110kV裝配式變電站的特點和新技術運用

侯璽莎，沈秀蘭

（上海市南電力（集團）有限公司，上海 200233）

0 引言

近年來，上海社會經濟持續發展，各行各業電力需求不斷增長。為了滿足用電負荷，提高供電能力，國家電網公司提出建設堅強智能電網的要求，于是各電壓等級的智能化變電站應運而生。而建筑工業和電氣安裝行業的快速發展也使得裝配式智能變電站的優質、高效和集約化的建設成為可能。

110kV園海變電站位于上海嘉定區安亭鎮的汽車零配件園區內。隨著國家產業戰略的調整，上海國際汽車城影響力的提升，以汽車配套產業為主的用電負荷大幅增長，該地區急需新增變電容量。為了盡快緩解該地區的供電緊張，同時貫徹國家電網公司推進電網建設創新轉變的要求，上海市電力公司決定將110kV園海變電站建成上海首座裝配式智能變電站。

1 裝配式變電站的特點

1.1 土建施工特點

裝配式變電站的土建施工充分體現了“裝配式”特點，采用預制鋼結構的建筑模式。變電站的圍墻、大門、結構支架、設備支架等全部采用組合式裝配鋼結構，所有鋼結構構件在工廠預制，進行工業化、規模化生產，技術統一化，規格標準化。待所有鋼結構件生產完畢，直接運至施工現場吊裝，進行裝配組立，完成集約化施工。

傳統變電站采用鋼筋混凝土結構，施工工序有混凝土預拌、澆搗養護、模板安裝拆除、墊層制作澆筑、鋼筋運輸綁扎等，工作繁復，人工消耗大，所需周期長。此外，鋼筋混凝土結構的施工養護受作業人員的水平及天氣影響較大，建設質量及工期不易固定，而且澆筑搬運容易造成環境污染。

相比傳統變電站的鋼混結構土建工程，裝配式變電站由于采用工廠化加工、標準化生產、模塊化組合，具有施工周期短、現場作業少、質量指標好、環保便捷等特點，節約土地資源，生產集約化，縮短了建設工期，使變電站建設走向高科技精細化建設的道路。

1.2 電氣安裝特點

電氣安裝方面，裝配式變電站改變了傳統變電站的電氣布局，在110kV配電裝置室內布置110kV全封閉六氟化硫組合電器（GIS），所有元器件在設備出廠時就已集成。10kV開關柜也采用組合電器，在工廠生產階段進行電氣元件的封裝組合。除了一次設備集成外，裝配式變電站的二次設備也采用模塊化設計和組裝。二次設備室內按功能進行模塊化分割，模塊間的控制電纜采用標準化預制電纜，接頭直接在廠家封裝，使現場能夠即插即用，降低了工地裝屏和接線的工作量，提高了電氣安裝效率。

傳統變電站的電氣安裝，設備分散，零部件眾多，設備進場后需要大量的協調指揮工作，安裝完畢后設備間的控制電纜也需要一根根排布，剝去絕緣層后現場制作電纜頭，所有安裝結束方能進行現場調試。而裝配式變電站的電氣安裝應用“裝配”模式，中低壓電氣設備采用工廠預制，生產階段就完成了元器件集成、接口封裝，一些簡單的調試工作也在工廠中進行，設備進場后只需組合安裝，集中調試，大大減少了施工現場的工作量。

2 園海站新技術運用

2.1 建筑主體

作為上海第一座裝配式變電站，園海站的建筑主體采用裝配式鋼結構，建筑面積為2 184m2，占地面積為1 092m2，分為地上、地下各一層，建筑高度為12m。鋼結構設計使用年限50年，安全等級二級，抗震設防烈度為7度，由嘉定供電公司承建。園海變電站效果圖如圖1所示。

圖1 園海站效果圖

1）主控樓采用裝配式鋼結構 現場的施工工藝分為：構件進場檢驗、吊機進場吊裝、鋼結構柱組立、鋼結構梁安裝、鋼檁條支撐桿安裝、屋面系統安裝、零星構件裝配及收尾拆除工作等。為了保證施工符合質量要求，鋼結構構件在吊裝時使用了先進的測量儀器進行定位，對鋼梁位移、標高等進行跟蹤觀測，框架中心施工時由中心向兩端安裝，在關鍵安裝點進行全程控制，及時調整校對，確保所有的鋼結構件安裝符合要求。

2013年3月1日正式開工，4月16日，完成所有主體結構鋼柱的進場復核、單點起吊、安裝就位和鋼柱校對工作；4月17日，開始吊裝鋼梁，目前已完成地面鋼結構吊裝組立，正在進行鋼結構檁條、屋面等施工。現場“搭積木”式安裝如圖2所示。

圖2 現場“搭積木”式安裝

2）圍墻采用裝配式墻體 110kV園海變電站的圍墻總長200m，其中130m采用裝配式清水混凝土板墻結構，地上形式為鋼筋混凝土成品墻板，現場吊裝，一次成型。余下70m為可拆卸金屬欄桿圍墻。裝配式圍墻占地面積小，墻體平整度好，完全滿足變電站的建設要求。

2.2 電氣安裝

園海站的電氣設計選用集成化設備模塊化設計。110kV配電裝置選用GIS組合設備，10kV配電裝置采用金屬鎧裝空氣絕緣開關柜，分雙列布置在配電裝置室內。10kV電容器選用集中安裝的柜式電容器，以主變為單位分別布置在獨立的房間內，10kV消弧線圈選用成套裝置，布置于一間消弧線圈室內。二次設備模塊化分割、集中布置，一體化安裝，按設備功能分為監控模塊、通信模塊、電源模塊和全站監測系統模塊，各模塊間的聯系走線在工廠預制，現場無需大量接線，可即插即用。

二次控制電纜及電纜頭在廠內預制封裝，現場直接敷設后即聯系起主變本體與非電量保護、主變保護與各一次設備。保護測控模塊的線路保護裝置取消了常規端子排，采用集成分布式航空插頭和預制控制電纜，現場裝配，投入人工少，施工周期短，提高了工作效率。

3 裝配式變電站的建設效益

110kV園海變電站的工程總投資為8 492.55萬元，預計工期小于5個月。建成投運后可保證安亭汽車產業園區內的永久性供電，對改善區域供電能力、降低臨近主變負載率、完善電網結構和提高供電可靠率等都能起到積極作用。

作為上海首座裝配式變電站，園海站投資建設的示范效益遠遠大于其經濟效益。園海站在建設過程中應用到的裝配式建筑構件、集成化電氣設備對推動裝配式變電站的通用設計和標準化建設起到引領作用，而簡化的施工工藝和質量標準的統一，對裝配式變電站的建設起到探路作用。裝配式變電站生產集約，節約土地，規模建設可降低工程造價，縮短建設工期，有助于提高電網建設的整體經濟效益和建設資源節約型、環境友好型社會。

4 結語

裝配式變電站以“裝配”為特點，在土建和電氣安裝中充分采用“裝配式”工藝，改變傳統變電站的施工模式，將智能變電站按工廠生產預制、現場裝配安裝兩個階段建設。

上海首座裝配式110kV園海智能變電站，在建設中應用了預制鋼結構建筑構件、集成組裝式電氣設備和控制電纜等一系列新技術，減少了施工現場的工作量，使工程建設周期縮短，質量可控，人工成本降低，質量和環保效益提高。園海站的建成投運將為上海提升電網建設水平、促進堅強智能電網的建設作出積極的貢獻。