預(yù)制艙式全金屬密封變電站在城市中心變電站中的應(yīng)用

趙 璐，王友輝

（國網(wǎng)沈陽供電公司，遼寧 沈陽 110003）

其它

預(yù)制艙式全金屬密封變電站在城市中心變電站中的應(yīng)用

趙 璐，王友輝

（國網(wǎng)沈陽供電公司，遼寧 沈陽 110003）

城市配網(wǎng)系統(tǒng)一直存在落地難問題，隨著經(jīng)濟發(fā)展，變電站建設(shè)面臨越來越多的考驗，因此，提出一種預(yù)制艙式全金屬密封變電站，通過緊湊性的全密封方案，解決了電磁、噪聲干擾、占地面積大及施工周期長的問題，從而有效解決了城市配網(wǎng)變電站落地問題。

預(yù)制艙式全金屬密封變電站；城市中心變電站；智能變電站

隨著城市用電負荷的快速增長，出于經(jīng)濟和系統(tǒng)安全考慮，需要在城市中心區(qū)新建大量變電站，而變電站建在城市中心區(qū)域需重點考慮市區(qū)人口密集程度、城市規(guī)劃及建筑風格。建成的變電站應(yīng)占地小，電磁、噪聲干擾符合城市環(huán)境條件。本文主要研究預(yù)制艙式全金屬密封變電站在城市中心變電站中的應(yīng)用。

1 預(yù)制艙式全金屬密封變電站的總體要求

a.戶外運行，要求抗沖擊能力強，防盜、防破壞能力強；

b.防腐能力強，保證40年不生銹；

c.防輻射，輻射標準遠低于國家標準；

d.噪聲低，適用于城市中心；

e.外形美觀、大方、協(xié)調(diào)；

f.密封艙體防塵、防潮、防凝露；

g.體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊；

h.一體化安裝，施工周期短。

2 技術(shù)方案

2.1 整體結(jié)構(gòu)方案

預(yù)制艙艙體骨架為焊裝一體式結(jié)構(gòu)，應(yīng)有足夠的機械強度和剛度，主要鋼材材質(zhì)應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，屈服強度不小于235 MPa。在起吊、運輸和安裝時不會變形或損傷。艙體內(nèi)開關(guān)柜不會因起吊運輸造成的變形影響斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備的操作、運行。

預(yù)制艙防護等級達到IP33D，艙體接縫處防護等級不低于IP54，艙體內(nèi)部采用鋼板及阻燃絕緣隔板嚴格分成各個隔室，各個隔室之間的防護等級為IP2X。

艙體底架部件由型鋼焊接而成，主要鋼材材質(zhì)應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，屈服強度不小于235 MPa?？蚣?、門板及頂蓋均采用優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板經(jīng)噴砂、熱噴鋅防腐處理工藝或采用不銹鋼材質(zhì)，框架鋼板厚度不小于2.5 mm；門和頂蓋鋼板厚度不小于2 mm；底板厚度不小于3 mm；不允許使用彩鋼板、鍍鋅板等金屬材料拼裝式艙體或GRC、金邦板等非金屬艙體。內(nèi)部填充物采用建設(shè)部許可聚氨酯防火保溫材料，確保整個預(yù)制艙的保溫和防火性能。

艙體所有鎖盒采用戶外鋁合金鎖盒，并配置工程塑料電力專用鎖。艙體金屬構(gòu)件應(yīng)進行40年內(nèi)不銹蝕的防腐處理，艙體外殼采用冷軋鋼板經(jīng)熱噴鋅防腐或不銹鋼板制作，金屬材料噴涂前必須經(jīng)過噴砂處理，以增強防腐層的附著力，并均勻一致。

為確保艙體的高低壓側(cè)自動化設(shè)備及變壓器設(shè)備的可靠運行，并實現(xiàn)防塵、防潮、防凝露，預(yù)制艙艙體均需要密封［1－2］。

預(yù)制艙外殼形狀應(yīng)不易積塵、積水，艙體頂蓋應(yīng)有明顯散水坡度，不應(yīng)小于5°，頂蓋邊沿應(yīng)設(shè)有滴水沿，防止雨水回流進入艙體。艙體制作盡可能少用外露緊固件，以免螺釘穿通外殼使水導(dǎo)入殼內(nèi)；對穿通外殼的孔，均應(yīng)采取相應(yīng)的密封措施，若實在無法避免使用外露緊固件，則必須選用不銹鋼緊固件，防止緊固件生銹。

2.2 立體建站模式

依據(jù)變電站選址及占地面積要求，預(yù)制艙變電站可采用落地平鋪方式，也可選擇立體建站模式，艙體可在基礎(chǔ)一層的艙體上置頂安裝，投標廠家必須處理好一層艙體承重以及艙體間防震減震問題。

