110kV預(yù)裝式集成變電站技術(shù)及發(fā)展

閆凱

摘要

傳統(tǒng)llOkV變電站建設(shè)模式周期長(zhǎng)、占用大量土地資源、標(biāo)準(zhǔn)化程度低，隨著用戶需求的不斷提咼，變電站需要一種智能程度高、資源消耗低、環(huán)境污染少、精細(xì)化的建設(shè)新模式。近些年隨著電力裝備技術(shù)的快速發(fā)展，llOkV預(yù)裝式集成變電站具有模塊化程度高、占地面積小、現(xiàn)場(chǎng)施工簡(jiǎn)單快捷等優(yōu)勢(shì)，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用；但同時(shí)由于設(shè)備集成度高，也有運(yùn)輸體積大、檢修維護(hù)空間小等缺點(diǎn)，因此本文在總結(jié)目前技術(shù)的同時(shí)，也在探討一種新的變電站建設(shè)模式，從而解決運(yùn)輸、檢修及使用壽命等問(wèn)題。

【關(guān)鍵問(wèn)】預(yù)裝式集成變電站 模塊化 標(biāo)準(zhǔn)化 搭積木式建站 裝配式變電站

預(yù)裝式集成變電站是將高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備、變壓器、低壓配電及控制保護(hù)等設(shè)備按一定接線方案有機(jī)地組裝在一個(gè)箱體內(nèi)的配電設(shè)備，根據(jù)變電站建設(shè)實(shí)際情況，變壓器也可單獨(dú)戶外放置。它具有成套性強(qiáng)、可靠性高、施工周期短、節(jié)約占地等特點(diǎn)；符合國(guó)家城鄉(xiāng)供配電節(jié)地、節(jié)電、緊湊型、小型化，無(wú)人值守的發(fā)展方向；除了電網(wǎng)，預(yù)裝式集成變電站也適用于礦山、工廠企業(yè)、油氣田和風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域。預(yù)裝式集成變電站成為替代原有的常規(guī)土建變電站、配電站的理想成套變配電設(shè)備。但由于其存在箱體尺寸大、運(yùn)輸要求高、設(shè)備檢修維護(hù)空間小等問(wèn)題，預(yù)裝式集成變電站無(wú)法在更多的供配電領(lǐng)域得到應(yīng)用。

根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司變電站“兩型一化”的發(fā)展要求，預(yù)裝式集成變電站應(yīng)該探索一種新的變電站建站模式，通過(guò)工程生產(chǎn)預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)安裝聯(lián)調(diào)兩大階段，縮短施工周期，減少現(xiàn)場(chǎng)工作量、簡(jiǎn)化檢修維護(hù)工作。通過(guò)項(xiàng)目實(shí)施，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、加工、施工、管理、定額等標(biāo)準(zhǔn)化，從而有效地控制工程質(zhì)量、建設(shè)周期和工程造價(jià)。其標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、模塊化組合、工業(yè)化生產(chǎn)、集約化施工，使變電站建設(shè)走向科技含量高、資源消耗低、環(huán)境污染少、精細(xì)化建設(shè)的道路。預(yù)裝式集成變電站基于預(yù)制思想，立足“整站”建設(shè)，以“省時(shí)、省地、省心、省錢”為目標(biāo)，為用戶提供設(shè)計(jì)、設(shè)備、施工“一站式”服務(wù)，實(shí)現(xiàn)從“建設(shè)一個(gè)變電站”到“采購(gòu)一個(gè)變電站”的模式轉(zhuǎn)變。

1 預(yù)裝式集成變電站技術(shù)及發(fā)展

llOkV預(yù)裝式集成變電站包括高壓開(kāi)關(guān)部分、變壓器部分、中壓開(kāi)關(guān)部分、補(bǔ)償部分、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、交直流系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)和箱體，內(nèi)部還安裝有普通照明系統(tǒng)、事故照明系統(tǒng)、防火報(bào)警系統(tǒng)和安全監(jiān)控系統(tǒng)等。3變電站內(nèi)所有設(shè)備在工廠內(nèi)安裝完畢，調(diào)試合格后，分模塊運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)對(duì)接、安裝、調(diào)試，即可投運(yùn)。

近些年，一些有實(shí)力的預(yù)裝式集成變電站廠家慢慢趨向于給用戶提供一個(gè)“整站”的解決方案，內(nèi)容包括：變電站的設(shè)計(jì)、設(shè)備采購(gòu)、相應(yīng)設(shè)施施工與設(shè)備安裝、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、變電站投入運(yùn)行、然后把整個(gè)變電站整體移交給用戶，從而實(shí)現(xiàn)變電站功能模塊化、建站標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)智能化的“交鑰匙”工程。

