配電網(wǎng)防災(zāi)抗災(zāi)能力提升研究

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)陜西省電力設(shè)計(jì)院有限公司 馬 勇

1 研究背景

本文通過(guò)調(diào)查研究，匯總分析引起公建開關(guān)站及配電室被洪水浸淹的各方面原因，針對(duì)性提出設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等多方面改進(jìn)措施，以提高公建開關(guān)站及配電室及其供配電的安全可靠性，應(yīng)對(duì)在極端暴雨洪水天氣的情況下，盡可能保證配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

按照相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求，公建配電室及開關(guān)站室內(nèi)地面正負(fù)零設(shè)計(jì)標(biāo)高較室外地面高出300mm 左右，當(dāng)室外水面高度高出室內(nèi)正負(fù)零標(biāo)高時(shí)，就會(huì)流入室內(nèi)，從而通過(guò)設(shè)備底部孔洞侵入設(shè)備內(nèi)部，造成設(shè)備故障、配電室停電。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的主要原因是室內(nèi)標(biāo)高設(shè)計(jì)高度不足，無(wú)法應(yīng)對(duì)特大暴雨等極端天氣的影響，同時(shí)配電室缺少機(jī)械排水設(shè)施，無(wú)法將流入室內(nèi)的雨水及時(shí)排至室外。

3 設(shè)計(jì)原則與目標(biāo)

公建開關(guān)站及配電室防水設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“防、排、截、堵相結(jié)合，剛?cè)嵯酀?jì)，因地制宜，綜合治理”的原則，按一級(jí)設(shè)防考慮，并符合GB 50108《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》及有關(guān)電力規(guī)程、規(guī)范的規(guī)定和要求。

4 防災(zāi)措施

4.1 站址規(guī)劃選擇

根據(jù)《20kV 及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50053-2013中2.0.1要求，變電所的所址綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)等因素，統(tǒng)籌規(guī)劃。其中第9條，“不應(yīng)設(shè)在地勢(shì)低洼和可能積水的場(chǎng)所”。地下車庫(kù)屬于地勢(shì)低洼和可能積水的場(chǎng)所，因此考慮防汛的所址選擇，原則上配電室不應(yīng)布置于地下車庫(kù)。

對(duì)于必須布置在地下的配電室（開關(guān)站），《20kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50053-2013中2.0.4的要求如下[1]：在多層或高層建筑物的地下層設(shè)置非充油電氣設(shè)備的配電所、變電所時(shí)，應(yīng)符合“當(dāng)有多層地下層時(shí)，不應(yīng)設(shè)置在最底層；當(dāng)只有地下一層時(shí)，應(yīng)采取抬高地面和防止雨水、消防水等積水的措施”。

對(duì)較重要的配電室，建議參照《35kV～220kV城市地下變電站設(shè)計(jì)規(guī)程》DL/T 5216-2017[2]中3.1.7要求“站址應(yīng)滿足防洪及防澇的要求，否則應(yīng)采取防洪和防澇措施，防洪及防澇宜利用市政設(shè)施。”此外，根據(jù)3.2.5要求，“站區(qū)地面高程應(yīng)符合，110kV 及以下的地下變電站站區(qū)場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)高于頻率為2%的洪水位或歷史最高內(nèi)澇水位。”因此，對(duì)于必須設(shè)在地下車庫(kù)的配電室，應(yīng)提高站址設(shè)防等級(jí)，滿足防洪防澇相關(guān)要求。

此外，對(duì)于站區(qū)場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高不能滿足上述要求時(shí)，可根據(jù)《變電站總布置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》DL/T 5056-2007[3]中6.1.1要求，采取如下措施應(yīng)對(duì)，“1.對(duì)于場(chǎng)地標(biāo)高采取措施時(shí)，場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)不低于洪水水位或歷史最高內(nèi)澇水位。2.對(duì)站區(qū)采取防洪或防澇措施時(shí)，防洪或防澇設(shè)施標(biāo)高應(yīng)高于上述洪水水位或歷史最高內(nèi)澇水位標(biāo)高0.5m。3.采取可靠措施，使主要設(shè)備底座和生產(chǎn)建筑物室內(nèi)地坪標(biāo)高不低于上述高水位。沿江、河、湖、海等受風(fēng)浪影響的變電站，防洪設(shè)施標(biāo)高還應(yīng)考慮頻率為2%的風(fēng)浪高和0.5m 的安全超高”。