隔震系統(tǒng)要求：上層與下層艙體連接界面之間設(shè)置隔振裝置，以消除噪音、震動；隔振效率不小于72%，投標廠家應(yīng)提供隔震裝置測試報告。

底層艙體承重要求：上層結(jié)構(gòu)總重不超過100 t，底層艙體框架所承受的平均最大應(yīng)力為100 MPa；所承受的應(yīng)力集中最大值為193 MPa，最小安全系數(shù)為1.2。

3 關(guān)鍵技術(shù)要求

3.1 艙體防輻射設(shè)計

a.選取恰當合理的系統(tǒng)接入方式和線路路徑。盡量采用地下電纜方式。

b.在變電站設(shè)計中，盡量減少分相設(shè)備的使用，多采用三相設(shè)備。這樣可以充分利用三相電的特性，將其各相產(chǎn)生的電磁場相抵消。例如電容器組的串聯(lián)電抗器選用三相一體式，若要采用分相設(shè)備，在設(shè)計時盡量縮短相間距離，即盡量緊湊化設(shè)計，最大限度地抵消各相設(shè)備產(chǎn)生的電磁場。

c.采用合理手段屏蔽電磁場，對工頻電磁輻射，屏蔽的作用相當顯著［3］。高壓設(shè)備以及站內(nèi)的分立式輸電設(shè)備，如消弧線圈、電容器等，會在運行中產(chǎn)生電磁場。高壓設(shè)備應(yīng)選用GIS成套裝置。采用被動屏蔽方式充分利用建筑設(shè)施本身的金屬結(jié)構(gòu)形成金屬屏蔽網(wǎng)。在進行變電站防雷接地設(shè)計的同時，可考慮適當增加建筑中連接金屬網(wǎng)的鋼筋數(shù)量，選用截面較大的主筋進行連接；同時，輔以增加接地極的數(shù)量，增加接地金屬網(wǎng)的截面等，以增強電磁場屏蔽效果。尤其是變壓器采用箱式預(yù)制艙結(jié)構(gòu)，采用屏蔽和除噪聲措施，滿足《500 kV高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價技術(shù)規(guī)范》（HJ／T 24—1998）評價標準，且低于沈陽市電磁輻射環(huán)境背景值。

3.2 變電站隔音設(shè)計

a.選用低噪聲軸流風機及消聲百頁，力求從根本上減少噪聲源污染［4］。

b.變電站設(shè)計成體形規(guī)整且由密封、隔音性好的雙層密封防腐結(jié)構(gòu)箱體而成的立方體。

c.變電站周圍綠化引用效果更好的雪松等高大樹木，美化的同時起到更好的隔音防輻射作用。

d.站內(nèi)主要工作場所噪聲均符合國家標準GBJ 87—85《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計規(guī)范》的相關(guān)要求。

3.3 艙體防腐設(shè)計

艙體應(yīng)采用噴砂、熱噴鋅、噴鋅加涂料、噴戶外高檔聚氨酯面漆防腐處理，不銹鋼板采用噴砂、噴戶外高檔聚氨酯面漆防腐處理。金屬材料經(jīng)防腐處理后表面覆蓋層應(yīng)有牢固的附著力，并均勻一致，以保證艙體40年不銹蝕。

艙體底架槽鋼必須經(jīng)過噴砂、噴鋅處理后，采用瀝青漆重度防腐處理，保證底架40年不銹蝕。

噴鋅表面質(zhì)量要求：鋅層厚度不小于55～65 μm。涂層表面應(yīng)均勻，不允許存在起皮﹑鼓泡﹑大熔滴﹑裂紋﹑掉塊及其它影響涂層使用的缺陷。

艙體面漆采用抗紫外線、抗老化、長壽命的聚胺脂類高檔面漆，噴涂厚度不小于30～40 μm，保證20年內(nèi)不褪色、不氧化、不粉化。

3.4 艙體保溫與耐寒要求

預(yù)制艙艙體采用3層金屬結(jié)構(gòu)，運用“冰箱”保溫措施與工藝：采用雙層優(yōu)質(zhì)鋼板（內(nèi)部填充物采用建設(shè)部許可聚氨酯防火保溫材料，確保整個預(yù)制艙的保溫和防火性能）和環(huán)保金屬裝修層；門板厚度不低于50 mm，保證達到“24墻”保溫功效。

艙體門板采用“斷橋隔熱”技術(shù)，內(nèi)門板相對于外門板處于懸浮狀態(tài)（點接觸），最小間隙不小于3 mm，內(nèi)門板和外門板之間填充阻燃發(fā)泡材料（聚氨酯），密度為37 kg／m3，內(nèi)門板和外門板的熱傳導(dǎo)率減至2%。

