陳姍姍, 李 濤, 劉翼翔, 束春曉, 蘇艷菊
(安徽明生電力投資集團有限公司, 安徽 合肥 230022)
在配電網(wǎng)的建設(shè)中,開閉所是變電站10千伏和20千伏母線的延伸,用于10千伏和20千伏電力的接收與分配,起到電力支撐和分配的作用。開閉所的供電可靠性決定了城市電網(wǎng)系統(tǒng)的供配電穩(wěn)定性,具有安全性和現(xiàn)實性的意義。近些年,因為惡劣氣候和極端環(huán)境的影響,配電網(wǎng)對開閉所的防汛防潮要求日漸增高。為了落實防汛抗旱工作的要求,改善現(xiàn)有運行開閉所和提升新建開閉所的防汛防潮能力迫在眉睫。
開閉所在城市配電網(wǎng)絡(luò)中是承接變電站和配電站的重要工作環(huán)節(jié),在區(qū)域中起到電源支撐的作用。為保證電網(wǎng)安全、可靠供電,開閉所的合理建設(shè)和建設(shè)質(zhì)量尤為重要。
2021年夏季,內(nèi)陸多地出現(xiàn)特大暴雨,導(dǎo)致部分城市內(nèi)澇嚴重,出現(xiàn)了大面積的停電現(xiàn)象。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是城市中擔(dān)負供電重任的開閉所、配電房被淹,造成配電設(shè)備損壞失電。暴露了開閉所設(shè)計建設(shè)時,對于惡劣氣候和極端環(huán)境形成的洪澇因素考慮不充分的問題。隨著惡劣氣候和極端環(huán)境出現(xiàn)越來越頻繁,要求在開閉所設(shè)計中提高防汛防潮標準越來越重要。
為了防止自然災(zāi)害和次生災(zāi)害對配電設(shè)備造成重大影響,減小供電設(shè)施的影響程度和范圍,以及改善開閉所本身內(nèi)部的潮濕問題,本文對新建開閉所防汛、防潮能力的設(shè)計進行相關(guān)分析,并提出了相應(yīng)的解決措施和提升方法。
近些年,一些主要城市的配電網(wǎng)技術(shù)改造和大修項目中,絕大部分開閉所改造的原因均是防水、潮濕、凝露。一些城市受到地理環(huán)境影響,部分區(qū)域地勢低洼,在運行的開閉所設(shè)備凝露狀況比較嚴重,防水、防潮能力不滿足要求。其中一部分由于濕度和凝露過大,造成整段母線設(shè)備的頻繁放電,導(dǎo)致設(shè)備損壞和停電。而另一部分地下開閉所,在臺風(fēng)和雨水居多的夏季,尤其是迎峰度夏的關(guān)鍵時期,由于城市內(nèi)澇,部分地下開閉所設(shè)備被洪水浸泡,電纜溝內(nèi)積水較深,電力電纜安全運行受到極大影響。因此開閉所防水設(shè)計尤為重要。
針對開閉所防水、潮濕、凝露現(xiàn)狀嚴重的情況,分析有以下幾個原因。
一些城市的部分區(qū)域老舊開閉所在地下一層,因地下水位較高,導(dǎo)致電纜溝地下滲水,或因吊裝口密封不嚴,導(dǎo)致屋頂滲水嚴重;部分住宅區(qū)域開閉所位于小區(qū)的半地下,標高雖與市政道路平齊,但是處在住宅區(qū)域的低洼處,導(dǎo)致小區(qū)的整體排水流向為開閉所方向;部分市政開閉所建設(shè)在公園內(nèi),四周貼鄰池塘和河道而導(dǎo)致地基下沉,雨季和防汛期導(dǎo)致水流倒灌進開閉所。
開閉所內(nèi)部相對密封,空氣流動差,集聚的污濁空氣和高濕度容易導(dǎo)致開閉所內(nèi)部潮濕。設(shè)備長時間在潮濕的環(huán)境中運行,會使柜體內(nèi)空氣中原本不飽和水蒸氣達到飽和,在柜內(nèi)元器件上形成凝露,導(dǎo)致設(shè)備局放現(xiàn)象較多。開關(guān)柜內(nèi)端子排裸露,端子易被腐蝕、閃絡(luò),造成設(shè)備故障。部分在運行的老舊開閉所內(nèi)部,或除濕機和空調(diào)損壞,或強排風(fēng)系統(tǒng)失電或損壞無法正常開啟,或工作時間無法滿足標準。
現(xiàn)運行的部分開閉所外墻剝落,防水材料外露老化嚴重;開閉所屋頂滲漏和內(nèi)部空氣潮濕,使得所內(nèi)頂層滲漏和內(nèi)墻發(fā)霉,破壞內(nèi)部墻面的防水材料;地下開閉所電纜溝滲水,使防水材料長期浸泡在水中,加速老化。
