內(nèi)蒙古電網(wǎng)110 kV智能變電站模塊化建設(shè)通用設(shè)計(jì)

張 振，聶建春，張曉妍，白秀梅，鄔超慧

（內(nèi)蒙古電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，呼和浩特 010010）

0 引言

智能化變電站模塊化建設(shè)是一種新型的變電站建設(shè)模式，具有標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配式建設(shè)、機(jī)械化施工的特點(diǎn)，契合了電網(wǎng)工程建設(shè)工業(yè)化的理念，是實(shí)施電網(wǎng)工程集成創(chuàng)新，促進(jìn)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)的體現(xiàn)[1]。2013年，國(guó)家電網(wǎng)公司開(kāi)始開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站建設(shè)，并通過(guò)試點(diǎn)工程逐步推廣應(yīng)用。為進(jìn)一步鞏固智能化變電站模塊化建設(shè)成果，統(tǒng)一智能化變電站模塊化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，國(guó)網(wǎng)公司在現(xiàn)行通用設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程需求和技術(shù)發(fā)展，編制完成了智能變電站模塊化建設(shè)通用設(shè)計(jì)。

近年來(lái)，為進(jìn)一步推進(jìn)內(nèi)蒙古電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化水平，提高電網(wǎng)工程集成創(chuàng)新水平，全面提升電網(wǎng)建設(shè)能力，自2017年開(kāi)始，內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱內(nèi)蒙古電力公司）大力推廣應(yīng)用國(guó)家電網(wǎng)公司“三通一標(biāo)”成果，逐步實(shí)現(xiàn)變電站智能化建設(shè)。在應(yīng)用國(guó)家電網(wǎng)公司通用設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于內(nèi)蒙古電網(wǎng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)習(xí)慣及蒙西地區(qū)嚴(yán)寒、高海拔、強(qiáng)風(fēng)沙等特殊地理環(huán)境，使得能夠直接利用的通用設(shè)計(jì)方案較少。為進(jìn)一步推廣應(yīng)用國(guó)網(wǎng)智能變電站模塊化建設(shè)通用設(shè)計(jì)，有必要結(jié)合內(nèi)蒙古電網(wǎng)特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀，在參考國(guó)家電網(wǎng)智能變電站模塊化建設(shè)通用設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，編制適用于內(nèi)蒙古電網(wǎng)的智能變電站模塊化建設(shè)通用設(shè)計(jì)[2]。

1 110 kV智能變電站模塊化建設(shè)方案

《國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)——35~110 kV智能變電站模塊化建設(shè)施工圖設(shè)計(jì)》（2016年版）（以下簡(jiǎn)稱《國(guó)網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》）中共包含110 kV變電站通用設(shè)計(jì)方案16個(gè)（見(jiàn)表1）[3]。

表1 國(guó)家電網(wǎng)公司110 kV變電站通用設(shè)計(jì)方案

在結(jié)合內(nèi)蒙古電網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模、設(shè)備選用、配電裝置型式等實(shí)際情況，以及充分調(diào)研內(nèi)蒙古電網(wǎng)所屬各供電單位實(shí)際工程的基礎(chǔ)上，對(duì)《國(guó)網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》進(jìn)行篩選、梳理、優(yōu)化，最終確定內(nèi)蒙古電網(wǎng)110 kV智能變電站模塊化建設(shè)通用設(shè)計(jì)方案（以下簡(jiǎn)稱《內(nèi)蒙古電網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》），共包含110 kV變電站通用設(shè)計(jì)方案7個(gè)，見(jiàn)表2。

表2 內(nèi)蒙古電網(wǎng)110 kV智能變電站模塊化通用設(shè)計(jì)方案

2 《內(nèi)蒙古電網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》的設(shè)計(jì)原則

《內(nèi)蒙古電網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》中設(shè)計(jì)原則的確定不僅考慮智能模塊化變電站所共有的特性（預(yù)制艙及裝配式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)等），還應(yīng)考慮內(nèi)蒙古電網(wǎng)變電站建設(shè)實(shí)際（當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境氣候特點(diǎn)、建設(shè)習(xí)慣等）。本文主要從以下7個(gè)方面進(jìn)行分析。

2.1 二次艙的設(shè)置

在Q/GDW 11157—2014《預(yù)制艙式二次組合設(shè)備技術(shù)規(guī)范》中預(yù)制艙式二次組合設(shè)備使用的環(huán)境要求是：環(huán)境溫度-25~55℃；極端環(huán)境溫度-40~55℃[4]。在本次《內(nèi)蒙古電網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》方案修訂中，針對(duì)二次艙的使用，結(jié)合溫度范圍提出應(yīng)用建議：最低溫度-40℃地區(qū)不使用二次艙；最低溫度-40~-25℃慎重使用，必要時(shí)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較后確定；最低溫度高于-25℃可根據(jù)需要設(shè)置。

