變電站全壽命周期設(shè)計和管理

文/程麗英，國網(wǎng)上饒供電公司

工程項目全壽命周期管理對各個階段各項活動進(jìn)行全局、全過程的管理，要求人們從工程項目全壽命周期出發(fā)去考慮成本問題，在滿足可靠性要求的基礎(chǔ)上，使項目整個全壽命周期內(nèi)成本最低。

工程項目的全壽命周期設(shè)計理念指導(dǎo)設(shè)計人員從工程項目的全壽命周期角度出發(fā)，充分考慮項目在設(shè)計、施工、運(yùn)行維護(hù)、能耗環(huán)境等方面將會面臨的問題，提出優(yōu)化的設(shè)計方案給予解決。變電站項目的全壽命周期設(shè)計在“三通一標(biāo)”和“兩型一化”總體原則基礎(chǔ)上，全面應(yīng)用全壽命周期管理理念和方法，積極優(yōu)化和創(chuàng)新，積極應(yīng)用新設(shè)計、新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝、新材料。全壽命周期設(shè)計還要根據(jù)項目所在地的特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的客觀實(shí)際和發(fā)展前景，進(jìn)而考慮到其施工安裝、運(yùn)行維護(hù)直至報廢回收處置等問題。其設(shè)計理念主要包括以下八個方面：

（1）可靠性與安全性設(shè)計；

變電站項目的可靠性設(shè)計與安全性設(shè)計是指項目從設(shè)計到施工再到運(yùn)行都能夠滿足電網(wǎng)穩(wěn)定性運(yùn)行的要求，設(shè)備不發(fā)生故障，運(yùn)行不發(fā)生事故。

（2）可維護(hù)性設(shè)計；

在設(shè)計階段必須考慮變電站的可維護(hù)性設(shè)計，其內(nèi)容包括：變電站總平面布置充分考慮運(yùn)行維護(hù)的需求，配電裝置四周設(shè)置合理的環(huán)形道路；10kV采用成套接地兼站用變裝置，減少了站用開關(guān)和站用變的維護(hù)工作量；站用交直流系統(tǒng)一體化設(shè)計可減少組屏數(shù)量，取消了獨(dú)立的逆變電源屏和通信電源蓄電池組，運(yùn)行維護(hù)人員只需對一體化系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，節(jié)約維護(hù)成本。實(shí)現(xiàn)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在變電站中的應(yīng)用，由于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)較好的擴(kuò)展性、互操作性，向未來發(fā)展的技術(shù)兼容性，使得技術(shù)管理、人員培訓(xùn)通用性好，由于互操作性較好，變電站擴(kuò)建時新設(shè)備選型余度大，不必考慮與舊系統(tǒng)兼容問題，從而節(jié)約運(yùn)行、檢修、維護(hù)的支出等。

（3）可施工性設(shè)計；

可施工性設(shè)計是指將先進(jìn)的施工知識和經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到項目的設(shè)計中，保證了項目的工期和成本的節(jié)約。具體設(shè)計內(nèi)容包括：主變中性點(diǎn)設(shè)備采用中性點(diǎn)成套裝置，中性點(diǎn)間隙采用工廠預(yù)制設(shè)備，具有體積小、便于安裝調(diào)試、可靠性高等特點(diǎn)；設(shè)計時分析所需物資的可供性，對當(dāng)?shù)氐耐猎础⑺?、建筑材料、運(yùn)距等進(jìn)行調(diào)查，提高設(shè)計對自然環(huán)境的適應(yīng)性；積極采用滿足國家和行業(yè)規(guī)范要求的典型設(shè)計方案，將專業(yè)內(nèi)容和專業(yè)協(xié)作要求最大程度的標(biāo)準(zhǔn)化等。

（4）可擴(kuò)展性設(shè)計；

項目地區(qū)的經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，要求我們在新建變電站工程中設(shè)計階段考慮了其可擴(kuò)展性設(shè)計。具體設(shè)計內(nèi)容包括：站區(qū)規(guī)劃和總平面布置方面，預(yù)留遠(yuǎn)景擴(kuò)建的場地；設(shè)備導(dǎo)體參數(shù)選擇時考慮擴(kuò)展裕度；在一期工程設(shè)計時嚴(yán)格按照遠(yuǎn)景系統(tǒng)最大短路電流進(jìn)行接地體截面選擇計算，以保證在遠(yuǎn)景年也能滿足設(shè)計要求；數(shù)字化變電站采用基于IEC61850的二次設(shè)備具有較好的擴(kuò)展性、互操作性，工程擴(kuò)建時新設(shè)備選型余度大，不必考慮與舊系統(tǒng)兼容問題；二次設(shè)備間信息交換均通過通信網(wǎng)絡(luò)完成，變電站在擴(kuò)充功能和擴(kuò)展規(guī)模時，只需在通信網(wǎng)絡(luò)上接入新增設(shè)備，無需改造或更換原有設(shè)備等。

