城市地下变电站设计探讨

摘要：随着城市出现了越来越多地下变电站。有必要对城市地下变电站的工程技术进行研究和分析，为日后的相关工程的设计提供方法和经验，从而使地下变电站设计更加合理。

关键词： 地下变电站节约占地 原则

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

1前言

1.1 建设地下变电站的必要性

随着社会经济的迅速发展,各行各业对电力的需求都在不断增长,尤其是城市中心区,用电负荷更加密集。为了保证大城市中心区安全可靠的用电,妥善解决此类地区用地紧张、站址选择困难,以及土地昂贵,征地拆迁费用较高带来的建设问题,结合地区规划整体要求,为提高土地利用率、改善城市景观、优化城市环境，在城市中心区，有必要建设一定数量的地下变电站。

1.2 地下变电站建设形式

地下变电站是在常规地上变电站无法建设时所采用的特殊变电站建设形式，包括全地下变电站和半地下变电站，其建筑可独立建设，也可与其他建(构)筑物结合建设。

全地下变电站：变电站主建筑物建于地下，主变压器及其他主要电气设备均装设于地下建筑内，地上只建有变电站通风口和设备、人员出入口等少量建筑，以及有可能布置在地上的警传监控室或主控制室等。

半地下变电站：变电站存在地下建筑，主变压器及部分电气设备布置在地上建筑内，其它电气设备布置在地下建筑内。

非居合建地下变电站：变电站与非居住建筑（主要是公共建筑）结合建设，两者在结构上是一整体，变电站占用建筑的地下若干层。

2 建设规模、主接线及总体布置

2.1变电站规模

城市地下变电站一般都是位于中心城区，地理位置、建设条件、重要性

高等因素，变电站规模大小及供电半径都有相对制约，一般都为终端变电站。

2.2电气主接线

电气接线应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、便于扩建等要求，结合变电站在系统中的地位与作用采取合理的接线方式；而且地下变电站空间狭小，复杂的电气接线可能导致配电装置布置困难，运行、检修不便等问题。因此，如能满足运行要求，宜简化接线型式。建议高压侧可采用线路变压器组、桥型接线或单母线等接线；中压侧可根据出线规模采用单母线、单母线分段、双母线、双母线分段等接线；低压侧可根据出线规模和无功补偿要求采用单母线接线或单母线分段接线。

2.3总体布置

地下变电站主要集中在城市中心和人口稠密地区，土地相当紧张，如果布置不合理，例如面积过大，层数太多，势必会增加投资、施工周期会很长、对周围环境、居民都会造成很大的影响；所以要求地下变电站根据各种不同地理位置情况作出合理的布置方案，要充分考虑施工周期、周围环境、运输难度等各方面影响。

地下变电站很多都是商业大厦、办公大楼、地下停车场等建筑下，要充分合理利用相关公共设施，避免重复建设，同时地下变电站土建部分是本期及远景一起建成，必须要为远景扩建进行充分考虑。

3主要设备选型

地下变电站设备选择基本相同于屋内变电站，但是要考虑到地下变电站的特殊性，空间比较紧张，为设备的检修和试验造成不便，所以要尽量选择可靠性高、维修率低、无油化、防火性能高、小型化、重量轻的设备。

（1）主变压器

城市地下变电站可选气体变压器和油浸式变压器都可作为地下变电站选择，根据国内已经运行的地下变电站情况，在满足消防要求的前提下选择油浸绝缘变压器， SF6气体绝缘变压器同油浸式变压器相比，气体变压器防火性能好、比较容易检修和维护、无油枕可以降低变压器高度，地下变电站层高相对降低，节约变电站建设成本；重量轻便于运输等优点；但价格高，散热能力差等缺点，必要时以可选择防火性能好的SF6气体绝缘变压器。

（2）35~500kV开关设备

地下变电站主要集中在城市中心区及人口稠密地区，各种电气设备主要安装于地面下，对于设备检修，试验等方面存在一定难度，要求设备小型化即较少占地面积，又方便运输；同时在质量可靠性必须严格保证、检修周期方面要比地上变电站设备要延长。

根据国内外设备情况，占地面积小、防火性能优、可靠性高、检修周期长的设备，GIS设备应用普遍，得到相当的认可，运行经验已经比较成熟，国内厂家都可以供应，地下变电站 35kV～500kV配电装置主要选用SF6气体绝缘全封闭组合电器（GIS）。

4城市地下变电站与周围环境的协调

由于地下变电站一般建设在城市区域内，其中有很大一部分位于市中心地带，因此规划部门往往对地下变电站的地面部分有较高的景观要求，包括对立面外观、建筑高度、绿化率以及环境协调等。地下变电站的地面部分一般有吊装口、进风口、排风口、疏散楼梯口等，有时为了改善工作环境，也有变把警传值班室、主控制室等长期有人驻守的房间布置在地面的情况。

与公共建筑合建的地下变电站，因为地下地面两部分是整体设计的，其吊装口、进排风口、疏散楼梯口等均融合在整幢建筑内，容易达到互相协调的效果。

所以城市地下变电站融合到周围环境里，理想的状态应是使其成为点缀城市的小品或景观，绿树篱笆代替了高高的围墙，人们可以近距离的感受变电站，一个富于人文气息的变电站，有利于消除或缓解人们对变电站的误解或排斥心理。

5地下变电站设备进出口的设置

地下变电站的绝大部分设备布置于地下，设备的进出均要通过吊装设备和吊装口来完成。吊装口设置主要以下几种：

（1）吊装口加装活动的钢盖板，优点是占地面积小，可以利用道路设置吊装口，缺点是增加了地下变电站的防水防涝的难度。

（2）吊装口封盖预制混凝土板，可以充分扩大地面的绿化面积，起到美化环境的作用，适合绿化率有严格要求的地段，但也存在一定的隐患和其它不利因素，一是盖板的拆装比较困难，二是盖板之间有板缝，一旦上层防水层出现问题，容易造成水渗漏。

（3）吊装口比较可靠的做法是把吊装口建成建筑物，天花可设置吊车，墙体可以设吊装门洞和安装进风百页窗，这样吊装口可兼作进风通道，又消除了地下变电站的水灾隐患。

6地下变电站电缆出线防雨水倒灌设计方法

地下变电站有较多的电缆出线通过电缆隧道与其他站或用户连接。但由于诸多原因会造成电缆隧道内的雨水倒灌进地下变电站，这是非常重要的问题，也比较难以处理。目前地下变电站的做法是每根电缆都预埋一根刚性止水套管（钢管制作），套管伸进隧道及地下电缆层各20cm左右，套管两头均焊接法兰，为远期预留的电缆套管在法兰处固定封闭盖板（螺栓连接并设置止水橡胶），防止雨水进入从电缆隧道进入电缆层。当套管需要敷设电缆时，打开封闭盖板，穿入电缆，电缆与套管之间的空隙用一般防火材料封堵。

7地下变电站通风系统设计原则

地下变电站主要采用的是“自然进风、机械排风”的通风模式，同时对通风不畅的部位，辅以一定的机械送风。一般将自然进风井与吊物孔合用，以减少占地面积。排风风机尽量集中布置，这样好控制噪声，同时有利于布置排风风道。主变压室通风系统应按每台主变独立设计。