2.2 智能終端和合并單元的布置

結(jié)合蒙西地區(qū)氣候環(huán)境特點(diǎn)，在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，依據(jù)Q/GDW 430—2010《智能變電站智能控制柜技術(shù)規(guī)范》[5]及蒙東基建部[2013]32號(hào)文，建議最低氣溫在-40℃以上地區(qū)，保護(hù)裝置集中布置在主控制室內(nèi)，智能終端、合并單元布置在匯控柜內(nèi)；最低氣溫在-40℃以下地區(qū)，智能終端、合并單元集中布置在主控制室[3-4]。

2.3 裝配式構(gòu)筑物的選用

對(duì)于裝配式構(gòu)筑物（如圍墻、電纜溝等）是否采用裝配式結(jié)構(gòu)，應(yīng)因地制宜、綜合考慮，并根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕ㄖ袌?chǎng)選定材料、就近選擇工廠化加工制作，盡量避免遠(yuǎn)程供貨。

2.4 構(gòu)支架基礎(chǔ)的選用

構(gòu)支架基礎(chǔ)的選用應(yīng)根據(jù)工程建設(shè)條件，優(yōu)先就近選用原材料，就地選擇移動(dòng)式加工廠，盡量避免長(zhǎng)距離運(yùn)輸重型材料或構(gòu)件。當(dāng)構(gòu)支架基礎(chǔ)采用裝配式時(shí)，應(yīng)綜合考慮加工基地、運(yùn)輸條件、工期、工程造價(jià)等因素，盡可能統(tǒng)一基礎(chǔ)尺寸，減少模具品種，提高模具周轉(zhuǎn)利用率。

2.5 構(gòu)支架材料的選取

當(dāng)前構(gòu)支架材料基本為鋼材，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)材料具有的低溫冷脆及承受動(dòng)力荷載重復(fù)作用下的疲勞破壞的特點(diǎn)，提出蒙西寒冷地區(qū)預(yù)防低溫冷脆與高應(yīng)力疲勞的措施：針對(duì)風(fēng)荷載突出的鋼結(jié)構(gòu)，依據(jù)GB 50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，當(dāng)焊接構(gòu)件最低工作溫度低于0℃時(shí)采用C級(jí)鋼材，低于-20℃采用D級(jí)鋼材；螺栓連接所用鋼材可以降低一個(gè)級(jí)別，如帶避雷針的構(gòu)架采用耐低溫鋼材；考慮施工等問(wèn)題，柱腳、掛點(diǎn)等統(tǒng)一采用耐低溫鋼材[6]。

2.6 建筑圍護(hù)材料的選取

內(nèi)蒙古電網(wǎng)建筑物外墻面在非高寒地區(qū)按照《國(guó)網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》采用壓型鋼板復(fù)合板，在城市中心地區(qū)可采用鋁鎂猛板，在寒冷地區(qū)可采用纖維復(fù)合板[5]。在錫林郭勒盟等高寒地區(qū)可參照東北電力設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)方案，墻板采用內(nèi)外雙層彩鋼夾芯復(fù)合板。該種復(fù)合板內(nèi)側(cè)板厚50 mm，外側(cè)板厚80 mm，通過(guò)檁條固定在鋼柱上，雙層板形成空氣隔絕夾層結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了隔熱、隔音、保溫、抵抗風(fēng)沙的性能，夾層內(nèi)布置工藝管線，可實(shí)現(xiàn)裝配式建筑工藝管線一體化效果。

2.7 建筑物鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)做法選用

當(dāng)前建筑物鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的做法主要采用焊接和螺栓連接，在實(shí)際工程應(yīng)用中以焊接為主[6]?？紤]到內(nèi)蒙古地區(qū)氣候區(qū)域環(huán)境，采用焊接連接時(shí)，要避免出現(xiàn)低溫冷脆現(xiàn)象，盡量在工廠內(nèi)、熱鍍鋅之前完成。推薦使用螺栓連接，減少現(xiàn)場(chǎng)焊接工作，盡量做到現(xiàn)場(chǎng)無(wú)焊接。采用螺栓連接應(yīng)加強(qiáng)精細(xì)化設(shè)計(jì)。

3 現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)網(wǎng)公司智能變電站模塊化建設(shè)的差異