（5）節(jié)約環(huán)保性設(shè)計；

嚴(yán)格執(zhí)行“兩型一化”的設(shè)計要求是實(shí)現(xiàn)工程項目全壽命周期管理的一個重要基礎(chǔ)。設(shè)計階段考慮了變電站的節(jié)約環(huán)保性設(shè)計，具體設(shè)計內(nèi)容包括：采用成套接地兼站用變裝置，減少了傳統(tǒng)設(shè)計中獨(dú)立站用變的能源損耗，具有較好的節(jié)能環(huán)保效益；光纜的大量使用，大大減少控制電纜的使用長度，減少電能損耗，降低投入成本；變電站內(nèi)采用交直流系統(tǒng)一體化后可減少組屏數(shù)量，減少設(shè)備配置，保證了運(yùn)行、維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性；建筑物按照國家有關(guān)建筑節(jié)能設(shè)計的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計，減少建筑物的建造過程和使用過程能耗等。

（6）可回收性設(shè)計；

從工程項目的全壽命周期管理角度出發(fā)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，在變電站項目設(shè)計中考慮可回收性設(shè)計。具體設(shè)計內(nèi)容包括：設(shè)備安裝基本采用螺栓連接，因此具備可更換可拆除的特點(diǎn)；設(shè)置事故油池存放變壓器等事故排油，方便事故油回收利用；全面考慮站址周邊所能采用的各項可再生能源資源。建筑設(shè)計選材時考慮選用材料的可再循環(huán)使用性能。利于報廢變電站的構(gòu)件拆除后部分重復(fù)使用等。

（7）防災(zāi)與突發(fā)事件處理設(shè)計；

具體設(shè)計內(nèi)容包括：配電裝置設(shè)計和電氣設(shè)備的選擇充分考慮承受各種自然災(zāi)害，以確保在這些不可抗拒的自然災(zāi)害面前，變電站可以最大程度維持運(yùn)行；事故和疏散照明可以滿足全站交流停電時人員的行動安全；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，考慮一些突發(fā)事件作用下能夠保持安全狀態(tài)；設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的安全警示、文明施工、設(shè)備運(yùn)行標(biāo)牌，統(tǒng)一圍欄、爬梯、洞口等的安全設(shè)置；對主變壓器采取滿足防火間距和防火墻隔離的措施，設(shè)置相應(yīng)的火災(zāi)探測報警系統(tǒng)和自動滅火裝置；建筑物內(nèi)部設(shè)置消防疏散通道及標(biāo)識，部分生產(chǎn)房間設(shè)置防火門，設(shè)置火災(zāi)探測、排煙及事故通風(fēng)裝置，站內(nèi)設(shè)置移動式滅火器、砂箱等備用等。

（8）全壽命周期成本最優(yōu)化設(shè)計；

全壽命周期成本最優(yōu)化設(shè)計要求設(shè)計人員在確保設(shè)計質(zhì)量的前提下，從工程項目全壽命周期管理出發(fā)考慮整個壽命周期的成本問題，其中不僅要考慮項目的一次性投資成本，更要考慮項目在整個全壽命周期內(nèi)的運(yùn)行維護(hù)成本、能耗成本、環(huán)境成本、停運(yùn)成本及報廢處理成本。在變電站的設(shè)計中，我們執(zhí)行全壽命周期成本最小化、效益最大化的設(shè)計原則，分別對電氣一次、電氣二次、土建方面的設(shè)計方案進(jìn)行全壽命周期成本優(yōu)化分析，選擇最佳的設(shè)計方案。具體優(yōu)化設(shè)計內(nèi)容包括：電氣主接線的優(yōu)化設(shè)計；配電裝置選型優(yōu)化；智能消弧線圈優(yōu)化設(shè)計；二次系統(tǒng)整合優(yōu)化設(shè)計；站用交直流電源一體化設(shè)計；變電站接地材料優(yōu)化選擇；變電站燈具節(jié)能設(shè)計；生活污水排放系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計等。

近年來，我所在設(shè)計院已成功建設(shè)多座“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”的輸變電工程，如城東、桃塢、渚溪、董家等110kV變電站。在今后設(shè)計過程中，我們還將繼續(xù)以全壽命周期設(shè)計理念為指導(dǎo)，通過設(shè)計、施工、運(yùn)行等環(huán)節(jié)的積極合作，努力實(shí)現(xiàn)參與各方的目標(biāo)要求，提升變電站工程全壽命周期的綜合效益。