基于66 kV新一代智能化城市中心站概念的智能變電站建設(shè)

趙 璐，劉 剛

（國(guó)網(wǎng)沈陽(yáng)供電公司，遼寧 沈陽(yáng) 110003）

其它

基于66 kV新一代智能化城市中心站概念的智能變電站建設(shè)

趙 璐，劉 剛

（國(guó)網(wǎng)沈陽(yáng)供電公司，遼寧 沈陽(yáng) 110003）

2012年，為提升電網(wǎng)設(shè)計(jì)建設(shè)能力，國(guó)家電網(wǎng)提出了新一代智能化智能變電站概念，“新一代智能化”變電站摒棄了傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)“濕法”施工，節(jié)約水資源，保護(hù)了變電站周圍的生態(tài)環(huán)境；通過(guò)工廠生產(chǎn)預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)裝配安裝兩個(gè)階段建設(shè)，大大縮短建站周期。這兩大改進(jìn)提高了工程整體水平和安全運(yùn)行水平，最大程度實(shí)現(xiàn)了成本最優(yōu)和節(jié)能環(huán)保。

智能化變電站；預(yù)制艙；建設(shè)

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，為滿足持續(xù)增長(zhǎng)的城市中心用電要求，保證整個(gè)城市的電力供應(yīng)，66 kV變電站深入負(fù)荷中心，在城市中心區(qū)域建設(shè)已成為越來(lái)越普遍的現(xiàn)象。在眾多大中型城市中心，電網(wǎng)建設(shè)的主要問(wèn)題表現(xiàn)為：城市快速發(fā)展對(duì)供電的需求與原有工程管理方式、城市土地資源的日益稀缺和人民群眾不斷增長(zhǎng)的環(huán)保意識(shí)之間的矛盾。其主要矛盾表現(xiàn)有如下幾點(diǎn)。

a.城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，商業(yè)區(qū)、居民區(qū)負(fù)荷增長(zhǎng)迅速，對(duì)新增66 kV變電站的迫切需求，以及周圍居民對(duì)變電站噪音干擾、電磁輻射的擔(dān)憂。

b.傳統(tǒng)變電站的建設(shè)模式，一般需2 000～3 000 m2，占地面積較大是城市中心變電站落地難的主要原因之一，且建設(shè)周期一般為1～2年，難以滿足經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展需要。

c.在城區(qū)內(nèi)新建的變電站，周邊住宅小區(qū)及公共建筑密集，用地緊張，在進(jìn)行景觀規(guī)劃時(shí)，充分考慮綠色環(huán)保因素［1］，使變電站整體外觀及建筑風(fēng)格與周圍環(huán)境保持協(xié)調(diào)和諧，盡可能與周圍景觀融為一體。

1 實(shí)施方案

研究方案整站布局如圖1～圖4。

圖1 “品”字形變電站布置效果圖

圖2 “F”形變電站布置效果圖

圖3 “L”形變電站布置效果圖

圖4 “一”字形變電站布置效果圖

1.1 預(yù)制艙

1.1.1 預(yù)制艙體結(jié)構(gòu)特性

所有預(yù)制艙體均采用焊裝一體式結(jié)構(gòu)，增加機(jī)械強(qiáng)度和剛度，在起吊、運(yùn)輸和安裝時(shí)不會(huì)變形或損傷，滿足預(yù)制艙立體堆疊時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及防震性能等的要求。

1.1.2 密封防塵

預(yù)制艙內(nèi)采用轎車密封條、雙層密封，確保艙體密封，并采用微正壓防塵技術(shù)，艙內(nèi)氣壓為1.05倍外部環(huán)境氣壓，達(dá)到無(wú)塵效果，確保艙內(nèi)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

1.1.3 防火、防爆、隔熱保溫

預(yù)制艙箱體自身具備防火能力，艙體結(jié)構(gòu)中使用的材料可在預(yù)制艙內(nèi)部或外部著火時(shí)耐火4 h；艙體采用雙層保溫結(jié)構(gòu)，并在預(yù)制艙相應(yīng)位置設(shè)置泄壓窗和泄壓通道。

1.1.4 外殼隔熱、保溫、通風(fēng)

