智能變電站預(yù)制艙二次設(shè)備布置及走線方案優(yōu)化研究

金晶 鄭紫堯

摘要：根據(jù)“一體化設(shè)計(jì)、框架式裝配、功能區(qū)劃分”的模塊化設(shè)計(jì)理念，預(yù)制艙式二次組合設(shè)備采用了“一體化設(shè)計(jì)、分立式安裝”的機(jī)架式結(jié)構(gòu)，同時(shí)，機(jī)架式結(jié)構(gòu)采用“上光下電、環(huán)繞接線”的走線方案，將艙內(nèi)“O”型接線方式優(yōu)化為“U”型接線方式，對于進(jìn)一步推廣二次設(shè)備預(yù)制艙在國家電網(wǎng)公司智能變電站模塊化建設(shè)中的應(yīng)用具有重要意義。

關(guān)鍵詞：智能變電站;預(yù)制艙;機(jī)架式結(jié)構(gòu);走線方案

0 引言

隨著我國資源節(jié)約與環(huán)境友好型社會建設(shè)的逐步推進(jìn)，變電站建設(shè)模式向減少土地占用、降低造價(jià)、縮短建設(shè)周期的方向發(fā)展。目前二次設(shè)備預(yù)制艙在國家電網(wǎng)公司智能變電站模塊化建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。二次設(shè)備預(yù)制艙相對于傳統(tǒng)變電站而言，具有施工周期短、減少現(xiàn)場工作量、生產(chǎn)環(huán)境良好等優(yōu)勢，但仍存在一些問題，如不同設(shè)備廠家間屏體的規(guī)格尺寸不統(tǒng)一，屏柜未實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化;二次設(shè)備按間隔組屏，屏柜內(nèi)空間利用率低，造成屏柜數(shù)量多，艙體尺寸大;艙內(nèi)二次設(shè)備空間狹小，不方便運(yùn)維操作;未形成屏柜內(nèi)設(shè)備模塊化安裝，終遠(yuǎn)期改擴(kuò)建操作復(fù)雜，施工難度大。

本文針對二次設(shè)備組屏布置、線纜路徑、集中接線設(shè)計(jì)等方面，提出二次設(shè)備預(yù)制艙優(yōu)化方案。

1 “一體化設(shè)計(jì)、分立式安裝”機(jī)架式結(jié)構(gòu)

一體化機(jī)架式結(jié)構(gòu)是將常規(guī)預(yù)制艙中屏柜的各組成模件標(biāo)準(zhǔn)化、小型化、集約化，實(shí)現(xiàn)與艙體的一體化設(shè)計(jì)、安裝。一體化機(jī)架式結(jié)構(gòu)通過取消屏柜背板、采用緊湊型布置等優(yōu)化措施，優(yōu)化預(yù)制艙內(nèi)部空間，同時(shí)便于設(shè)備的通風(fēng)散熱。

1.1? ? 基本裝配單元

機(jī)架采用多層次標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，以片狀模塊為單元，裝配標(biāo)準(zhǔn)零件，通過帶有限位卡扣的安裝件與艙體底座槽鋼快速安裝固定。其片狀結(jié)構(gòu)及基本裝配件如圖1（a）所示。

1.2? ? 機(jī)架結(jié)構(gòu)組成方式

將基本裝配單元作為機(jī)架式結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及受力單元，2個(gè)片狀結(jié)構(gòu)與橫向連接件共同組成基本的單屏柜結(jié)構(gòu)。多個(gè)片狀構(gòu)件以共邊立柱形式進(jìn)行組裝，形成艙內(nèi)機(jī)架式結(jié)構(gòu)，如圖1（b）所示。

1.3? ? 一體化框架與預(yù)制艙的固定

將片狀構(gòu)件后立柱與艙體每相隔固定距離采用螺栓連接。在框架后部橫梁與艙體連接處加設(shè)一根通長的角型鋼材，以增大框架與艙體的接觸面積。角型鋼材的一側(cè)與艙體采用螺栓壓接，另一側(cè)與橫梁連接。螺栓連接處進(jìn)行防腐處理，避免一體化框架上頂板空調(diào)通風(fēng)孔處由于長時(shí)間水汽凝結(jié)造成艙體腐蝕。

