預(yù)制艙式二次組合設(shè)備在高海拔地區(qū)的應(yīng)用

摘 要：預(yù)制裝配式變電站采用預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)建筑模式，通過工廠生產(chǎn)預(yù)制現(xiàn)場裝配安裝兩大階段來建設(shè)變電站，這種建設(shè)方式大大減少了變電站的占地面積，大幅縮減建設(shè)工期。預(yù)制艙式二次組合設(shè)備由艙體、二次設(shè)備、暖通、照明、消防、安防、圖像等設(shè)備構(gòu)成，艙內(nèi)所有設(shè)備的安裝、二次接線及設(shè)備調(diào)試等由工廠整體集成，整體運(yùn)輸。

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)裝配式變電站；預(yù)制艙式二次組合設(shè)備；研究

1 前言

青海黑嘴（多巴）110kv變電站是經(jīng)國網(wǎng)青海省電力公司申請，國網(wǎng)公司批準(zhǔn)的西北地區(qū)首座110kv標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站試點(diǎn)站，本文通過對該站中預(yù)制艙式二次組合設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及針對青海地區(qū)高海拔、高紫外線等特殊環(huán)境條件進(jìn)行的優(yōu)化進(jìn)行闡述，通過與常規(guī)智能站的比較來說明標(biāo)準(zhǔn)裝配式變電站建設(shè)模式的優(yōu)越性和先進(jìn)性以供交流參考。

2 問題的提出

當(dāng)前電力系統(tǒng)中，對變電站二次設(shè)備的要求越來越高，然而目前在各保護(hù)廠家的裝置接口與設(shè)備聯(lián)調(diào)方面還存在著不足。一次設(shè)備和二次設(shè)備之間需要敷設(shè)大量的二次電纜，接線復(fù)雜，且各個(gè)裝置缺乏整體協(xié)調(diào)的優(yōu)化，功能交叉，輸入信息不能共享，涉及到不同廠家產(chǎn)品時(shí)，系統(tǒng)聯(lián)調(diào)時(shí)間長，系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，且存在大量的二次電纜，變電站因二次電纜及誤接線問題引起的設(shè)備事故事件時(shí)有發(fā)生，從整體上降低了可靠性。這無論是對電力設(shè)計(jì)、電力施工還是運(yùn)行維護(hù)都存在很大的工作量。

同時(shí)，對青海等高海拔地區(qū)來說，冬歇期長，施工的黃金時(shí)間短，對提高變電站的建設(shè)效率，保證施工的質(zhì)量等方面提出了更高的要求。標(biāo)準(zhǔn)裝配式變電站建設(shè)模式的提出滿足了上述的需求。

標(biāo)準(zhǔn)裝配式變電站建設(shè)模式中預(yù)制艙式二次組合設(shè)備對變電站二次設(shè)備的功能進(jìn)行了重新組合、優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠高效對變電站全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)。尤其采用預(yù)制線纜實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備與二次設(shè)備、二次設(shè)備間的光纜、電纜標(biāo)準(zhǔn)化連接，實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備“即插即用”，出廠前即可完成內(nèi)部接線及調(diào)試工作，提高二次線纜施工的工藝質(zhì)量和建設(shè)效率，縮短現(xiàn)場施工工期。預(yù)制艙式二次組合設(shè)備，最大程度地簡化了二次接線，減少了設(shè)計(jì)、運(yùn)行及維護(hù)的工作量，具有變電站常規(guī)二次系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)越性。

3 預(yù)制艙式二次組合設(shè)備整體設(shè)計(jì)

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1.1 墻體

預(yù)制艙墻體由外墻金邦板、聚乙烯防濕密封膜、巖棉、歐松板、結(jié)構(gòu)構(gòu)件，內(nèi)墻鋁塑板材料組成，吊頂采用鋁塑板。巖棉的厚度根據(jù)熱仿真、艙體內(nèi)部維護(hù)空間、預(yù)制艙加工工藝、艙體強(qiáng)度等綜合考慮確定為50mm，墻體總厚度200mm。

3.1.2 頂蓋

預(yù)制艙采用雙坡屋頂結(jié)構(gòu)，屋面坡度10%。頂部保溫層的厚度為100mm。根據(jù)青海地區(qū)冬季高寒特點(diǎn)為防止排水管結(jié)冰爆裂，預(yù)制艙屋面采用散排水方式。

3.1.3 艙底

預(yù)制艙底部除考慮電纜光纜走線、艙體底部承重之外和門的高度，還需進(jìn)行保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以保證艙體整體保溫性能不受影響。故在防靜電地板下方內(nèi)部和周圍鋪設(shè)50mm厚度的巖棉底部保溫層。

預(yù)制艙內(nèi)宜暗敷接地干線，每個(gè)預(yù)制艙在離活動地板300mm處設(shè)置2個(gè)臨時(shí)接地端子。預(yù)制艙將室內(nèi)接地干線引出至艙體外預(yù)留的接地槽鋼，然后引至主接地網(wǎng)。

3.1.4 門

艙體布置、開門按照預(yù)制艙的平面圖、屋面圖及立面圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)人和貨分開，貨門（維修門）滿足設(shè)備搬運(yùn)；客門（安全門）滿足人員巡視和維護(hù)。艙內(nèi)設(shè)置緊急逃生門（安全門），此門裝設(shè)機(jī)械或電子門鎖，此門在任何情況下都可以緊急啟動。尺寸2400mm*900mm。門應(yīng)有密封及限位措施，并裝有把手、暗閂和能防雨、防堵、防銹的安全鎖：外部使用鑰匙，內(nèi)部可開。