預(yù)制艙的外殼隔熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)≤0.024 W／（m2·K），材料厚度≥50 mm；冷卻采用風(fēng)機(jī)及空調(diào)實(shí)現(xiàn)通風(fēng)或散熱?？蚣芗伴T板設(shè)置雙層金屬材料保溫結(jié)構(gòu)，并使用申請(qǐng)專利的斷橋隔熱技術(shù)，夾層保溫采用阻燃隔熱材料。密封措施采用雙層密封條［2］，滿足密封要求。預(yù)制艙保溫材料結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 預(yù)制艙保溫材料結(jié)構(gòu)說(shuō)明圖

預(yù)制艙內(nèi)設(shè)置溫控設(shè)備，具備自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的功能。預(yù)制艙能滿足在高溫55℃、高寒-40℃環(huán)境下內(nèi)部設(shè)備正常運(yùn)行。

1.1.5 檢修維護(hù)

考慮到預(yù)制艙檢修試驗(yàn)的方便性，采用柜后檢修單元門，單元門采用厚度2 mm的冷軋鋼板，雙層密封結(jié)構(gòu)。

1.2 66 kV預(yù)制艙式GIS組合電器

1.2.1 設(shè)計(jì)理念

采用小型化及臥式結(jié)構(gòu)的66 kV GIS組合電器，確保能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)制艙式結(jié)構(gòu)和新一代智能化運(yùn)輸。

可采用單母線分段、內(nèi)橋形接線或線變組等多種接線方式，進(jìn)出線全部采用電纜方式，通過(guò)設(shè)置在10 kV預(yù)制艙的電纜通道進(jìn)入基礎(chǔ)后入地。

1.2.2 全封閉式設(shè)計(jì)

GIS設(shè)備全部封閉在金屬接地外殼中，對(duì)比常規(guī)電氣設(shè)備在污染嚴(yán)重的區(qū)域運(yùn)行，GIS有不受大氣污染影響的優(yōu)點(diǎn)。

1.2.3 模塊式設(shè)計(jì)

獨(dú)立的GIS模塊可相互連接，靈活性強(qiáng)，便于運(yùn)輸、安裝及檢修。模塊式設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)電氣設(shè)備設(shè)計(jì)理念，大大簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，更能適應(yīng)現(xiàn)代變電站建設(shè)。

1.2.4 占地面積小

GIS結(jié)構(gòu)緊湊，可大量節(jié)省占地和空間，非常適合預(yù)制艙式結(jié)構(gòu)要求的體積小、重量輕、模塊化的要求。

1.3 預(yù)制艙式變壓器

變壓器采用與西門子聯(lián)合開(kāi)發(fā)的分體式變壓器，分體式結(jié)構(gòu)保證了預(yù)制艙新一代智能化運(yùn)輸尺寸不超限；消音降噪及電磁屏蔽技術(shù)保證了設(shè)備的綠色環(huán)保；防火防爆技術(shù)滿足變電站安全可靠運(yùn)行要求［3］。

1.4 10 kV預(yù)制艙式開(kāi)關(guān)站部分

10 kV開(kāi)關(guān)設(shè)備采用固定安裝氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜，同時(shí)10 kV預(yù)制艙式開(kāi)關(guān)站置于66 kV預(yù)制艙下方作為66 kV預(yù)制艙的基礎(chǔ)底座。

1.5 變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)

變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括：GIS運(yùn)行氣環(huán)境監(jiān)控、變壓器箱環(huán)境監(jiān)控、10 kV配電箱環(huán)境監(jiān)控、二次監(jiān)控室環(huán)境監(jiān)控、微正壓空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控、極早期消防報(bào)警系統(tǒng)監(jiān)控、周界環(huán)境監(jiān)控及視頻監(jiān)控等，所有監(jiān)控系統(tǒng)高度集成，統(tǒng)一平臺(tái)，統(tǒng)一組態(tài)，保證變電站安全、可靠運(yùn)行。預(yù)制艙式監(jiān)控系統(tǒng)如圖6所示。

圖6 預(yù)制艙式監(jiān)控系統(tǒng)

1.6 變電站智能化嵌入技術(shù)