4.2 建筑防水措施

建筑防水設(shè)計(jì)應(yīng)提高要求，按《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》GB 50108中規(guī)定的一級(jí)防水設(shè)計(jì)。配電室應(yīng)采取相應(yīng)防水、排水措施[4]。

4.2.1 配電室高度

配電室首層室內(nèi)外高差應(yīng)不小于0.6m。配電室優(yōu)先布置于地上一層，配電室室內(nèi)標(biāo)高不得低于同層建筑，室內(nèi)外地坪高差不小于0.6m。當(dāng)有多層地下層且配電室布置于地下時(shí)，配電室不應(yīng)布置于最底層，室內(nèi)標(biāo)高應(yīng)高于同層建筑不小于0.2m。

4.2.2 配電室門窗孔洞防水措施

為提高擋水高度，在滿足防鼠要求的前提下，配電室門口設(shè)置高度不小于0.5m 的防鼠阻水一體板，具有隔絕雨水的作用。在滿足防火要求的前提下，配電室的室外門應(yīng)作水密封處理，或采用防水防火密閉門，從而防止從門縫滲水，起到與外界隔絕的作用。

在底層沿地下外墻內(nèi)壁設(shè)置排水溝，并應(yīng)在一處或若干處地面較低點(diǎn)設(shè)置集水坑或集水池。地下室通風(fēng)口、排水管道采用防止?jié)乘构啻胧┗蚍舛卵b置，地下室通風(fēng)口封堵后采取便攜式通風(fēng)方式，盡快恢復(fù)配電室通風(fēng)。配電室頂板上部不宜布置雨、污水管網(wǎng)，若必須布置在配電室頂板上層覆土范圍內(nèi)時(shí)，采用管溝內(nèi)敷設(shè)管網(wǎng)方案，且管溝有可靠的排水渠道；雨、污水管網(wǎng)不應(yīng)穿入地下配電房間。

4.2.3 建筑材料防水措施

配電室的迎水面做卷材防水層、防水涂料層，室內(nèi)裝飾地面、墻面空間涂刷防水涂料。根據(jù)具體需求，混凝土可摻加各類外加劑，從而改善混凝土的防水及抗裂性能。卷材防水層、防水涂料做法應(yīng)符合國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集《地下建筑防水構(gòu)造》地下工程防水做法的規(guī)定。為避免出現(xiàn)防水薄弱環(huán)節(jié)，配電室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)設(shè)置變形縫或后澆帶。

4.2.4 電纜通道防水措施

電纜在排管中，應(yīng)采用有機(jī)或無(wú)機(jī)固化材料進(jìn)行封堵；電纜在進(jìn)出開關(guān)站（配電室）處應(yīng)采用阻水法蘭進(jìn)行封堵。

4.3 建筑排水措施

電纜夾層應(yīng)設(shè)2處集水坑，集水坑尺寸不應(yīng)小于800mm×800mm×800mm，設(shè)置水篦子，坑內(nèi)設(shè)固定式潛水泵，潛水泵可以自動(dòng)和手動(dòng)啟停。按照《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定其有效容積不宜小于最大一臺(tái)排水泵5min 的出水量，且排水泵每小時(shí)啟動(dòng)次數(shù)不宜超過(guò)6次。根據(jù)配電室所在位置確定場(chǎng)站區(qū)域的排水方式及路由，盡量采用有組織排放。排水泵應(yīng)設(shè)置自動(dòng)排水功能，并可遠(yuǎn)傳信息，具備遠(yuǎn)程控制啟動(dòng)功能。水泵出口設(shè)置止回閥、閘閥等，防止雨水倒灌，可根據(jù)集水坑水位自動(dòng)啟停潛水排污泵，將水加壓排至就近市政排水檢查井。