新建開閉所在前期規(guī)劃選址階段,不應(yīng)選擇在地勢低洼、可能積水的場所,且不與相關(guān)涉水場所貼鄰。與其他建筑合建的開閉所,不應(yīng)設(shè)置在浴室、廚房、廁所等經(jīng)常積水場所的正下方,且不宜與上述場所貼鄰[1]。
若新建開閉所地區(qū)室外地面±0.00標高低于城市防澇用地高程或當(dāng)?shù)貧v史最高洪水位,其開閉所應(yīng)設(shè)置在地上一層及以上并且高于當(dāng)?shù)胤罎秤玫馗叱獭?/p>
若新建開閉所地區(qū)室外地面±0.00標高高于城市防澇用地高程或當(dāng)?shù)貧v史最高洪水位,其開閉所適宜設(shè)置在地上一層。若建設(shè)條件受限,無法在一層建設(shè),需在地下建設(shè)時,新建區(qū)域有地下二層或多層,開閉所可建設(shè)在地下一層,但開閉所需滿足所在平面高于防澇用地高程及地下一層標高;地下室出入口、通風(fēng)口的底標高應(yīng)高于室外地面標高及防澇用地高程;地下二層建筑面積不小于地下一層,且凈高不應(yīng)低于2.2米;應(yīng)符合內(nèi)澇風(fēng)險評估的要求;同時編制開閉所的正常運行的防洪澇應(yīng)急措施[2]。若采用吊裝孔形式建議采用單獨的吊裝間,但不得采用吊裝孔上方蓋板掩埋的形式。
4.2.1 建筑設(shè)計方面
新建獨立地上一層開閉所,室內(nèi)外高差不小于0.5米,設(shè)備基礎(chǔ)及電纜溝采用C25標號及以上的混凝土整體澆筑,澆筑高度不小于+1.00標高,內(nèi)外墻壁、室內(nèi)電纜溝及底部做防水處理,所內(nèi)通至室外電纜溝內(nèi)需設(shè)計有防洪墻,防水等級達到Ⅰ級,不使用磚材修復(fù)設(shè)備基礎(chǔ)。開閉所電纜溝、設(shè)備基礎(chǔ)和集水坑采取防水排水措施,電纜排管進出口兩端采用充氣封堵材料及防火材料進行封堵。室內(nèi)墻面及頂棚應(yīng)采用防水隔層處理,地面采用環(huán)氧樹脂漆地面。開閉所房屋屋頂采用坡頂,排水坡度不小于1/50,防水級別為Ⅰ級,屋頂防水層采用SBS改性瀝青防水卷材和其他高性能防水材料雙層鋪設(shè),屋面不設(shè)女兒墻[2],不做天溝,邊緣設(shè)置0.3米的翻邊或封檐板。屋面宜采用自流式有組織排水,設(shè)置集水井匯集雨水,經(jīng)地下設(shè)置的排水暗管至窨井,然后有組織將水排至附近市政雨水管網(wǎng)中。開閉所大門內(nèi)設(shè)置磚砌水泥擋水墻,高度不低于0.6米,所內(nèi)宜配置防汛擋板。與其他建筑物合建的地上一層開閉所,防水要求與新建獨立開閉所建筑要求相同,并且上層建筑的地面須做防水處理。
新建地下開閉所,設(shè)于地下一層的獨立房間內(nèi),不應(yīng)設(shè)置在房屋基礎(chǔ)斷層處,不可避免設(shè)置在房屋基礎(chǔ)斷層處的,應(yīng)在交接處嵌填密封材料。開閉所上層建筑的地面須做防水處理,開閉所正下方有地下二層,面積不小于地下一層,地下二層層高不小于2.2米[2],地下開閉所外墻設(shè)計與地上一層要求一致,且外墻體不得與粘土共墻。
4.2.2 設(shè)備設(shè)計方面
開閉所通風(fēng)采用自然通風(fēng)和強排風(fēng)雙結(jié)合方式,所內(nèi)墻壁上部設(shè)置軸流風(fēng)機,軸流風(fēng)機臺數(shù)按開閉所設(shè)計防火規(guī)范進行配置,電纜溝四角設(shè)置地排裝置,電纜溝中部設(shè)置強通風(fēng)蓋板,軸流風(fēng)機的控制裝置應(yīng)為手動和自動控制裝置,其電源應(yīng)取自本開閉所交流380 V電源,強排風(fēng)定時裝置設(shè)置為每天自啟動工作不少于6小時。所內(nèi)高、低壓設(shè)備配備溫濕度控制裝置和防凝露裝置,柜內(nèi)端子排及金屬元件增加密封層,起到防潮保護作用;所有設(shè)備底部用防火泥等防火材料進行滿封。所內(nèi)設(shè)置立式空調(diào)、除濕機,其冷凝水需由管道引至所外,不得排至所內(nèi)及電纜溝內(nèi)。開閉所內(nèi)配備防汛沙袋、吸水膨脹袋等防汛設(shè)施,滿足開閉所防汛需求。
