110 kV地下變電站土建維護費用分析

陳 博，陸晶姍，楊云飛，陳 悅

(1.國網上海市電力公司經濟技術研究院，上海 200122，2.上海合澤電力工程設計咨詢有限公司，上海 200433)

地下變電站建設解決了用地緊張、站址難覓以及不影響市容等問題。但地下變電站造價高，由于處于特殊的地下環境，遭受著采光、通風、潮濕易腐蝕、防火、防滲漏等問題，給運行、設備檢修等帶來不便，造成運維成本高昂。從上海市已建投運的地下變電站運行情況來看，部分變電站出現了地下水滲漏的嚴重問題，每年均需投入大筆的維護費用。為了確保今后地下變電站建設運維成本可控，有必要開展地下變電站的技改項目分析，為今后地下變電站的建設決策提供依據。

1 項目選擇

110 kV MZ變電站2009年投運，2020年實施一次、二次及廠端自動化設備改造，可研估算費用為1 999.76萬元。該項目改造內容最為全面，涉及金額最大，對其進行具體分析。

與常規站改造差異。在該項目中，與常規站改造差異的地方在于土建部分和通風系統改造。土建改造，在墻體、運輸門、疏散門、二次屏柜基礎、防靜電架空地板、吊頂、電纜橋架及排水溝改造等方面工作量明顯大于常規站。通風系統中，計算所需的機械通風量及通風面積遠大于常規站，因此設備配置高，改造成本大。

2 工程現狀

110 kV MZ變電站現有2臺40 MVA主變，110/10 kV電壓等級，3號主變緩建，10 kV III段設備由10 kVI(1)-III(2)和10 kVII(2)-III(1)分段開關帶。110 kV側接線采用環進環出支接變壓器接線，共6回110 kV線路，10 kV側為單母線六分段，出線36回，10 kV為中性點經小電阻接地系統，安裝10 kV無功補償裝置三組，每組均由3 000 kvar電容器及±3 000 kvar SVG組成。

110 kV MZ變電站于2009年12月投運，該站1號、2號主變壓器采用保定保菱變壓器有限公司SF6氣體絕緣變壓器，變壓器采用分體水冷冷卻方式，預留3號主變為一體式蒸發冷卻型變壓器。110 kV配電裝置采用新東北電氣(沈陽)高壓開關有限公司的ZF-126(L)/T3150-40型110 kVGIS設備，GIS采用電子式電壓互感器和光纖電子式電流互感器。10 kV配電裝置采用上海南華蘭陵電氣有限公司NXPLUS_C型C-GIS設備，10kVC-GIS柜內安裝。

3 土建部分改造

110 kV MZ變電站處于黃浦區，地上部分為空間鋼架結構，地下為三層混凝土結構，本次改造不改動主體結構。本工程土建部分主要工作為配合更換電氣設備，進行相應設備基礎改造及部分換新工作,土建部分本項目改造為93.53萬元。

(1)改造繼保控制室，改造位于-7.200 m 層原演示廳位置，將原展示廳內設施拆除，改為繼保控制室，重新布置墻體、運輸門、疏散門、二次屏柜基礎、防靜電架空地板、吊頂等。

(2)拆除風井中的百葉，待設備運輸完成后恢復。

(3)110 kV開關室下面及主變電纜層的排水溝的鋼格柵需換新。

(4)空調機房的門、3 號主變室的門、GIS 室的小門、地面東側的進出口小門及2號主變室隔壁的備品間的門拆除換新。

(5)110 GIS室的靠外墻的內墻面磚重新貼。

(6)2號主變室隔壁的備品間磚墻拆除重砌。

(7)新建散熱器室基礎改造，散熱器基礎位于0 m層，采用肋梁加筏板基礎，基礎施工完成后對局部損壞的地面及墻面進行修復。

(8)1號主變室及2號主變室頂板開洞并采取相應的加固措施，對局部損壞的樓板、地面等進行修復。

3.1 ±0 m 層改造內容

(1)新建散熱器室基礎改造，散熱器基礎位于0 m層，在變電站頂板上植筋做散熱器基礎，基礎施工完成后對局部損壞的樓板及墻面進行修復。

(2)更換地面東側的進出口小門。

(3)1號主變室及2號主變室頂板開洞，開孔位置盡量避開梁柱。對局部損壞的樓板、地面及防水等進行修復。

(4)二層水箱拆除后，對無用的管道井進行封堵。

(5)鋼梁下增設吊鉤3個，單個吊重2 t。

(6)拆除散熱器室幕墻玻璃，外墻加門。

3.2 -7.200 m 層改造內容

(1)3 號主變室更換防火門。

(2)繼電控制室重做架空靜電地板。

(3)將展示廳內設施拆除，改為繼保控制室，重新布置墻體、運輸門、疏散門、二次屏柜基礎、防靜電架空地板、吊頂等。

(4)拆除風井百葉，待設備運輸完成后恢復。

3.3 -13.000 m 層改造內容

(1)無功補償裝置室設備基礎改造，將原1至3號無功補償裝置室內SVG部分地面及埋件鑿除，按更換的SVG裝置的設備尺寸，植筋做預埋鋼板；施工完成后對地面、墻面進行修復。