4.4 電氣防水措施

4.4.1 電氣一次

電網(wǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)選擇在故障時(shí)將重要負(fù)荷轉(zhuǎn)移至聯(lián)絡(luò)線路，且可靠性較高的結(jié)構(gòu)型式（例如雙環(huán)式、雙射式、花瓣式等）。同時(shí)，負(fù)荷供電應(yīng)盡量采用雙電源供電，且設(shè)置應(yīng)急電源。

在設(shè)備選擇上，應(yīng)盡量采用固體絕緣，重點(diǎn)提高設(shè)備的IP 防護(hù)等級(jí)，可根據(jù)情況采用IP67（滿足短時(shí)浸水）或IP68（滿足持續(xù)潛水）。開關(guān)柜及二次屏柜盡量采用電纜上進(jìn)上出的型式，采用電纜吊架進(jìn)行電纜敷設(shè)，提高電纜的敷設(shè)高度。導(dǎo)體的選擇應(yīng)注意在硬導(dǎo)體、電纜終端、電纜中間頭及穿墻套管安裝處避免裸露，采用絕緣防水材料進(jìn)行防護(hù)，電纜采用防水絕緣護(hù)套。

同時(shí)，為解決配電室等漏水問(wèn)題。在電纜穿墻、穿樓板等開孔的部位，在設(shè)計(jì)防火封堵的同時(shí)，采用嚴(yán)密的堵漏措施進(jìn)行防水（例如采用充氣型電纜管道封堵氣囊等），做到徹底密封，隔絕漏水的流動(dòng)渠道。

4.4.2 電氣二次

基于營(yíng)配一體化平臺(tái)的拓?fù)滟Y源、模型數(shù)據(jù)等，利用現(xiàn)有配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，持續(xù)開發(fā)高階功能應(yīng)用，搭建防汛決策輔助平臺(tái)。通過(guò)與政府各防汛部分信息交互會(huì)商，納入水雨情信息、衛(wèi)星云圖、大風(fēng)路徑等發(fā)出預(yù)警信息，對(duì)各類低洼地區(qū)電網(wǎng)設(shè)施發(fā)出預(yù)警，同時(shí)收集大風(fēng)大雨等極端天氣時(shí)各重要設(shè)施位置的水位、設(shè)備運(yùn)行工況等信息，對(duì)歷史信息進(jìn)行研判，提高電力設(shè)施安全。

提高開關(guān)站、配電室以及城市低洼地區(qū)用電設(shè)施的環(huán)境監(jiān)控覆蓋率；在開關(guān)站及配電室設(shè)置巡檢智能機(jī)器人，利用智能化設(shè)備在自然災(zāi)害中代替人工勘災(zāi)，從而降低風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)可通過(guò)機(jī)器人后臺(tái)操控平臺(tái)，對(duì)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能化管理。對(duì)在配電網(wǎng)重要地區(qū)及部位部署圖像監(jiān)視系統(tǒng)及水位探測(cè)器，在災(zāi)前及災(zāi)中對(duì)重點(diǎn)位置電力設(shè)施運(yùn)行及水位等情況進(jìn)行監(jiān)視及報(bào)警。

4.4.3 線路電氣

一是地下建筑內(nèi)采用電纜橋架敷設(shè)，電纜進(jìn)線采用上進(jìn)上出方式，有效避免洪水影響。二是地下水位較淺地段，采用阻水電纜防止洪水長(zhǎng)期浸泡。三是重要架空線路以及部分中低洼地段架空線路可以采取局部加強(qiáng)桿塔強(qiáng)度，并配置防撞墩避免洪災(zāi)期間漂浮物撞擊。

4.5 臨時(shí)防汛措施

4.5.1 防汛設(shè)施的種類

防汛沙袋常被用于低洼地、開放出入口、車庫(kù)等處構(gòu)筑臨時(shí)防水工事，同時(shí)防汛抗洪沙袋也用于臺(tái)風(fēng)水患、淹水，排水工程，車庫(kù)擋水以及預(yù)防泥土崩塌，等緊急工事及水患預(yù)防。配電設(shè)施多位于地下停車場(chǎng)內(nèi)，對(duì)地下停車庫(kù)應(yīng)重點(diǎn)保護(hù)，汛期執(zhí)行24h 值班制度；汛情發(fā)生時(shí)，每半小時(shí)要檢查一次集水井、水泵等關(guān)鍵設(shè)備；場(chǎng)內(nèi)水位高度超過(guò)10cm 時(shí)，要立即停止運(yùn)營(yíng)，做好人員疏散和防汛搶險(xiǎn)。

