結合電站更新改造項目探討建設方在優化設計中的重要作用

齊頌

摘 要：通過結合在海港保稅區1#35 kV變電站更新改造項目中，建設方依據項目需求、實際條件和長期運行經驗，在設計階段積極參與優化設計，提出大量的建設性意見，并取得明顯實效的實例，指出在整個項目初期的設計階段，建設方應明確項目需求，積極參與設計方案的優化，這樣不僅能更好地控制項目的建設和投資，還能降低整個項目的費用。

關鍵詞：變電站；優化設計；全壽命周期；經濟效益

中圖分類號：F407.61 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）19-0010-02

設計階段是整個項目建設的關鍵環節之一。從方案的初步設計到設計施工圖，設計階段決定了項目建設投資額度的70%～90%.設計階段最主要的工作就是優化設計，它是以最優化理論為基礎，在滿足給定的各種約束條件下，從多種設計方案中選擇最佳方案的設計方法。通過優化設計發掘最佳設計方案，其最終目的是使項目的全壽命周期費用降至最低、經濟效益最大化。

雖然設計人員是設計工作和優化設計的主要承擔者，但是，這并不意味著可忽略建設方在優化設計中的作用，有時，建設方可起到決定性的作用。本文提到的建設方可能是投資建設與使用合一的一方，也可能是只負責投資建設的一方。無論是哪種情況，建設方都應充分了解項目，甚至要從使用者的角度考慮項目建設，關注項目的全壽命周期費用，這對建設方提出了更高的要求。

1 項目概況

1.1 改造電站的具體情況

海港保稅區1#35 kV變電站于1995年建成投運，裝機容量為3臺12 500 kVA主變壓器，采用2臺主變運行、1臺主變熱備用的運行方式。隨著海港保稅區電力用戶的不斷增加，用電負荷不斷加大，1#35 kV變電站已經無法滿足區域供電的需要。同時，海港熱源廠熱電聯產項目的建設也需要在1#35 kV變電站35 kV側并網發電。因此，1#35 kV變電站的更新改造項目勢在必行。該項目在盡可能地利用原有設備、盡量減少土建改造的基礎上完成了更新改造。在設計過程中，不僅要考慮現場條件有限的問題，還要盡量滿足各個相關方的不同要求。比如，用戶要求盡量縮短停電時間、運行部門要求設備具有較高的可靠性、檢修部門要求維修方便、營銷部門要求盡可能地不影響供電量、熱源廠要求項目盡快竣工以便具備并網條件等，這些要求都使建設方面臨著更具難度的挑戰。在此情況下，建設方不但要與設計人員積極配合，盡快完成設計任務，更要對設計方案提出建設性意見，使其不斷優化，保證滿足相關方的不同要求。

1.2 建設方在改造項目優化設計中的作用

在新建項目中，因限制條件相對較少，設計人員可根據以往大量相近項目的設計經驗和數據制訂設計方案，優化設計工作也主要由設計人員完成，建設方提出的較多的要求是設計任務書等指導性意見。此次更新改造項目的設計工作受現場條件的限制較多，且建設方具有一定的運行經驗，在優化設計上能提出更多的建設性意見。

2 建設方在方案設計階段的優化設計

2.1 電站更新改造項目方案設計中的問題

海港保稅區1#35 kV變電站原有3臺12 500 kVA的主變壓器，建設方計劃新裝3臺20 000 kVA的主變壓器。在主變實際選型時，設計人員要使用與原主變相同的戶外油浸主變，但這樣容量會增加60%，主變質量也會隨之增加約65%. 因此，必須提供原有的土建資料以便進行承重校核。如果無法通過校核，則只能在干式主變與大規模土建改造之間進行選擇。如果使用戶內干式主變，則因重量相近而無需校核，可盡快開展設計，但造價將有所提高。