設(shè)置在地下一層的開閉所,采用強排風(fēng)方式,不應(yīng)在高、低壓設(shè)備排列的上方安裝通風(fēng)管道,通風(fēng)管道必須獨立設(shè)置,不得與地下其他通風(fēng)管道共用,通風(fēng)管道應(yīng)采用非燃燒材料制作。使用六氟化硫氣體(SF6)作為絕緣和滅弧介質(zhì)的開閉所應(yīng)設(shè)置SF6濃度監(jiān)測和報警系統(tǒng)[3],內(nèi)墻底部加裝強制排風(fēng)裝置。所內(nèi)電纜溝底部排水坡度不宜小于0.5%,電纜溝必須有配套設(shè)計的集水坑,集水坑設(shè)置在開閉所外部,并且安裝水泵等排水設(shè)施,電纜溝增設(shè)防止?jié)乘构嗟脑O(shè)施。電纜通道、電纜夾層、管道間隙用防水材料進行嚴密封堵避免澇水倒灌。地下室內(nèi)開閉所電氣設(shè)備宜采用防水等級高的產(chǎn)品。
結(jié)合現(xiàn)運行開閉所發(fā)生的凝露、潮濕情況,對新建和現(xiàn)狀開閉所防水設(shè)計做出以下提升方法。
4.3.1 注重前期規(guī)劃和建筑設(shè)計
新建開閉所建設(shè)與其他規(guī)劃設(shè)計要有良好、有效的結(jié)合。在編制新建開閉所建設(shè)專項規(guī)劃設(shè)計時,要考慮總體規(guī)劃布局,避開涉水區(qū)域[4],若在公園內(nèi)部等不利地區(qū)建設(shè),需建在標高高處,遠離池塘、河道等區(qū)域;開閉所地基整體混凝土澆筑至不小于+1.00標高,樁基外側(cè)做防水處理,開閉所室內(nèi)外高差不小于0.5米,外立面設(shè)計與環(huán)境相融合,外墻可采用觀賞性強的防水卷材,防水卷材高度滿足規(guī)范要求。屋頂防水層可用水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料和SBS改性瀝青防水卷材相結(jié)合方式進行鋪設(shè);內(nèi)墻防水涂料涂刷不小于1.8米,地面和電纜溝滿做,涂刷厚度和層數(shù)滿足規(guī)范要求。屋頂在前期可行性研究階段,在滿足開閉所承重的情況下,可加建鋼結(jié)構(gòu)屋頂,減少屋面防水層的破壞和老化。
4.3.2 提升排水功能和設(shè)備
在地勢不利的區(qū)域和地下開閉所建設(shè)時,沿著開閉所外部可新建一條排水溝,開閉所內(nèi)電纜溝宜安裝一套智能水位報警系統(tǒng),可與溝內(nèi)水泵等排水設(shè)備進行聯(lián)動,集水坑應(yīng)設(shè)置于開閉所外部,其內(nèi)部積水需及時向市政排水管或排水井引流,排水設(shè)備控制裝置應(yīng)包含手動和自動控制裝置。地下開閉所出入口截水溝不應(yīng)與地下室排水系統(tǒng)連通,應(yīng)設(shè)置獨立的排水系統(tǒng)。開閉所外四周混凝土硬化處理。在地下水位較高的地區(qū),可在開閉所前期可行性研究階段采用高承臺樁基,抬高開閉所一層,標高至歷史最高洪水位以上,以減少地下水的倒灌和城市內(nèi)澇的侵蝕。若開閉所是與其他建筑合建的二層建筑,應(yīng)將高壓設(shè)備放置在開閉所二層,并且有獨立的進出線通道。
圖1 開閉所排水溝設(shè)置示意圖
4.3.3 有效封堵進出管孔
開閉所進出口排管孔洞和與工井或橋架連接處,均宜采用防火泥或充氣封堵材料進行有效封堵,進出口與所外第一個工井之間的排管宜有一定的排水坡度。
本文對開閉所防汛、防潮功能存在的問題進行了分析,并提出了相應(yīng)的解決措施和提升方法,在實踐中對應(yīng)急防洪、防汛效果較為顯著。通過增強建筑和設(shè)備防汛、防潮能力,不斷優(yōu)化建筑和設(shè)備本身總體質(zhì)量,本著因地制宜、堅固耐用原則,提高區(qū)域配電網(wǎng)可靠性,確保區(qū)域配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。