預(yù)制艙式二次組合設(shè)備，尤其適合智能變電站技術(shù)的應(yīng)用。預(yù)制艙與傳統(tǒng)變電站控制室相比，結(jié)構(gòu)緊湊，不利于過(guò)多的控制電纜走線；預(yù)制艙可利用綜合布線技術(shù)，在艙內(nèi)預(yù)制智能變電站終端所需的光纖和網(wǎng)線，以及電源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)屏柜間光纖的互聯(lián)，形成標(biāo)準(zhǔn)的、通用的網(wǎng)絡(luò)路徑，并且完全符合工程化建設(shè)、新一代智能化運(yùn)輸?shù)男枰?/p>

1.7 建站模式

a.現(xiàn)場(chǎng)需按標(biāo)準(zhǔn)要求制作鋼混基礎(chǔ)，分為變電站及變壓器兩部分，還需按電纜走向制作電纜溝槽。

b.將本站六大預(yù)制艙模塊配送至現(xiàn)場(chǎng)。

c.首先將10 kV開(kāi)關(guān)站預(yù)制艙模塊及二次組合設(shè)備預(yù)制艙按設(shè)計(jì)位置擺放就位，用水平尺調(diào)平后與基礎(chǔ)牢固連接。

d.66 kV預(yù)制艙內(nèi)GIS組合電器拼裝成一體。

e.整體吊裝至已就位的預(yù)制艙上方，依托預(yù)制的連接法蘭，將上下箱體連接緊固。

f.變壓器預(yù)制艙分為三個(gè)模塊，首先就位變壓器本體部分，后就位散熱器部分，最后完成上部艙體安裝。

g.一次及二次電纜鋪設(shè)與連接。

h.GIS組合電器的充氣及設(shè)備調(diào)試。

i.整站聯(lián)調(diào)及電氣相關(guān)試驗(yàn)，通過(guò)后即滿足送電條件。

2 技術(shù)先進(jìn)性概述

2.1 立體式變電站的模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)

將變電站按電壓等級(jí)和功能劃分模塊，并能夠?qū)崿F(xiàn)各模塊的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)。相比傳統(tǒng)變電站的土建房屋、架構(gòu)安裝、設(shè)備安裝等需要考察現(xiàn)場(chǎng)施工，變電站設(shè)計(jì)和投運(yùn)周期大大縮短，在變電站快速建設(shè)方面，預(yù)制艙式城市中心站具有巨大優(yōu)勢(shì)［4］。

2.2 立體式變電站布局結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)

該技術(shù)相較于傳統(tǒng)變電站平面布置的方式，在建站面積上由傳統(tǒng)的2 000～3 000 m2縮小到700 m2左右，土地資源節(jié)約明顯。立體式變電站布局結(jié)構(gòu)如圖7所示。

圖7 立體式變電站布局結(jié)構(gòu)

2.3 66 kV GIS組合電器小型化及直列式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)

該技術(shù)使GIS的結(jié)構(gòu)形式較傳統(tǒng)方式在寬度方向大幅縮減，將GIS組合電器結(jié)合預(yù)制艙化后，大大減小了現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量，傳統(tǒng)GIS模式無(wú)法實(shí)現(xiàn)配送和工廠化裝配，只能現(xiàn)場(chǎng)安裝，工作量大且安裝復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)條件要求較高。66 kV GIS組合電器的小型化及直列式結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖8 66 kV GIS組合電器的小型化及直列式結(jié)構(gòu)

2.4 變壓器的分體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其預(yù)制艙的消音降噪、電磁屏蔽、防火、防爆要求

傳統(tǒng)變壓器尺寸較大，一般分散運(yùn)輸，現(xiàn)場(chǎng)安裝，施工工作量大，分體式變壓器結(jié)構(gòu)使變壓器實(shí)現(xiàn)配送提供了可行性；另一方面，傳統(tǒng)變壓器的運(yùn)行噪聲和輻射一直是變電站通過(guò)環(huán)評(píng)的障礙，而預(yù)制艙式變壓器解決了這一問(wèn)題。

2.5 箱柜一體化設(shè)計(jì)技術(shù)