2.2 建設方的優化設計

建設方比較了兩種選擇：油浸主變價格合理，但需要查找相關資料，找到資料后，如果不能通過校核，則還需要選擇干式主變，這樣會延長工期；干式主變價格較貴，項目設計速度較快，但因其具有電壓高、裸露帶電部位多等特點，使干式主變對安全運行的條件要求苛刻，且原有的主變室為半開放式，頂部的散熱百葉窗、底部的進氣百葉窗和集油池直接與室外相連，如果封閉效果不好，則可能因灰塵過多而導致高壓放電，進而造成主變停運。如果維護過于頻繁，必然會導致停電時間過長、供電量減少，最終使公司效益受損。經綜合考慮后，最終決定優先選擇油浸主變。建設方組織工作人員多方查找了原始資料，在區檔案館取得了竣工圖的復印件，設計人員依此進行了承重校核計算，油浸主變順利通過了校核。在主變選擇上，共節省了項目資金300多萬元，并提高了后期運行的安全性。

2.3 建設方優化設計中應注意的問題

建設方應對方案設計階段的優化設計予以高度重視。具體分為以下四方面：①該階段的設計對項目建設投資和項目運行期的效益影響最大，應盡量通過多方案對比的方式開展優化設計。②對于優化設計方案，不僅要從項目建設期的角度考慮，更應從項目全壽命周期的角度考慮。③建設方應安排適當的優化設計時間，以便建設方與設計人員充分溝通，而不是一味地縮短設計周期。④建設方應該盡可能地收集項目的相關資料，準備的越充分，優化設計的時間就越短，做出的選擇也就越科學。

3 建設方在初步設計階段的優化設計

3.1 電站更新改造項目初步設計中的問題

3.1.1 10 kV開關柜的排列問題

海港保稅區1#35 kV變電站原先采用2臺主變運行、1臺主變熱備用的運行方式，這種運行方式只有2臺主變可以供電，第三臺主變只能提高供電的可靠性，這樣會導致整個電站主變的利用率偏低。建設方計劃利用此次更新改造的機會，將主變運行方式變更為3臺主變運行，并互為備用的運行方式。這就需要增加10 kV開關柜的數量，由原來的33面增加到40面。大部分開關柜接有電纜，而10 kV設備間每隔一段距離筑有承重梁，導致承重梁位置的開關柜無法安裝出線電纜。設計人員建議在開關柜與承重梁有沖突的位置加裝無出線母線過渡柜，以解決此問題。該方案相當于增加了開關柜的總長度，且會導致柜面不一致，嚴重影響了站容站貌，不利于標準站的建設。建設方又咨詢了多家設備生產廠家，廠家提出，可用改變柜寬的方式解決該問題。雖然廠家的方案解決了柜面問題，但是，造成了相同技術參數設備具有兩種不同的寬度、設備之間互換性明顯下降和備品、備件大幅增加的情況。

3.1.2 原有10 kV開關柜的使用問題

海港保稅區1#35 kV變電站原有33面10 kV開關柜，這些開關柜是全部更新還是部分更新？如果采取部分更新，則哪些留用，哪些拆除？這些問題必須由建設方提出意見。運行部門認為，原有開關柜的保護三遙系統陳舊，且接線復雜，如果不更新，而是拆除后再安裝，不僅會導致施工難度較大，還會給今后的運行埋下隱患，因此建議全部更新。上述方案不但要投入500多萬元的更新費用，而且全部廢棄原有設備的方法違背了盡量留用原有設備的初衷。

3.1.3 主變問題

新主變因增加了容量，導致體積明顯增大，而主變室的存放空間有限。設計人員與建設方咨詢了多個主變制造廠家，其標準產品的外廓尺寸都不能滿足現有主變室的要求，均需對主變室進行土建改造。

3.2 建設方的優化設計方案

3.2.1 10 kV開關柜的排列方案

建設方進行了現場勘察，結果發現，原先的兩個解決方案都無法實現，因為隨著10 kV開關柜總長度的增加，出線電纜與一層的試驗設備之間會相互影響，必須拆除現有的試驗設備間才能滿足出線電纜的安裝要求。建設方仔細比較后認為，不延長開關柜最符合現有條件，也最有利于今后電站的運行。因此，建設方的技術人員利用CAD技術，并根據現場測量數據繪制了包括承重梁寬度、位置的10 kV設備間平面圖，又根據現有設備的圖紙繪制了10 kV設備平面圖，將2套圖紙的中線重合，再將設備圖分別向左、右每10 cm移動一次，最終找到一個合適的位置。開關柜安設在該位置既不影響試驗設備，也使出線電纜與承重梁互不影響。