(2)110 GIS 室靠外墻的內墻面磚重新貼。

(3)更換110 GIS室的小門。

3.4 -17.000 m層改造內容

(1)110 kV開關室下面及主變電纜層的排水溝的鋼格柵需換新。

(2)2號主變室隔壁的備品間的門拆除換新，重砌隔墻。

(3)空調機房更換門。

4 通風系統改造

因原MZ變電站空調系統不僅針對電氣設備間還考慮了與世博期間參觀人流的結合，采用的是冰蓄冷、地源熱泵及余熱回收這3套水系統的結合，在實際運行使用中如果仍采用原水系統，運行成本較高，設備維護工作量大，因此在本次改造過程中對空調系統也進行同步改造。

本次改造各設備間均采用多聯空調形式。空調改造范圍涉及原繼保室及擴大后的繼保室空間、原10 kV開關室。10 kV開關室設1臺額定制冷量40 kW制熱45 kW的外機，5臺8 kW四面出風內機；原繼保室設1臺額定制冷量22.4 kW制熱25 kW的外機，4臺5.6 kW四面出風內機；新增控制室即原演示廳，設1臺額定制冷量28 kW制熱31.5 kW的外機，4臺7.1 kW四面出風內機。

110 kV MZ變電站改造將涉及地面主變散熱器部分。新安裝的主變散熱器位于地面一層散熱器室內，散熱器室為原站內水泵房、消防控制室等房間，散熱器室設屋頂，兩面外墻設置為多孔格柵。由變壓器設備廠商所提供的資料，每臺散熱器設備釋放的設備余熱量為152 kW。若采用機械通風方式排除該余熱，經計算所需的機械通風量約為57 000 m3/h，自然進風的通風凈面積約為15.9 m2。現散熱器室兩面外墻為多孔格柵，格柵總面積約為56 m2，按功率40%計算，通風凈面積可達22.4 m2，滿足進風凈面積要求。由于散熱器室內墻內部走道空間3.5 m以上區域設有橋架設備，無法在該區域安裝水平風管排風。散熱器室內側已無空間安裝風機。若考慮機械排風方式散熱，則需在每臺散熱器上方再增設不小于6 m×4 m的設備層作為散熱器排風機房，風機可考慮安裝三臺HTFC型柜式離心風機，每臺HTFC型柜式離心風機均采用雙速型，高速風量為21 160 m3/h，低速風量為14 430 m3/h，在主變負載率不高時可僅為低速運行，降低通風系統的能耗以及噪聲影響。每臺風機尺寸不超過1 700(長)×1 510(寬)×1 200(高)。排風機房內敷設多孔吸聲結構，6臺HTFC型柜式離心風機均安裝在排風機房內，可有效隔絕其噪聲。

經業主方建議與要求，散熱器室采用另一種通風散熱方案：在散熱器設備本體靠近外墻格柵區域上空吊裝風機，風機吸風口外接風管后在散熱器上方跨越延伸至內墻側，并開設不銹鋼網吸風口。風機排風口外接小段風管至外墻格柵處將室內熱氣流排至室外。由于散熱器設備本體與外墻之間僅有1 m寬，因尺寸限制所吊裝的風機僅能采用壁式軸流風機，根據風量需配置6臺，每臺風量約為20 000 m3/h，單臺風機運行噪聲值達到78 dB(A)。風機出口管段長度有限，已無法安裝風管消聲器設備，且外墻格柵無法阻擋風機運行時所產生的噪聲。距離散熱器室外墻約10 m處即為本站站址圍墻，該方案將會對本站廠界處的聲環境造成巨大影響，6臺風機所運行時發出的噪聲值會造成廠界處噪聲大幅超過環保部門的要求(噪聲2類區，晝間不超過60 dB(A)，夜間不超過50 dB(A))。生產及輔助設施維護費用見表1。

表1 生產及輔助設施維護費用

綜合環境清掃、照明維護、房屋設施維護、抗滲防潮防澇、消防維護、采暖通風空氣調節、生產及輔助設施維護7個方面，110 kV地下變電站年運維費用為46.2萬元，常規站位31.1萬元，高出50%。110 kV地下變電站與常規站日常運維費用對比如表2所示。

表2 110 kV地下變電站與常規站日常運維費用對比

通風設備、空調設備購買費用為34.4萬元，共計127.93萬元。

5 結語

本文通過對典型地下變電站改造項目進行分析，得到地下變電站設備改造與常規站改造差異的地方在于土建部分和通風系統改造。土建改造在墻體、運輸門、疏散門、二次屏柜基礎、防靜電架空地板、吊頂、電纜橋架及排水溝改造等方面工作量明顯大于常規站。通風系統改造計算所需的機械通風量及通風面積遠大于常規站，因此設備配置高，改造成本大。土建部分改造與通風系統改造兩項高于常規站約100萬元。