根據(jù)許繼集團(tuán)的新模式的預(yù)裝式集成變電站建站方案，一個(gè)預(yù)裝式集成變電站建設(shè)只需要6大步驟即可完成，整個(gè)過(guò)程像搭積木一樣，即“搭積木式建站”。

一般情況下，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、模塊化組裝、標(biāo)準(zhǔn)化施工的預(yù)裝式集成變電站具備以下優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)：

1.1 建設(shè)周期短

預(yù)裝式集成變電站采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，通過(guò)工廠化生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)拼裝兩大階段來(lái)大大減少變電站建設(shè)時(shí)間，可將變電站建設(shè)縮短至4個(gè)月以內(nèi)，許繼佛山llOkV示范變電站為例：常規(guī)變電站需要6-8個(gè)月，而佛山llOkV變電站只用了不到4個(gè)月（113天），施工周期縮短了三分之一。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)施工量少

預(yù)裝式集成變電站各模塊均實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)調(diào)試，尤其是采用了預(yù)制式電纜槽盒和快裝式圍墻，大大減少現(xiàn)場(chǎng)土建施工。

1.3 占地面積小

預(yù)裝式集成變電站內(nèi)各模塊可以根據(jù)地形靈活布置，受變電站地形影響小，選址方便；另外，各模塊均采用緊湊化設(shè)計(jì)，占地少，通常可比常規(guī)變電站占地面積減少四分之一到五分之一。

1.4 安全可靠性高

由于現(xiàn)場(chǎng)工作量少，施工難度小，大大減少現(xiàn)場(chǎng)高空作業(yè)環(huán)節(jié)，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，施工安全風(fēng)險(xiǎn)更易控制；變電站不再構(gòu)架高聳、架空線交錯(cuò)，站內(nèi)裸露帶電部位較少，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，按需檢修，綜合以上因素，可提升變電站運(yùn)行過(guò)程中的可靠性。

1.5 施工質(zhì)量易于控制

預(yù)裝式集成變電站內(nèi)主要設(shè)備均可在工廠內(nèi)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化制造（統(tǒng)一的制造標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)格的質(zhì)量控制），運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后即可按照模塊對(duì)接方式進(jìn)行拼裝，充分發(fā)揮了工廠化制造質(zhì)量、工藝一致性較高的優(yōu)點(diǎn)。

1.6 集成度高，服務(wù)接口少

對(duì)于1個(gè)llOkV變電站來(lái)說(shuō)，可以將整個(gè)變電站設(shè)備交由預(yù)裝式集成變電站廠家集中完成，變電站實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)化程度更高，現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)工作量小，減少了服務(wù)接口。

1.7 后期擴(kuò)建方便

全站總平面布置采用模塊化設(shè)計(jì)思路，可將單臺(tái)主變及變高GIS設(shè)備組合為一獨(dú)立變高模塊，每臺(tái)主變對(duì)應(yīng)的低壓開(kāi)關(guān)柜及接地設(shè)備設(shè)一個(gè)獨(dú)立的預(yù)裝式箱體?？偲矫娌贾迷O(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)實(shí)際站址條件、變電站建設(shè)規(guī)模及線路進(jìn)、出線方向，對(duì)各模塊進(jìn)行合理拼接。標(biāo)準(zhǔn)化的模塊設(shè)計(jì)，后期擴(kuò)建只需要預(yù)留空地即可，減少了資金占用。

1.8 節(jié)省變電站整體投資

由于占地面積小、現(xiàn)場(chǎng)施工相對(duì)簡(jiǎn)單、安裝調(diào)試工作量小，預(yù)裝式集成變電站可節(jié)省征地費(fèi)用、現(xiàn)場(chǎng)施工費(fèi)用、安裝調(diào)試費(fèi)用等；同時(shí)由于建站周期短，可加快變電站供電速度，是變電站較早實(shí)現(xiàn)盈利，從而攤薄成本。

1.9 易于環(huán)境協(xié)調(diào)

站內(nèi)設(shè)備統(tǒng)一風(fēng)格，更美觀，工業(yè)感更強(qiáng)；站內(nèi)所有帶電部分不外露，更安全舒適，易于周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。

2 裝配式變電站

裝配式變電站是近兩年為了替代傳統(tǒng)的變電站建站而探索的一種新的變電站建站模式，其繼承了常規(guī)土建變電站運(yùn)維空間大、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也具有運(yùn)輸方便、建設(shè)快速等優(yōu)點(diǎn)，適用于農(nóng)網(wǎng)改造地區(qū)，特別是西部無(wú)電地區(qū)，高海拔山區(qū)，自然條件惡劣的地區(qū)等。

2.1 裝配式變電站框架

裝配式變電站將傳統(tǒng)鋼構(gòu)房屋框架部分進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)快速裝配的目的，同時(shí)將通風(fēng)、照明、煙感等環(huán)控設(shè)施與鋼構(gòu)模塊進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)了鋼構(gòu)和電氣輔控系統(tǒng)的融合設(shè)計(jì)，有利保證變電站一、二次設(shè)備室內(nèi)電力設(shè)備的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。

