網接地電阻應不大于0.5歐姆。但由于土壤的污染和地下水的侵蝕以及焊接點防腐防銹處理的不足，常造成接地主網經過幾年運行后接地材料銹蝕嚴重，接地電阻升高，不滿足變電站安全運行要求，必須對接地主網進行大修，而室內變電站建筑建成后，不易對埋置地下的接地主網更換或大修，即使能夠更換或大修，其費用也很大，所以應盡可能延長其使用壽命。

對接地主網宜采用防腐性能好銅排和銅垂直接地極，或采用新型的鍍銅接地鋼絞線和鍍銅垂直接地棒，連接處采用專用焊接方式預防腐蝕，能很好滿足變電站的安全運行要求，通過對投運變電站的回訪，兩者的效果都很好，雖然一次投入較大，但減少了接地主網大修，維護運行方便，總運行維護費用降低。

三、GIS組合電氣設備室的要求

GIS組合電氣設備是變電站內除主變壓器外最大的電器設備，室內布置時，設計要通過對GIS室設備的寬度和通道寬度計算決定房間的大小。工作通道寬度應考慮當采用電纜作為進出線時，由于GIS設備與高壓電纜的交流耐壓試驗的標準值不同，現場耐壓試驗需要裝設臨時SF6空氣套管，必須注意帶電體與墻壁之間的安全距離，同時還要考慮移動式SF6氣體回收裝置的寬度及轉彎半徑，檢修和搬運GIS組件所需要的寬度。GIS室的高度必須考慮設備運輸、安裝、大修和試驗的可能性，檢修時應可以整體起吊斷路器及其他組件，并注意現場耐壓試驗時帶電體與房頂的安全距離，吊鉤最大起吊高度不得小于GIS設備廠家要求的吊繩高度（吊繩呈人字形時，人字形的夾角不得大于60℃與30厘米空余高度之和。

GIS室里的SF6氣體的體積分數≤1000 mL/m3，空氣中的含氧量不得低于18%，所以在GIS室內必須裝設通風設備，其通風量為GIS室空間體積的3～5倍。一方面考慮正常情況下運行人員進入GIS室前對室內進行換氣，另一方面在GIS外殼發(fā)生爆裂后應能可靠排出SF6氣體。根據發(fā)熱通風的要求，室內通風通常將出風口布置于室內的上部，但由于SF6氣體的比重約為空氣的5倍，SF6氣體沉積于電纜溝或接近地板的底層空間 ，所以通風設備的出風口應考慮設在GIS室的下部，以便迅速可靠地排出外逸的SF6氣體，在室內六氟化硫設備場所應配備六氟化硫濃度儀和氧量儀，GIS室通風設施的控制開關應設計在GIS室門外，在施工時應注意安裝方向。

GIS室的室內裝飾目的是以防潮、防塵為主，在GIS現場安裝、檢修過程中，空氣中含塵量一般不得超過0.1 mg/m3，空氣的相對濕度不宜超過70%。因此GIS室不宜采用容易起灰的水泥地面和石灰墻面，并應盡量減少不必要的門窗，設計應對建筑裝飾周全考慮。

四、GIS組合電氣設備的站內運輸及吊裝

GIS組合電氣設備利用已有的站內環(huán)形道路到達吊裝位置，使用吊車起吊到吊裝平臺后再用地錨或室內吊車就位。

吊裝平臺的設計寬度和設計荷載應滿足GIS組合電氣設備的吊裝要求，其欄桿宜為活動欄桿，吊裝平臺頂面宜為細石混凝土面，以便于GIS組合電氣設備吊裝，吊裝完成后再安裝欄桿及處理吊裝平臺面。

GIS組合電氣設備重量較大，就位較為困難，如果室內未設置吊車，則土建設計人員應根據電氣要求在在GIS室的兩端和適當位置預埋地錨鉤，以便GIS設備的就位。

五、電氣埋管、防雷接地及預留孔洞

GIS變電站土建施工過程中的電氣埋管、接地敷設及孔洞預留數量多、形式復雜，在保證電氣安裝的順利進行及整個變電站的施工質量上起著重要的作用。施工過程中常常發(fā)生預埋管道或預留孔洞等遺漏，在電氣設備安裝時只有重新預埋管道和對建筑物破壞開孔，造成施工困難，影響建筑物外觀，且建筑物質量受到影響，為變電站的安全運行留下隱患。

為避免以上問題的發(fā)生，施工前設計人員應會同電氣安裝技術人員、土建施工技術人員對電氣施工圖紙和土建施工圖紙進行共同審核，明確按照施工圖上標明的預埋管道、接地敷設和孔洞的的具體位置和大小，防止出現遺漏或差錯，施工圖上表示不明確或不詳細的地方，設計要及時明確，保證施工的準確性。施工單位還必須加工制作和備齊土建施工階段中的預埋件、預埋管道和零配件，防止耽誤施工進度。

主體結構施工階時根據梁、板施工的進度要求及流水作業(yè)的順序，逐層逐段的按圖做好預埋預留配合，完成管道的鋪設、穿梁管道的套管預埋、防雷接地網的焊接、預留孔洞的設置及大型設備預埋構件的固定等。

砌體工程施工時做好墻身埋管及預留孔洞等工程的施工。電氣安裝人員按照砌體位置校核出在結構預埋階段所預埋的孔洞、管線的正確性，并檢查預留的管道是否通暢，同時做好半成品的保護措施，防止砌體施工中砂漿、垃圾等進入管道并阻塞管道，與土建施工做好配合，預留好墻體上的各種孔洞，并且要掌握好土建詳細的砌體進度才能保證跟蹤到位，不遺落任何孔洞，根據圖紙的要求在墻身開槽鋪設管道及安裝戶內箱盒等。

總之，隨著經濟的發(fā)展，中心城區(qū)負荷密度越來越高，而土地資源的缺乏，不僅使得地價極其昂貴，有時還使得一座變電站僅落實站址、解決通道和拆遷，以及報批等前期工作就花費很長的時間，所以110KV室內GIS變電站是今后城市變電站的發(fā)展趨勢，為設計、土建施工及電氣設備安裝提出了更高的要求。

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