普通沙袋。采用加厚帆布面料，口部為尼龍抽繩，常用規(guī)格尺寸為30cm×70cm（寬×長(zhǎng)）。使用時(shí)內(nèi)部填充沙土，不宜填充過(guò)于飽滿，重量為10kg 左右為宜，避免太鼓無(wú)法放平。普通沙袋可反復(fù)使用，退水后將袋中沙土倒出后將沙袋保存即可。

吸水膨脹袋。吸水膨脹袋外袋采用天然麻織物編制而成，內(nèi)袋采用優(yōu)質(zhì)紡織品制成，結(jié)實(shí)耐用。內(nèi)部填充的高分子納米吸水膨脹顆粒，吸水后可膨脹80～100倍，浸入水中3～5min 即可膨脹至重量18～20kg，可承壓150～180kg。

4.5.2 使用方法

普通沙袋。將沙袋裝滿沙封口，封口可以用封口機(jī)封口，可以用繩子綁口，也可以直接購(gòu)買拉鏈沙袋，用拉鏈封口。普通沙袋可反復(fù)使用，在使用時(shí)須提前準(zhǔn)備大量的砂石填充材料，耗費(fèi)較大人力完成填充和運(yùn)輸?shù)裙ぷ鳌?/p>

吸水膨脹袋。從塑料密封袋中取出防汛專用沙袋、防洪沙袋。把防汛專用沙袋、防洪沙袋均勻浸泡水中，3～5min 后吸水袋完全膨脹，可直接用于阻水堵截，加高車庫(kù)入口處擋水高度。

4.5.3 具體配置使用原則

各配電室應(yīng)根據(jù)以下要求開展防汛工作配置地下車出入口沙袋。根據(jù)水位標(biāo)高制定沙袋墻具體高度（最高設(shè)計(jì)防汛水位+0.5m）。

以1.5m 高洪水位為例，當(dāng)采取上窄下寬（金字塔）沙袋墻的型式時(shí)，取沙袋高度高于水位0.5m，經(jīng)計(jì)算需底寬6m，2m 的沙袋墻，方可滿足水壓要求。其余水位高度狀況的具體擺放尺寸，需根據(jù)情況進(jìn)行適當(dāng)增加。

5 防災(zāi)措施的實(shí)施

通過(guò)以上分析，可以將開關(guān)站及配電室防洪防汛措施總結(jié)為六個(gè)方面。其中站址規(guī)劃選擇、建筑防水措施、建筑排水措施在主體建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)采取相應(yīng)措施，尤其是站址規(guī)劃選擇對(duì)于配電室的防洪防汛起到至關(guān)重要的作用。電氣防水措施、運(yùn)行維護(hù)措施是主體建筑設(shè)計(jì)完成后，由配電室工藝設(shè)計(jì)專業(yè)進(jìn)行考慮，臨時(shí)防汛措施的沙袋則應(yīng)結(jié)合配電室所在地下建筑出入口整體配置，對(duì)人行、車庫(kù)出入口等易形成雨水倒灌的部位起到加強(qiáng)和補(bǔ)充作用。

根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)配網(wǎng)項(xiàng)目提升防災(zāi)抗災(zāi)能力的措施方案進(jìn)行了梳理和劃分，具體可見表1。

表1 配網(wǎng)防災(zāi)抗災(zāi)措施一覽表

總體而言。隨著城市化進(jìn)程快速發(fā)展，我國(guó)變配電室的數(shù)量日益增多。極端暴雨天氣災(zāi)害發(fā)生的頻率和強(qiáng)度也越來(lái)越大，配電室的防水、排水問(wèn)題勢(shì)必迫在眉睫，在該項(xiàng)領(lǐng)域的研究工作對(duì)于未來(lái)此類項(xiàng)目的建設(shè)有著重大的意義。