機(jī)架式預(yù)制艙成套組合二次設(shè)備的應(yīng)用研究

夏械化

（重慶電力設(shè)計院有限責(zé)任公司 重慶市渝北區(qū) 401120）

1 二次設(shè)備預(yù)制艙技術(shù)概述

標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站創(chuàng)新提出采用預(yù)制艙式二次組合設(shè)備，二次組合設(shè)備由預(yù)制艙體、二次設(shè)備屏柜、艙體輔助電氣及控制設(shè)施等組成[1]。目前，二次設(shè)備艙內(nèi)二次設(shè)備的配置仍然沿用以屏柜為裝配基本單元，在設(shè)備廠內(nèi)進(jìn)行柜內(nèi)裝置配線，在現(xiàn)場進(jìn)行柜外連線，二次電纜通道是、利用預(yù)制艙內(nèi)靜電地板下方夾層空間。因二次設(shè)備廠家眾多，設(shè)備組柜各自為陣，二次設(shè)備無法按專業(yè)及功能進(jìn)行有效的分區(qū)布局，造成跨屏柜接線冗余混亂；對于二次電纜運行維護(hù)，需打開靜電地板，運維不便且對地板造成二次破壞。同時，國網(wǎng)對二次設(shè)備屏柜有標(biāo)準(zhǔn)化的要求，但各廠家生產(chǎn)制作屏柜在細(xì)節(jié)上仍然存在一定的差異性，造成現(xiàn)場布置不美觀、裝配不方便的問題。由此我們提出機(jī)架式預(yù)制艙的新型技術(shù)的應(yīng)用。

2 機(jī)架式預(yù)制艙成套組合二次設(shè)備應(yīng)用方案

預(yù)制艙成套組合二次設(shè)備是按照“一體化設(shè)計，框架式裝配、功能區(qū)劃分”的模塊化設(shè)計理念，采用艙體與框架設(shè)備的一體化設(shè)計，打破原有屏柜隔離的束縛，實現(xiàn)預(yù)制艙與二次設(shè)備有機(jī)融合的新技術(shù)；而機(jī)架式則是基于按專業(yè)功能分區(qū)的框架式裝配工藝及一體化線纜布局設(shè)計，實現(xiàn)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的有效集成。針對以屏柜為設(shè)備安裝基本單元的二次設(shè)備艙配線模式的不足，機(jī)架式結(jié)構(gòu)能解決以上問題，且還有更多的優(yōu)點。

2.1 機(jī)架式安裝方案說明

機(jī)架式結(jié)構(gòu)已在各行業(yè)內(nèi)普及應(yīng)用，用于標(biāo)準(zhǔn)尺寸的設(shè)備安裝。整個二次設(shè)備艙一體化設(shè)置機(jī)架，取消屏柜的外殼，利用內(nèi)部金屬框架按1U（1U=1.75英寸）的尺寸設(shè)置安裝孔和掛架用于安裝二次設(shè)備。傳統(tǒng)屏柜框架一般采用薄鋼板和型材，采用焊接、鉚接等方式組裝，一體化機(jī)架取消了屏柜框架的限制，因取消的屏柜側(cè)門和后門，所需材料重量大大降低，機(jī)架框架可采用的材料型式和連接工藝可以有更多的選擇，安裝于機(jī)架內(nèi)的設(shè)備，由于沒有屏柜的豎向隔板隔離，可以更有效的進(jìn)行溫濕度控制。同時機(jī)架框架與預(yù)制艙一體化設(shè)計生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度加強(qiáng)，安裝更牢固。

2.2 機(jī)架式模塊標(biāo)準(zhǔn)接口

二次設(shè)備艙內(nèi)和與艙外設(shè)備接線采用預(yù)制光、電纜，現(xiàn)場安裝實現(xiàn)“即插即用”。

按專業(yè)功能劃分模塊區(qū)域，一般可分為自動化設(shè)備區(qū)、保護(hù)設(shè)備區(qū)、一體化電源設(shè)備區(qū)、公共設(shè)備區(qū)和智能輔助系統(tǒng)設(shè)備區(qū)等，每個區(qū)域根據(jù)設(shè)備功能的不同，設(shè)置對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化接口。如自動化設(shè)備主要采用網(wǎng)絡(luò)接線，繼電保護(hù)設(shè)備主要采用光纜接線，電源設(shè)備采用電纜接線，分區(qū)域設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化接口設(shè)置預(yù)制光纜和電纜，減少跨區(qū)域冗余接線，方便施工運維。

2.3 前接線裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化

取消后門及裝置背部插件安裝的方式，二次設(shè)備裝置面板采用掀背式設(shè)計，需接線或更換插件，可將裝置面板掀起，實現(xiàn)前安裝，前接線。

2.4 二次接線方案及布線

預(yù)制艙內(nèi)電氣二次接線一般采用采用預(yù)制光、電纜方案。

（1）預(yù)制光纜方案：整站光纜回路采用雙端預(yù)制光纜和預(yù)制尾纜，采用集中配線方式，艙內(nèi)設(shè)置光纖集中接口柜，安裝前接線免熔接光纖配線箱，用于艙外預(yù)制光纜接入及艙內(nèi)尾纜轉(zhuǎn)接，集中轉(zhuǎn)接柜下方設(shè)置預(yù)制光纜專用進(jìn)線口；預(yù)制光纜統(tǒng)一規(guī)格采用4芯和12芯相配合方案。