2.2 裝配式變電站屋面設(shè)計(jì)

裝配式變電站屋而采用模塊化拼合結(jié)構(gòu)，通過(guò)連續(xù)的單元高密度防火聚氨酯復(fù)合板的模數(shù)拼接，實(shí)現(xiàn)墻面的防火、防水、防塵及保溫。同時(shí)根據(jù)裝配式建筑需求，設(shè)置房屋集中式排水設(shè)施，實(shí)現(xiàn)屋頂?shù)募惺脚潘?，排水可設(shè)外天溝及內(nèi)天溝兩種方式，如圖3、4所示。

裝配式變電站具備如下特點(diǎn)：

（1）便于運(yùn)輸，具有廣泛的適用性。

（2）降低氣候環(huán)境對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工的影響。

（3）降低現(xiàn)場(chǎng)工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高施工效率，縮短建設(shè)工期。

（4）工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化加工利于質(zhì)量管控。

（5）利于施T安全保障。

（6）建筑物更加節(jié)能環(huán)保（材料、施工、后期能耗）。

（7）空間利用率提高。

（8）與環(huán)境相協(xié)調(diào)、美觀。

（9）降低了變電站運(yùn)行全壽命周期成本。

（10）設(shè)備模塊化、集成度提高，利于后期運(yùn)行維護(hù)。

3 建設(shè)效果

兩種變電站建設(shè)模式各有特點(diǎn)，面對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，能發(fā)揮獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。在常規(guī)變電站建設(shè)需求下，llOkV預(yù)裝式集成變電站具有優(yōu)越的建站效率，常規(guī)llOkV變電站建設(shè)周期需6?7個(gè)月，而許繼承建的廣東llOkV預(yù)裝式集成變電站總建設(shè)周期113天，工期縮短40%，同時(shí)占地面積降低20%。

而在高海拔地區(qū)及路況惡劣地區(qū)，裝配式變電站由于其獨(dú)特的散件現(xiàn)場(chǎng)拼裝結(jié)構(gòu)，運(yùn)輸尺寸小、現(xiàn)場(chǎng)安裝設(shè)備需求低的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)出來(lái)，可滿足惡劣路況環(huán)境下的建設(shè)需求。在四川閬中、平昌變電站應(yīng)用中，建設(shè)周期較常規(guī)11OkV變電站縮短30%，如表1所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

llOkV預(yù)裝式集成變電站具有可靠性高，占地面積小，擴(kuò)展性好，接線方式靈活，建站成本低，現(xiàn)場(chǎng)工作量小等一些列優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)隨著站內(nèi)電力設(shè)備技術(shù)的成熟及發(fā)展，變電站設(shè)備將越來(lái)越趨于小型化和高可靠性，將進(jìn)一步提升預(yù)裝式集成變電站的可靠性和適用性，使其必將在我國(guó)電力系統(tǒng)中將得到更廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，伴隨著國(guó)內(nèi)一批廠家集成技術(shù)研發(fā)的投入加大，預(yù)裝式集成變電站集成技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展，一批新的預(yù)裝式集成變電站建設(shè)和集成模式不斷涌現(xiàn)，如多層預(yù)裝式變電站、模塊化組合預(yù)制艙式變電站等，使得預(yù)裝式集成變電站的應(yīng)用及發(fā)展迎來(lái)了新局面。

參考文獻(xiàn)

[1]伍容秀.通風(fēng)機(jī)選型的科學(xué)方法[J].風(fēng)機(jī)技術(shù)，2004，46（05）：5-6.

[2]侯昌明，黃世立，等.新型預(yù)裝式變電站的探索和應(yīng)用[J].電氣開(kāi)關(guān)，2013（01）：92-95.

[3]張啟蒙，呂達(dá)，吳敏，龔曉濱，袁榮杰，等.預(yù)裝式變電站箱體防雨功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].電氣技術(shù)，2014（01）：71-75.

[4]曾銳碧，范紹有，等.裝配式建筑在變電站中的應(yīng)用及研究[J].南方能源建設(shè)，2015，2S（01）：239-243.

[5]肖向東，司為國(guó)，等.用輕型裝配式結(jié)構(gòu)建造“兩型一化”變電站[J].電力建設(shè)，2009，30（05）：25-28.

[6]王偉，范殷偉，曹建偉，等.裝配式智能變電站外墻體系技術(shù)與經(jīng)濟(jì)分析[J].湖州師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，36（04）：43-46.

[7]沈青松，盛曉紅，江香云，等.變電站裝配式圍墻與防火墻的設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用[J].浙江電力，2014（03）：28-30，68.