艙體內(nèi)設(shè)置自動溫控系統(tǒng)，并加裝工業(yè)型加熱裝置，具備長時間加熱功能，不得采用民用電暖氣或暖風機，以保證艙體內(nèi)運行環(huán)境的穩(wěn)定性。

高低壓艙體同時具有自動啟?？照{(diào)系統(tǒng)和高濕排風裝置，在各個隔室溫度高于50℃或低于0℃時自動啟動空調(diào)，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度［5］，當箱內(nèi)相對濕度高于80%，自動啟動進風風閥和排風軸流風機，確保各個隔室內(nèi)設(shè)備，尤其是自動化設(shè)備可靠運行，溫度、濕度控制器的返回門限為啟動值－6。

為保證設(shè)備運行環(huán)境可靠，艙體內(nèi)裝設(shè)微正壓空調(diào)系統(tǒng)，保證箱體內(nèi)部滿足50～100 Pa的微正壓條件，實現(xiàn)艙體內(nèi)“無灰塵”。艙體內(nèi)設(shè)驅(qū)潮裝置，保證內(nèi)部元件不發(fā)生凝露。

3.5 艙體的密封與通風處理

艙體密封均需采用硅橡膠或三元乙丙材料制作的密封條，是長壽命（保證10年以上的使用壽命）、高彈性產(chǎn)品，高壓和低壓的進出線電纜孔采用方便密封的敲落孔，并在艙體內(nèi)隨機配置敲落孔用密封膠圈。

艙體內(nèi)設(shè)置SF6電氣設(shè)備時，應(yīng)設(shè)置SF6監(jiān)測以及自動排風系統(tǒng)，控制艙體上設(shè)置的電動進風風閥和強制排風軸流風機的啟停，電動風閥及軸流風機的總通風量需保證每2 min將艙體內(nèi)空氣換氣1次（約為150 m3／min），進風風閥和軸流風機必須設(shè)置良好的除塵過濾裝置，確保艙體防塵。投標廠家應(yīng)處理好艙體密封和自動排風的矛盾，排風要進行多道防塵處理，防塵網(wǎng)應(yīng)方便拆裝和清洗。排風的風機采用進口、長壽命、免維護的軸流式風機；風機數(shù)量應(yīng)滿足排風和除濕要求。

3.6 艙體抗內(nèi)燃弧措施

預(yù)制艙應(yīng)設(shè)置抗內(nèi)燃弧措施，艙內(nèi)設(shè)置專用燃弧泄壓通道。燃弧通道設(shè)置于單元柜上方，并與各功能隔室泄壓通道有效連接，艙外設(shè)置泄壓口，以確保電氣故障情況下的人身安全。設(shè)置泄壓通道時，開關(guān)柜頂部不應(yīng)設(shè)置泄壓板。

4 結(jié)束語

隨著我國城市中心變配電的發(fā)展和建設(shè)，預(yù)制艙式全金屬密封變電站以其工廠化生產(chǎn)、節(jié)約工期、隔音高屏蔽、安全可靠性高以及降低建設(shè)運營成本等諸多優(yōu)勢逐漸為建設(shè)方以及工程技術(shù)人員所認識，相信在未來的城市中心變電站建設(shè)進程中預(yù)制艙式全金屬密封變電站必將發(fā)揮重要作用。

［1］張幼明，高忠繼，黃 旭.智能變電站技術(shù)應(yīng)用研究分析［J］.東北電力技術(shù)，2012，33（5）：15－16.

［2］張 元，胡道徐，李葛忠，等.二次設(shè)備預(yù)制艙保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計［J］.湖南電力，2014，23（5）：19－20.

［3］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）：23－24.

［4］李 巖，趙立軍.智能變電站二次調(diào)試方法研究［J］.東北電力技術(shù)，2012，33（7）：35－36.

［5］竇青春，李 響，王秀蓮，等.智能變電站二次系統(tǒng)施工圖標準化設(shè)計研究［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（2）：23－24.

Application of the Prefabricated Cabin Type All Metal Seal Substation at City Center Substation

ZHAO Lu，WANG You?hui
（State Grid Shenyang Power Electric Supply Company，Shenyang，Liaoning 110003，China）

City distribution system is difficult to implement，with the development of economy，the substation construction is facing more and more tests.This paper puts forward a kind of prefabricated cabin type all metal enclosed substation，this scheme solves the knotty problem of electromagnetic，noise interference，large occupied area and long time.

Prefabricated cabin type all metal enclosed substation；City center substation；Smart substation

TM63

A

1004－7913（2015）12－0051－03

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

2015－09－05）