預組裝模塊化變電所在國外工程中的應用

羅雙華

（中國瑞林工程技術股份有限公司，江西南昌 330038）

在各工程項目中，電力是工程的“血液”，為工藝設備提供驅動力，變配電所則是電力的樞紐。目前，我國變配電所設計多采用鋼筋混凝土或鋼結構等常規(guī)形式，自然采光或采用通風窗；電纜采用電纜溝的敷設形式，電氣設備柜體出廠后直接運至現(xiàn)場安裝。采用這種傳統(tǒng)的變配電所建設模式，在電氣安裝調整過程中往往會受現(xiàn)場氣候條件惡劣、施工材料短缺、設備存在缺陷等因素影響，延長工期，增加費用。而預組裝模塊化變電所(以下簡稱“E-House”)，可以很好地解決上述問題。該變配電所在國內工廠進行模塊化設計，集成、建造完成后，整體發(fā)運至項目現(xiàn)場。這種形式可大大減少現(xiàn)場電氣施工、調試工作量，縮短工程建設周期，減少施工費用，降低項目內部風險和外部風險[1-2]。E-House在諸如澳大利亞、美國、智利等人工成本比較高的礦業(yè)發(fā)達國家，已經非常普及。本文結合E-House在國外某露天礦山選廠工程中的應用，總結其設計、集成要點，為其他項目提供參考。

1 E-House系統(tǒng)組成及分類

E-House作為電氣設備的重要組成部分，集配電系統(tǒng)、變頻驅動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、空調及正壓通風系統(tǒng)、火災報警和自動滅火系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電纜橋架、防雷接地等各個系統(tǒng)于一體，還可選配集成CCTV、電話網絡系統(tǒng)及門禁系統(tǒng)等通信系統(tǒng)。作為一個整體，E-House可實現(xiàn)即裝即用的功能。一般按照結構形式，E-House可分為標準集裝箱式、波紋鋼板焊接式、內扣板外墻式3種形式，其外觀見圖1。

圖1 E-House外觀

2 E-House工程設計

與傳統(tǒng)變電所設計不同，模塊化變電所作為一個整體工程，需要工程公司與E-House集成商共同完成，雙方分工協(xié)作，各司其責。一般而言，工程設計公司主要承擔模塊化變電所相關設計任務，EHouse集成商則按照工程設計整體要求，合理提供變電所模塊化的解決方案，并負責建造。雙方工作范圍及分工也會隨著不同項目情況而有所調整。

2.1 收集需求

在進行工程設計前，需對E-House的設計，運輸需求進行收集，包括：1）從業(yè)主方收集關于E-House內部系統(tǒng)配置、電氣設備預留空間以及交通運輸?shù)纫蟆?）在明確運輸E-House的最大尺寸限制要求后，將常規(guī)變電所拆除為若干個滿足運輸要求的單體。這些單體依據最終的設計方案考慮是獨立安裝還是現(xiàn)場拼裝。在本項目中，E-House從海港卸船后需采用汽車運輸至項目現(xiàn)場。按照澳洲當?shù)亟煌ㄟ\輸要求，每個E-House按長度≤18 m、寬度≤4 m進行設計，且由于其屬于大體積設備，需要當?shù)夭块T警車開道。如果僅有海上運輸，則可以將E-House單體尺寸做得更大。

2.2 工程設計特點

1）電氣設備布置。（1）對電氣設備應根據設備數(shù)量以及確定的安裝方式（單個獨立安裝還是現(xiàn)場拼裝），在滿足E-House規(guī)范的前提下合理布置，充分利用空間。本項目電氣設備布置時充分考慮了澳洲對電氣設備在配電所內的距離要求，即需滿足設備門打開或抽出時與對面的墻或設備有≥0.6 m寬的通道，如圖2所示。另外，從電氣安全角度考慮，高低壓配電室須分開布置，且每個配電室需有2個對外出口。E-House內部布置見圖3。（2）為減少現(xiàn)場電氣設備安裝，降低直接或間接觸電風險，保障人身安全，國外項目電氣設備一般由專人授權，統(tǒng)一管理維護。大部分電氣裝置(包含第3方成套裝置)均安裝在E-House內。（3）為降低E-House的重量，澳洲油浸式配電變壓器常采用室外布置形式。按照澳洲AS2067規(guī)范要求，與變壓器相鄰的建筑物耐火等級≥120 min(E-House一般為60 min)，故室外變壓器常采用防火墻進行阻擋，讓E-House處于室外變壓器防火分區(qū)外。