一體化技術(shù)使預(yù)制艙尺寸更加緊湊，大大減少占地面積，提高人員操作運(yùn)行的舒適性，而傳統(tǒng)變電站是將設(shè)備擺放到變電站土建的房屋內(nèi)，沒(méi)有一體化概念［5］。

3 結(jié)論

本文基于自身在戶外箱式變電站產(chǎn)品及標(biāo)準(zhǔn)新一代智能化智能變電站的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過(guò)前期廣泛細(xì)致的市場(chǎng)調(diào)研，開(kāi)發(fā)出全新的可滿足城市中心建站需求的模塊化、預(yù)制艙式結(jié)構(gòu)的新型變電站產(chǎn)品——66 kV新一代智能化城市中心智能變電站。實(shí)現(xiàn)了以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

a.運(yùn)行高可靠。采用國(guó)內(nèi)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)及高品質(zhì)元器件，完全免維護(hù)，運(yùn)行可靠性高。

b.系統(tǒng)集成化。改變了傳統(tǒng)變電站建設(shè)模式，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)工作量。

c.設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，工廠化生產(chǎn)、裝配式建設(shè)。

d.結(jié)構(gòu)模塊化。該技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)了變電站根據(jù)功能劃分模塊，建設(shè)變電站不需要傳統(tǒng)的土建和安裝設(shè)備，只需根據(jù)系統(tǒng)搭積木即可。且建站周期從傳統(tǒng)的1～2年降至6個(gè)月之內(nèi)，設(shè)備運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后的安裝及調(diào)試周期僅需2周。

e.占地小型化。在土地資源日益緊張的今天，該技術(shù)將使變電站建設(shè)用地從傳統(tǒng)的2 000～3 000 m2降至不到700 m2，且可靈活布局，適應(yīng)不同地形，使城市中心區(qū)域稀缺的土地資源得到高效利用。

f.外觀藝術(shù)化。外觀噴繪或其他方式的裝飾，可使變電站融入城市整體風(fēng)格，不破壞城市總體規(guī)劃；全站無(wú)架空導(dǎo)體、桿塔等突兀建筑，滿足城市中心建設(shè)變電站的美觀性要求。

g.環(huán)保綠色化。通過(guò)變壓器預(yù)制艙的屏蔽和降噪技術(shù)，使變電站更適于在城市中心建設(shè)，與傳統(tǒng)變電站相比，其優(yōu)良的環(huán)保特性更容易被周邊居民所接受。

［1］ 閆志輝，周水斌，鄭拓夫.新一代智能站合并單元智能終端集成裝置研究［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014，42（14）：31-34.

［2］ 王 恒.新一代智能變電站集成裝置配置簡(jiǎn)介［J］.中國(guó)科技信息，2014，26（15）：21-24.

［3］ 竇青春，李 響，王秀蓮.智能變電站二次系統(tǒng)施工圖標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)研究［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（2）：23-24.

［4］ 高美金，傅旭華.標(biāo)準(zhǔn)配送式變電站的特點(diǎn)與建設(shè)［J］.浙江電力，2014，36（3）：20-22.

［5］ 周 文，李 杰.配送式預(yù)制艙智能變電站技術(shù)［J］.電氣技術(shù)，2014，15（4）：35-36.

Smart Substation Construction Based on 66 kV New Generation for New Concept of Intelligent City Center Station

ZHAO Lu，LIU Gang
（State Grid of Shenyang Power Supply Company，Shenyang，Liaoning 110003，China）

In 2012，in order to enhance the design and construction capability，state grid puts forward smart substation concept for a new generation，which abandons the traditional site“wet”construction，saving water resources and protecting the ecological environ?ment around the substation.Through factory production，site installation of prefabricated assembly only includes two stage construc?tions，shortening the construction period.These two improvements enhances overall engineering level，and safe operationlevel，a?chieveing optimal cost and energy saving and environmental protection to the most.

Smart substation；Prefabricated cabin；Construction

TM63；TM76

A

1004-7913（2015）03-0055-04

趙 璐（1983—），男，學(xué)士，工程師，從事電網(wǎng)建設(shè)管理工作。

2014-12-10）