當(dāng)前，內(nèi)蒙古電網(wǎng)在變電站建設(shè)方面的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為《電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》《變電站裝飾、裝修材料選用標(biāo)準(zhǔn)》《輸電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)（技術(shù)）標(biāo)準(zhǔn)》和《內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)》，與《國(guó)網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》的技術(shù)導(dǎo)則之間的差異如下。

3.1 10 kV電容器組中電抗器戶外布置方式

《國(guó)網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》中，10 kV電容器組中電抗器戶外布置方式為疊裝式。根據(jù)《內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》中“新安裝干式空芯電抗器時(shí)，不應(yīng)采用疊裝結(jié)構(gòu)，避免電抗器單相事故發(fā)展為相間事故”要求，《內(nèi)蒙古電網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》將10 kV電容器組中電抗器戶外布置方式調(diào)整為平放式，并要求根據(jù)需要調(diào)整相應(yīng)尺寸[7]。

3.2 進(jìn)線單相電壓互感器的設(shè)置

《國(guó)網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》戶內(nèi)和半戶內(nèi)方案中，有些方案未配置進(jìn)線單相電壓互感器（原則不統(tǒng)一），不滿足內(nèi)蒙古電力公司所屬各供電局對(duì)使用110 kV備自投的需求。由于戶內(nèi)GIS增加進(jìn)線不影響電壓互感器布置，目前均配置進(jìn)線單相電壓互感器。

3.3 計(jì)量表計(jì)及遠(yuǎn)方終端配置方式

《國(guó)網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》中，除關(guān)口計(jì)量點(diǎn)外，均采用數(shù)字計(jì)量表，10 kV/35 kV配電裝置采用保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量多合一裝置，不設(shè)獨(dú)立的電能表。全站設(shè)置一套電能量系統(tǒng)子站設(shè)備（設(shè)置1臺(tái)電能量遠(yuǎn)方終端），電能量遠(yuǎn)方終端以串口方式采集各電能表計(jì)信息，并通過(guò)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)與電能量主站通信[8]。內(nèi)蒙古電網(wǎng)當(dāng)前無(wú)數(shù)字計(jì)量表校表規(guī)范，均采用模擬采樣，需配置獨(dú)立電流互感器計(jì)量繞組和電壓互感器并列裝置。全站設(shè)置一套電能量系統(tǒng)子站設(shè)備，當(dāng)1臺(tái)電能量遠(yuǎn)方終端不能滿足信息上傳要求時(shí)，設(shè)置2臺(tái)電能量遠(yuǎn)方終端。

3.4 線路保護(hù)裝置的戶內(nèi)布置方式

《國(guó)網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》中，線路保護(hù)裝置布置于GIS室斷路器智能控制柜內(nèi)；《內(nèi)蒙古電網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》中，當(dāng)GIS室和二次設(shè)備室距離較近時(shí)，考慮到二次設(shè)備室的環(huán)境條件優(yōu)于GIS室，因此將線路保護(hù)裝置布置于二次設(shè)備室。

3.5 輔控系統(tǒng)信息回傳和管理模式

《國(guó)網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》中輔控系統(tǒng)接入Ⅱ區(qū)交換機(jī)，并由Ⅲ/Ⅳ數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)機(jī)實(shí)現(xiàn)信息回傳主站，信息包括視頻、火災(zāi)報(bào)警、電子圍欄報(bào)警、環(huán)境等。當(dāng)前內(nèi)蒙古電力公司按照Q/ND 10203 01—2019《變電站輔助監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)指導(dǎo)意見(jiàn)》，暫不設(shè)置輔控網(wǎng)關(guān)機(jī)[9]。

3.6 變電站大門(mén)標(biāo)識(shí)墻形式

《國(guó)網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》中取消了變電站大門(mén)標(biāo)識(shí)墻的要求和做法，代之以變電站大門(mén)銘牌。內(nèi)蒙古電網(wǎng)則按照《內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司變電站標(biāo)準(zhǔn)化管理?xiàng)l例》規(guī)定的尺寸、樣式建設(shè)，并將變電站大門(mén)標(biāo)識(shí)墻設(shè)立在大門(mén)右手側(cè)。

3.7 變電站輔助房間設(shè)置原則

國(guó)網(wǎng)公司110 kV及以下變電站配電裝置樓（室）內(nèi)輔助房間配置安全工器具間、資料室，另增加獨(dú)立輔助房間建筑，建筑面積有48 m2、50 m2兩種（內(nèi)設(shè)公共衛(wèi)生間、備餐間、保電值班室、警衛(wèi)室），與內(nèi)蒙古電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及內(nèi)蒙古電力公司通用設(shè)計(jì)輔助房間配置原則不同。內(nèi)蒙古電力公司通用設(shè)計(jì)輔助房間配置衛(wèi)生間、安全工器具間、資料室、備餐間、保電值班室。