3.2.2 原有10 kV開關柜的使用方案

建設方認為，不用更新整個開關柜，只需要更新老化最為嚴重的低壓部分即可，此方案得到了運行部門的認可。在上述方案中，除了5面開關柜因主變增容不能使用而全部更新外，其余28面開關柜在更新低壓部分后全部繼續使用。此項優化設計為該項目節約了150多萬元。

3.2.3 主變改造方案

建設方經過與主變制造廠的技術人員深入溝通后發現，廠家可通過優化設計，制造出滿足現有空間要求的主變，但這會增加廠家的前期工作，一旦其沒有中標，就會蒙受經濟損失。因此，建設方一方面要求設計人員按照現有空間完成初步設計；另一方面，通知廠家應嚴格按照初步設計生產變壓器，這樣有利于其在招標中獲得較高的專項技術評分。

3.3 初步設計中建設方應注意的問題

初步設計的承前啟后作用在設計階段非常重要，前期優化設計的成果要在這一階段得到充分體現，大量與建設和運行相關的實際問題也要在這一階段解決，以便為今后的工作打好基礎。建設方不但要從項目建設的角度思考問題，也要從后期運行的角度思考問題，尊重不同的意見，努力使所有問題得到圓滿解決。在優化設計中，建設方如果能借助一些新技術，就可以又快、又好地解決一些看似復雜的問題。在設備所占比例較高的項目中，建設方更應與設計人員充分溝通，為即將到來的設備招標做好準備。

4 建設方在施工階段的優化設計

4.1 電站更新改造項目中的問題

電站的更新改造在該階段遇到的主要問題是保證工期與盡量減少停電時間之間的矛盾。如何合理安排施工進度，使電站施工對正常供電的影響降至最低是迫切需要解決的問題。一般情況下，施工中應全站停電，待施工結束后恢復送電，這段時間最快也需要30 d，無論是電力用戶，還是電力公司，都無法承受停電帶來的損失。因此，必須合理優化施工進度，在工期允許的條件下，盡量縮短停電時間。

4.2 建設方的優化設計

建設方經過與設計、監理、施工和設備供應商的多次溝通，決定將整個工程分四部分實施，即先進行10 kV改造施工，然后分3次完成3組35 kV開關柜和與之相連的主變施工。在此方案中，除第一階段可能造成用戶停電外，其他三個階段因同時至少有2臺主變運行而不會造成用戶停電。在第一階段中，對現有的2段母線進行分別施工，并采取一段施工，另一段正常供電的方式，這樣僅在電源切換過程中影響用戶用電。同時，督促10 kV設備供應商加快生產，并在第一階段的設備到齊后立即開始施工，以盡量減少分段施工對工期的影響。此外，在項目實施中，建設方還根據設備的到貨期將施工調整到了國慶假期，這樣使施工對用戶和電力公司造成的影響降到了最低。

4.3 施工階段中建設方應注意的問題

項目施工圖的優化設計往往是在施工階段完成的，建設方應促使施工方和監理方也參與到優化設計工作中，使項目建設的安全、質量、成本和工期等方面都能得以優化。

5 結束語

設計階段對項目投資的影響最大，優化設計作為項目設計中非常重要的組成部分，在整個項目中必不可少。優化設計不僅是設計方的工作，更是建設方的責任。建設方積極參與優化設計，與項目各相關方充分、深入地溝通，有利于項目投資的控制，也有利于項目各相關方積極參與優化設計，更有利于整個項目的順利竣工。建設方不能只注重項目建設階段的優化，更要從項目全壽命周期管理的角度優化。此外，如果建設方能借助高新技術，則可以產生事半功倍的效果。雖然建設方參與優化設計工作有利于項目的順利完成，但也對建設方提出了更高的專業要求和素質要求。

〔編輯：張思楠〕

Combined Power Plant Renovation Project Explores an Important Role

in Optimizing the Design of the Buildings Square

Qi Song

Abstract： By combining the harbor Bonded 1 # 35 kV substation renovation project， the construction side based on the project requirements， the actual conditions and the long-term operational experience， and actively participate in the design phase to optimize the design， raised a lot of constructive criticism， and achieved remarkable effectiveness instance， pointed out early in the design phase of the project， the construction project shall clearly demand， and actively participate in the design of optimized， so not only can better control the construction and investment projects， but also reduce the cost of the entire project.

Key words： substation； optimal design； the whole life cycle； economic