（2）預(yù)制電纜方案：一體化電源系統(tǒng)至艙內(nèi)直流分電柜電纜采用常規(guī)電纜，預(yù)制艙內(nèi)屏柜告警信號采用常規(guī)電纜接至艙內(nèi)母線測控柜，母線測控柜告警信號采用預(yù)制電纜接至公用設(shè)備預(yù)制艙（二次設(shè)備室）內(nèi)公用測控柜；各電壓等級智能組件柜和開關(guān)柜告警信號采用預(yù)制電纜接至公用設(shè)備預(yù)制艙（二次設(shè)備室）內(nèi)公用測控柜；進(jìn)艙的常規(guī)電纜、預(yù)制電纜、通信線纜通過艙體公用進(jìn)線口分散進(jìn)入各目標(biāo)屏柜。告警信號預(yù)制電纜統(tǒng)一采用4芯規(guī)格。

圖1 前接線裝置及組屏示意圖

2.4.1 預(yù)制艙成套組合二次設(shè)備內(nèi)部接線方案

機(jī)架式預(yù)制艙內(nèi)按功能劃分的模塊化二次組合設(shè)備內(nèi)部屏柜之間的線纜通過基礎(chǔ)框架下方的走線槽盒走線，基礎(chǔ)框架中間配置豎走線槽（見圖2），每面屏柜后面配置橫走線槽（見圖3）與豎走線槽相連；屏柜內(nèi)線纜先通過柜后橫走線槽進(jìn)入豎走線槽，在行至目標(biāo)屏柜橫走線槽處轉(zhuǎn)入橫走線槽，引至柜體底部時，通過柜底部的進(jìn)線孔進(jìn)入屏柜。

圖2 基礎(chǔ)框架下橫走線槽圖

圖3 基礎(chǔ)框架下豎走線槽圖

模塊化二次組合設(shè)備內(nèi)部屏柜左側(cè)為光纜走線通道，屏柜右側(cè)為電纜走線通道（見圖4）。屏柜與屏柜之間光纖連接采用預(yù)制尾纜直連方式，尾纜進(jìn)入屏柜通過左側(cè)垂直儲纖艙完成余纜收納和走線，再接至裝置光端口；電纜連接采用雙端預(yù)制電纜連接，在屏柜內(nèi)配置電纜航空插座安裝板用于固定航空插座（見圖5），航空插座引出導(dǎo)線通過右側(cè)電纜走線槽完成余纜收納和走線，再接至裝置[4]。

艙內(nèi)設(shè)置專用的光纖集中接口柜，將外部進(jìn)線集中與電氣接口柜內(nèi)的免熔接光配箱連接，再由電氣接口柜將線纜分行至艙內(nèi)其他機(jī)柜，內(nèi)部各機(jī)柜直接的連線在廠家完成接線及調(diào)試，實現(xiàn)現(xiàn)場即插即用。

2.4.2 預(yù)制艙成套組合二次設(shè)備外部接線方案

外部線纜從預(yù)制艙底部下方進(jìn)線孔進(jìn)入艙內(nèi)，經(jīng)艙底架空層中安裝的電纜走線槽盒進(jìn)入機(jī)柜。進(jìn)線孔按功能劃分為專用與公用。設(shè)置專用的光纖集中接口柜，柜下設(shè)置進(jìn)線孔[4]。

4 結(jié)束語

與傳統(tǒng)變電站配置二次設(shè)備室的方案，采用機(jī)架式預(yù)制艙成套組合二次設(shè)備體現(xiàn)了如下優(yōu)勢：

（1）取消主控室，以預(yù)制式二次組合設(shè)備艙代替。減少占地面積，減少濕加工，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。節(jié)約占地面積約30～40%。

（2）二次設(shè)備在出廠前完成入艙安裝集成和調(diào)試工作，減少現(xiàn)場土建、安裝、調(diào)試等工作量。提高施工效率，縮短建設(shè)工期。建設(shè)工期縮短至原來的1/3左右。

（3）采用支架式的安裝方式，更有利于將變電站二次艙設(shè)備的安裝、接線、調(diào)試和驗證等工作前移至廠家廠內(nèi)完成，預(yù)制艙式二次組合設(shè)備工廠化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)加工更加有利于產(chǎn)品質(zhì)量管控和施工安全保障。

（4）采用一體化供貨和一體化調(diào)試模式，預(yù)制艙式二次組合設(shè)備實現(xiàn)了各系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、外觀的統(tǒng)一和系統(tǒng)間的模塊化集成。實現(xiàn)了“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計”、“模塊化建設(shè)”。

（5）取消了常規(guī)光纜的使用，減少了常規(guī)電纜的使用，以預(yù)制光纜、預(yù)制電纜代替，光電纜廠內(nèi)預(yù)制質(zhì)量優(yōu)異，現(xiàn)場實現(xiàn)即插即用，減少了現(xiàn)場光纖熔接工作，避免因現(xiàn)場熔接造成的信號衰減過大和接線不良的問題。

圖4 柜后線纜走線示意圖

圖5 柜下航空插座安裝板