3.1.5 預(yù)制艙內(nèi)部布置

艙體內(nèi)部屏柜單列布置，前后均可開門，這時(shí)屏柜前后均需預(yù)留維護(hù)空間。屏柜前方的走廊寬度為900mm，屏柜后方的走廊寬度為600mm，滿足設(shè)計(jì)規(guī)程的要求。

3.2 輔助暖通設(shè)施

預(yù)制艙內(nèi)設(shè)置兩臺工業(yè)一體式空調(diào)，一主一備，壁掛式安裝，具有來電自起動功能。空調(diào)尺寸大小為620*1350。采暖采用2個(gè)1500W電暖氣采暖，壁掛式安裝，布置在艙體內(nèi)長度方向的兩端。

預(yù)制艙內(nèi)設(shè)置通風(fēng)回路，當(dāng)人員進(jìn)入艙體維護(hù)時(shí)，可由艙外控制啟動通風(fēng)裝置進(jìn)行排氣。排氣扇采用吸頂換氣扇安裝，將風(fēng)扇緊鄰艙體短邊，以縮短排氣扇到出風(fēng)口距離，提高排氣效率。排氣扇大小300×300，安裝孔尺寸245×245，排氣軟管直徑100mm，排氣扇出風(fēng)口直徑100mm，外帶彎頭，端面百葉窗和鐵絲網(wǎng)。

從仿真結(jié)果可以看出在夏季高溫情況下若一臺空調(diào)故障時(shí)，艙內(nèi)溫度仍在正常范圍內(nèi)，但空調(diào)處于滿負(fù)荷的工作狀態(tài)下將會對空調(diào)的壽命造成影響，須盡快處理故障。

3.3 工程安裝

預(yù)制艙安裝方式為落地安裝。預(yù)制艙基礎(chǔ)采用大塊式基礎(chǔ)，基礎(chǔ)落在實(shí)土上，避免產(chǎn)生不均勻沉降。艙體地面和室外地面的高度不小于300mm，基礎(chǔ)露出室外地面的部分采用貼面磚或涂料裝飾。艙體和基礎(chǔ)采用現(xiàn)場焊接。

對地安裝時(shí)的安裝步驟如下：澆筑預(yù)制艙基礎(chǔ)——吊運(yùn)預(yù)制艙到基礎(chǔ)上——將預(yù)制艙和基礎(chǔ)連接——安裝完成。

3.4 應(yīng)用方案

結(jié)合青海黑嘴（多巴）110kv變電站預(yù)制艙式二次組合設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)，較常規(guī)智能變電站二次設(shè)備，有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：

一是極大的減少二次設(shè)備的安裝調(diào)試時(shí)間。全站采用兩個(gè)40尺預(yù)制艙。其中交直流一體化電源與通信設(shè)備安裝于綜合預(yù)制艙；110kv保護(hù)測控設(shè)備、站控層設(shè)備、遠(yuǎn)動及自動化設(shè)備安裝于間隔預(yù)制艙。兩個(gè)預(yù)制艙內(nèi)設(shè)備均在同一廠家內(nèi)完成設(shè)備安裝與調(diào)試。艙體運(yùn)至施工現(xiàn)場安裝完成只需在艙內(nèi)“即插即用”的綜合配線屏上完成預(yù)制光纜/電纜的連接即可。施工工期可由常規(guī)智能站的15天壓縮至1天。

二是減少了多個(gè)廠家之間的現(xiàn)場協(xié)調(diào)配合問題。預(yù)制艙內(nèi)設(shè)備由一個(gè)的集成廠家在廠家內(nèi)完成艙內(nèi)設(shè)備安裝調(diào)試過程中的協(xié)調(diào)問題，預(yù)制艙運(yùn)至施工現(xiàn)場后，由集成廠家統(tǒng)一完成與一次設(shè)備的連接與傳動。改變了過去多個(gè)廠家在施工現(xiàn)場安裝調(diào)試的雜亂局面。

三是減少現(xiàn)場接線及光纜/電纜的數(shù)量。預(yù)制艙內(nèi)設(shè)備由一個(gè)廠家的集成安裝，可在統(tǒng)一規(guī)劃光纜/電纜的敷設(shè)。通過優(yōu)化整合部分的光纜/電纜可由多根整合為一根，再加上“即插即用”設(shè)備的應(yīng)用可減少現(xiàn)場光纜的熔接、接線工作量，同時(shí)減少全站光纜/電纜的用量。

四是減少土建施工的工作量。全站設(shè)兩個(gè)預(yù)制艙，取消二次設(shè)備室。可減少變電站的占地面積，減少土建的工作量，進(jìn)而壓縮了變電站的施工工期。

五是較好的適應(yīng)高海拔地區(qū)的惡劣環(huán)境情況。通過預(yù)制艙墻體、屋頂及艙內(nèi)暖通等設(shè)備的特殊設(shè)計(jì)，可滿足高海拔地區(qū)高寒、高紫外線等特殊環(huán)境條件。

4 結(jié)束語

青海黑嘴（多巴）110kv變電站作為預(yù)制裝配式變電站的試點(diǎn)工程，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)各電氣設(shè)備間信息共享和互操作，使二次設(shè)備功能集成在最少的平臺上，減少了控制室面積，并提高了測量精度和信號傳輸?shù)目煽啃裕阌谙到y(tǒng)升級，減少了設(shè)備連接電纜數(shù)量、大幅度簡化二次接線，有利于節(jié)約環(huán)保，提高工程安全和工藝質(zhì)量，降低了變電站建設(shè)的復(fù)雜性和成本，為后續(xù)的預(yù)制裝配式變電站積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則.