近日，中国能建陕西院设计的国内首座“330千伏地下变电站”西安城南330千伏变电站项目建设迎来关键节点，工程全部筏板基础浇筑完成，标志着项目建设正式进入主体结构施工的攻坚建设阶段。
城北330千伏变电站2017年建成投运，它不仅是全国首座采用隔震支座的330千伏地上户内变电站，也是公司承建的最高电压等级的户内变电站，建设过程困难重重。西安城南330千伏地下变电站坐落在西安城市南北中轴线东侧，位于城市二环线南段，被冠以多重“第一”的标签：全国首座330千伏地下变电站、国内首座采用型钢混凝土结构的地下变电站、陕西院承担的最高电压等级的地下变电站，以及与文物合建、设计配合历时12年之久的地下变电站。
目前，位于地下19.4米深处的变电站“底座”已完成浇筑，为前期基坑和筏板施工画上了阶段性的句号。预计两个多月后，将在此筏板基础上建起一座三层楼高的地下变电站。这座变电站从设计到阶段性节点的完成，历经无数挑战与曲折。
西安城南330千伏地下变电站是陕西省和西安市两级政府电网建设的重点项目，是西安南郊地区主电网关键节点，承担着2024年“迎峰度夏”重点任务，计划于2024年6月30日带电投运。如果未能按期建成，周边约6万户居民被迫限电，存在大面积、长时间停电风险，西安南部郊区新增用户将面临无电可接的严重后果。建成后将承担西安南部和市中心重要电力供应，彻底解决度夏期间330千伏上苑变、南郊变过载问题，对缓解西安城市中心用电紧张局面，提高供电可靠性，促进城市健康发展具有极其重要的意义。
项目自2012年立项启动，2014年~2018年期间，因选址问题多次开展方案优化和环评等工作，随后在西安市发改委、碑林区政府、国网陕西省电力公司和西安供电局等多方的共同努力下，南二环和文艺路十字西北角的雁塔110千伏变电站围墙范围内西侧有空置场地且符合地区建设规划和交通运输等的建设要求，具备建站条件。鉴于种种原因，布置方案最终定为建设地下变电站。
地下变电站的设计和建设难度远非地面建筑能比，西安城南330千伏变电站向地下“借”来空间，其在设计与建设过程中受多重客观因素制约，其周边环境复杂体现在多个层面。首先，变电站处于雁塔110千伏变电站围墙内一片狭小且紧凑的空间，周边环绕着多层住宅区、高层建筑以及交通繁忙的二环南路，设计项目组需在这样的复杂有限的场地中精细化布置，电气设备体量大、布置形式多样、工艺精度高、电气管线密集且路径复杂，平面和竖向布置需要充分考虑与临近设施的安全距离和对居民生活的影响最小化。其次，设计过程中须妥善处理与现有地下设施如330千伏市政顶管隧道、110千伏电缆竖井、主变基础及油坑、主变室桩位、主变事故油池和电缆沟等的关系，既要规避相互冲突，又要确保安全距离、结构稳定、施工可行性。再者，由于变电站基坑开挖深度大，且地下水位较低，设计时必须克服基坑降水、整体及局部抗浮稳定性、基坑排水等要求。加之，地下变电站所处环境位置特殊，设备区热密度差值大，同一空间区汇集多种不同性质气体，通风排热困难且易出现过冷或过热区。变电站位于市区，环境噪音控制要求高。如何保证通风效果、减小通风能耗、降低通风噪音对地下变电站建设和运维都至关重要。同时，目前没有针对地下变电站的消防设计标准，工程设计中消防措施不一致，运行中存在一定安全隐患，为解决地下变电站运行中人员的生命、财产安全，急需对地下变电站消防系统进行深入分析研究。最后，在有限的地下空间内，如何克服大型设备的运输、安装与维护难题，以及如何在满足功能需求的同时，最大限度减少对周边环境的噪声、振动和电磁辐射污染，这些都是项目组在设计过程中亟需解决的关键问题。
十年磨一剑，匠心致初心!西安城南330千伏变电站设计配合已历时12年之久。
2012年启动，2013年~2021年，经历可研收口、方案优化、公参环评、可研复核及收口。项目于2021年5月开工建设，2021年11月发现地下文物：“隋唐长安城靖安坊东北隅、隋唐长安城第九横街”遗址。2022年2月~2023年5月，项目组配合文物发掘、报审、批复、提取!至此，城南330千伏变电站的标签又多了一项：与文物合建的变电站。
随着文物的提取完成，停滞了一年半的现场，迎来全面复工，2023年6月围护桩开始施工，2023年10月主体基坑开挖，2024年2月北侧筏板钢筋绑扎作业，2024年3月26日，全部筏板施工完成
12年时间里，设计方案从地上四层布置全地下布置全户内半地下布置，每个方案都结合民调结果进行调整优化。土建设计人员也更换了一茬又一茬，设计思路、设计所处外界客观因素也在变化，设计人员动态调整设计思路，做到了适应和改变。基层管理和一线设计人员的思想从最初单纯的设计，转变到现在的设计、质量和服务集一体的综合体，要求设计人员除了具备综合技术外，更应具备较高的综合服务意识，具备敢于面对现场且综合处理、解决问题的能力，具备强大的面对“疑难杂症”内心，也需要面面俱到的经历、魄力和细致。
项目主体结构设计及主体阶段工代佘阳阳这样形容这次挑战：“城南的设计过程是对空间利用、结构安全、支护方案、环境保护、既有电缆管廊避让和利用、体系创新的全方位考验。我们也是摸着石头过河，也有做得不好的地方，也积累了很多设计和施工经验，对我而言，都是经历与成长，接受各种批评指正!”
一般地下结构工程要综合考虑基坑支护方式、周边环境稳定性、基坑位移及地表沉降、结构体系选型、工程抗浮、工程防水、耐久性、工程降水等设计和施工工艺措施的各个方面，选择更具有安全性、经济性的设计方案。在初步设计期间，陕西院与西安建筑科技大学开展了深层次合作，旨在解决以往工程实际问题，突破制约变电站结构设计的技术瓶颈，寻求一种适合城南330千伏变电站特殊周边环境的结构方案。项目组多次与西安建筑科技大学讨论分析，从安全性、经济性、优化和创新的角度，因地制宜地提出主体结构体系方案。在综合配电楼的地下三层结构中，采用型钢混凝土扶壁式外墙结合钢管混凝土框架柱和型钢混凝土梁的复合结构体系，这一创新设计不仅符合现行规范规程设计理念、规定要求和图集标准要求，而且有效地解决了施工现场特殊的地理环境及工程实施中的难点。
在严格执行初步设计批复的前提下，陕西院还与西安建筑科技大学共同完成了《330千伏地下变电站复合体系整体性能研究》科研项。