圖2 E-House內部布置要求

圖3 E-House內部布置

2）空調及正壓通風系統(tǒng)。由于E-House是整體密封形式，內部環(huán)境溫度一般控制在25°C±5°C范圍內，故需考慮空調設施。為防止外部（礦山破碎區(qū)域等）灰塵進入變電所引起電氣設備故障，E-House內部還需有正壓通風系統(tǒng)。一體式空調機組兼具以上系統(tǒng)功能，是E-House通常采用的空調通風設備。為不影響運輸，可以將空調機組臨時推至E-House內部。

3）照明和插座配電系統(tǒng)。E-House內部照明由正常和應急照明組成,采用開關控制。應急照明燈具自身配帶120 min蓄電池，應急照明照度只需達到正常照度的一半即可。照明箱內配置用于測試蓄電池應急時間的控制回路，外部樓梯照明則由感光元件進行控制。

4）火災自動報警和自動滅火系統(tǒng)?；馂淖詣訄缶捎酶袩熖綔y器及VESDA系統(tǒng),室內手提配CO2滅火器。另外，為滿足配電所消防要求，在E-House內部配備自動滅火噴淋頭，外部設置FM200儲氣罐。消防設備和配接線工作由澳洲當?shù)叵拦驹诂F(xiàn)場完成安裝，E-House集成商須預留好紅色配線管等。

5）防雷及接地設計。E-House本體為金屬結構，利用0.6 mm厚彩鋼屋面板做防雷接閃器。所有鋼結構除可靠焊接或螺栓連接外，各主柱或梁之間還采用可見的黃綠相間色PVC絕緣電纜做接地跨接線。E-House內部所有電氣設備均需與總等電位接地排（MEB）通過接地電纜可靠連接；內部單獨設置專用功能接地排，與各儀表或計算機系統(tǒng)接地端相連，并與總等電位接地排之間通過可拆卸接地電纜組成聯(lián)合接地系統(tǒng)。E-House安裝就位后，MEB及柱腿上的熱鍍鋅接地鋼板通過接地電纜與室外接地裝置（水平接地線采用裸銅絞線，垂直接地體采用銅包鋼材質）可靠連接。

6）電氣設備材料安裝。所有電氣柜體一般直接落地安裝，采用螺栓連接與鋼梁預留孔進行固定，當然也可以按照常規(guī)做法采用槽鋼的形式。為了最大限度地減少現(xiàn)場安裝工作，E-House內部所有電纜均會在出廠前接好，E-House底部會考慮1個約200 mm高的電纜夾層（內敷設有孔托盤橋架），將部分小規(guī)格內部電纜敷設其中；內部設備間大規(guī)格電纜則需現(xiàn)場安裝。進出E-House的電纜均采用橋架敷設，所有電纜需采用穿格蘭頭（外包電纜護套）接入。橋架支吊架可以直接掛在鋼梁下或采用立柱的形式。為考慮電纜出線方便和避免橋架相碰，一般橋架及其支吊架需采用三維軟件進行繪制。電纜在EHouse下部安裝，設計時需充分考慮電纜彎曲半徑。E-House到現(xiàn)場后，需先安裝鋼支腿，然后采用專業(yè)吊具和吊車將其吊裝就位。

E-House電氣設備布置如圖4所示。

圖4 E-House電氣設備布置參考

3 E-House集成

E-House集成商的主要工作內容如下：1）根據工程設計圖紙要求，進行充分技術溝通交流；2）完成建筑、結構、消防、暖通等設計圖紙，并交由注冊工程師審核簽字；3）根據批準圖紙進行主體框架施工建造，同時對各系統(tǒng)設備進行采購；4）各系統(tǒng)設備安裝、出廠前進行預調試；5）通過汽車或貨輪將E-House運輸至交貨港口；6）負責項目現(xiàn)場安裝指導及調試等。另外，由于發(fā)達國家工程設計圖紙均實行注冊蓋章制，各專業(yè)圖紙須蓋章批準后方可施工。在施工建造期，E-House集成商也會聘請外方監(jiān)理對其進行質量控制，以滿足當?shù)匾?guī)范要求。波紋鋼板形式E-House構造特點，見表1。

表1 波紋鋼板形式E-House構造特點

4 結語

模塊化變電所不僅是一個產品，更是一項可作為完全獨立的交鑰匙電氣配套工程。模塊化變電所因其具有可移動性、布置形式靈活、空間利用率高，現(xiàn)場安裝調試周期短等眾多優(yōu)點，為國內工程電氣設計提供了思路和選擇方案。另外，E-House由于是整體在工廠建造、電氣設備集成及預調試后，再整體運輸至工程現(xiàn)場，大大縮短了整個工程的建設工期，減少了工程投資，適用于我國環(huán)境氣候惡劣、高海拔地區(qū)及國外發(fā)達國家工程項目。