3.8 建筑物消防配置

針對(duì)GB 50229—2019《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》中“將主控制樓、繼電器室的火災(zāi)危險(xiǎn)性由戊類提升為丁類”這一變動(dòng)[10]，國(guó)網(wǎng)公司下發(fā)了《國(guó)網(wǎng)基建部關(guān)于發(fā)布35~750 kV變電站通用設(shè)計(jì)通信、消防部分修訂成果的通知》，明確當(dāng)110 kV變電站為無(wú)人值班站、運(yùn)維站時(shí)，變電站建筑物不設(shè)置主控制樓和繼電器室，只設(shè)置二次設(shè)備室、配電裝置室（樓）、消防泵房（如有需求）、雨淋閥室（如有需求）等生產(chǎn)建筑物和警衛(wèi)室。變電站建筑無(wú)丁類建筑，無(wú)需設(shè)置建筑消防給水系統(tǒng)。同時(shí)在變電站門(mén)口設(shè)置警衛(wèi)室（輔助用房）、保電值班室、備餐間和衛(wèi)生間，以滿足變電站日常值守和保電的生活需求。

內(nèi)蒙古電力公司新建110 kV變電站輔助用房一般與生產(chǎn)用房統(tǒng)一布置在一個(gè)建筑內(nèi)，未設(shè)置警衛(wèi)室。當(dāng)新建110 kV變電站為無(wú)人值班站、運(yùn)維站時(shí)，參照國(guó)網(wǎng)公司模式，變電站內(nèi)設(shè)有配電裝置室（樓）、消防泵房（如有需求）、警衛(wèi)室等建筑物。當(dāng)其耐火等級(jí)不低于二級(jí)、建筑體積不超過(guò)3000 m3且火災(zāi)危險(xiǎn)性為戊類時(shí)，可不設(shè)消防給水系統(tǒng)；當(dāng)新建110 kV變電站為集控站時(shí)，變電站內(nèi)需設(shè)主控室（樓）、配電裝置室（樓）、消防泵房、警衛(wèi)室等建筑物。還應(yīng)設(shè)建筑物消防給水系統(tǒng)[11-16]。

3.9 配電室采暖要求

《國(guó)網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》中要求建筑物內(nèi)電氣設(shè)備間根據(jù)工藝設(shè)備采用分體空調(diào)或電采暖設(shè)備；而《內(nèi)蒙古電網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》則要求，繼電保護(hù)裝置就地布置的10 kV、35 kV配電裝置室、GIS設(shè)備室可適當(dāng)配置分體電采暖設(shè)備，使室內(nèi)溫度不低于-5℃，保證繼電保護(hù)等二次裝置和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備正常運(yùn)行。

4 《內(nèi)蒙古電網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》技術(shù)方案

基于《國(guó)網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》，結(jié)合蒙西地區(qū)氣候區(qū)域特點(diǎn)及內(nèi)蒙古電網(wǎng)建設(shè)習(xí)慣，在明確主要設(shè)計(jì)原則及梳理與《國(guó)網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》差異的基礎(chǔ)上，形成了《內(nèi)蒙古電網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》技術(shù)方案，具體見(jiàn)表3。

表3 內(nèi)蒙古電網(wǎng)110 kV智能變電站模塊化建設(shè)施工圖通用設(shè)計(jì)技術(shù)方案

5 結(jié)語(yǔ)

智能變電站模塊化建設(shè)以其標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配式建設(shè)、機(jī)械化施工的特點(diǎn)，成為變電站工程建設(shè)發(fā)展的趨勢(shì)，本文從內(nèi)蒙古電網(wǎng)實(shí)際出發(fā)，明確了內(nèi)蒙古電網(wǎng)智能化變電站模塊化建設(shè)的設(shè)計(jì)原則，同時(shí)依據(jù)內(nèi)蒙古電網(wǎng)當(dāng)前現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，梳理了與國(guó)網(wǎng)智能化變電站模塊化建設(shè)通用設(shè)計(jì)的差異，統(tǒng)一了內(nèi)蒙古電網(wǎng)智能化變電站模塊化建設(shè)設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)深度，從而推進(jìn)了內(nèi)蒙古電網(wǎng)智能化變電站模塊化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程。