2 “上光下電、環(huán)繞接線”走線方式實(shí)現(xiàn)光電分離

2.1? ? “上光下電、環(huán)繞接線”走線方式

機(jī)架式結(jié)構(gòu)分為上、中、下三部分。上部為光纜走線區(qū)，高度150 mm;中部為設(shè)備區(qū)，高度1 900 mm，安裝空開、二次裝置、壓板等;下部為電纜走線區(qū)，高度150 mm。柜內(nèi)豎向走線槽盒左右布置，左面走光纜，右面走電纜，完全實(shí)現(xiàn)光纜、電纜隔離。機(jī)架式結(jié)構(gòu)采用帶散熱孔的玻璃門，既可避免設(shè)備誤碰或誤操作，又可擴(kuò)大通風(fēng)散熱面積?！吧瞎庀码姟h(huán)繞接線”示意圖如圖2所示。

一體化機(jī)柜內(nèi)光、電纜走線如圖3所示，上部光纜走線區(qū)深度為200 mm，各間隔橫向貫通，間隔內(nèi)柜頂采用上翻式結(jié)構(gòu)，帶行程開關(guān)，柜頂上翻時(shí)可固定于設(shè)定的角度。頂板后部空間仍可作為空調(diào)引風(fēng)入口，頂板后部與前部上翻式柜頂互不影響。下側(cè)電纜走線區(qū)蓋板采用下翻式結(jié)構(gòu)。同一列屏柜兩端增加200 mm光纜豎向走線間隔，采用單側(cè)開門設(shè)計(jì)方式。一體化機(jī)柜由于采用了光纜、電纜走線槽盒上下分置的方式，可從根本上實(shí)現(xiàn)光、電纜分離，同時(shí)，實(shí)際擴(kuò)大了光纜及電纜的走線空間，便于施工及維護(hù)。

2.2? ? 艙內(nèi)“O”型接線優(yōu)化為“U”型接線

二次設(shè)備預(yù)制艙內(nèi)的線纜路徑走線方案為“O型”接線，其路徑如圖4所示，目的是避免兩列屏柜間聯(lián)系線纜集中于一側(cè)。結(jié)合Ⅲ型預(yù)制艙內(nèi)集中接線柜布置以及“上光下電”的行線方式，預(yù)制艙內(nèi)的“O型”接線可優(yōu)化為“U型”接線，僅在一個(gè)預(yù)制艙短邊側(cè)設(shè)置縱向連接槽盒。

以Ⅲ型艙為例，艙內(nèi)設(shè)置2個(gè)集中接線柜，艙內(nèi)行線方式如圖5所示。常規(guī)組屏方式下，2個(gè)集中接線柜均布置于預(yù)制艙長邊一側(cè)，線纜通過外部纜溝埋管接入。長邊另一側(cè)屏柜線纜必將需要在預(yù)制艙2個(gè)短邊通過縱向線槽進(jìn)行敷設(shè)。除集中接線柜至各間隔屏柜的線纜外，預(yù)制艙內(nèi)2列屏柜間的聯(lián)絡(luò)線纜一般為各間隔至公用測控柜的報(bào)警信號、直流或UPS電源線以及組網(wǎng)網(wǎng)線。如果將集中接線柜分列布置，本側(cè)間隔與本側(cè)的集中接線柜連接，將大幅減少雙列屏柜之間的走線。因此，可減少一側(cè)的縱向連接槽盒，將預(yù)制艙內(nèi)線纜“O型”路徑優(yōu)化為“U型”路徑。

二次設(shè)備預(yù)制艙通過路徑優(yōu)化，運(yùn)維人員在施工、檢修時(shí)僅需掀起單側(cè)頂端的2塊通道蓋板即可操作，避免了走廊通道處防靜電地板的反復(fù)拆卸損傷?；诖朔N接線方式，預(yù)制艙僅保留同列屏柜單側(cè)的豎向通道及縱向槽盒，能夠滿足艙內(nèi)光纜敷設(shè)要求。

3 結(jié)語

本文按照“一體化設(shè)計(jì)、框架式裝配、功能區(qū)劃分”的模塊化設(shè)計(jì)理念，提出了“一體化設(shè)計(jì)、分立式安裝”的預(yù)制艙二次設(shè)備機(jī)架式結(jié)構(gòu)，將常規(guī)預(yù)制艙中屏柜的各組成模件標(biāo)準(zhǔn)化、小型化、集約化，實(shí)現(xiàn)與艙體的一體化設(shè)計(jì)與安裝;同時(shí)，提出“上光下電、環(huán)繞接線”的走線方案，實(shí)現(xiàn)光電分離，擴(kuò)大了光、電纜的走線空間;將艙內(nèi)“O”型接線方式優(yōu)化為“U”型接線方式，避免了運(yùn)維、檢修過程中反復(fù)掀起防靜電地板對地板造成損傷，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

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