淺談全壽命周期管理理念在變電工程設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

摘 要：全壽命周期管理理念符合可持續(xù)發(fā)展思想，它考慮了從規(guī)劃設(shè)計(jì)到報廢的整個壽命周期，避免短期成本行為，本文介紹了全壽命周期理論并分析其在變電工程設(shè)計(jì)中的具體運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：全壽命周期；變電；設(shè)計(jì)

全壽命周期是指在設(shè)計(jì)階段就考慮到產(chǎn)品從規(guī)劃設(shè)計(jì)到報廢的整個壽命周期，使所有相關(guān)因素在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段得到綜合優(yōu)化的一種設(shè)計(jì)理念。

變電站作為電力資源實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置的載體，其高質(zhì)量的建設(shè)和安全穩(wěn)定的運(yùn)行對整個電網(wǎng)安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。在變電站的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中引入全壽命周期管理理念，使設(shè)計(jì)方在一開始就立足于項(xiàng)目的“全壽命”，在多種技術(shù)方案里選取技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合適的最優(yōu)方案。

1 系統(tǒng)規(guī)劃

（1）確定合理的投產(chǎn)時間。目前很多地區(qū)的規(guī)劃水平不高，甚至有的為了業(yè)績，沒有根據(jù)的編造數(shù)據(jù)，盲目投資，將本沒有建設(shè)必要的變電項(xiàng)目提前上馬，致使投產(chǎn)后的項(xiàng)目長時間的處于低負(fù)荷的狀態(tài)，這樣就大大增加了項(xiàng)目的全壽命周期的成本。如果從全壽命周期成本最優(yōu)化考慮，在進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃時，就應(yīng)依照評審過的相關(guān)電網(wǎng)規(guī)劃，認(rèn)真分析變電站建設(shè)的必要性，確定最為合理的投產(chǎn)時間。

（2）確定接入系統(tǒng)方案和站址的選擇。要先對穩(wěn)定性和潮流等電氣計(jì)算，然后對可選擇的接入方案全方位進(jìn)行比選，這就需要考慮到線路的長度不同將會引起工程量的變化，另一方面根據(jù)所選站址的征地費(fèi)用、拆遷補(bǔ)償費(fèi)用以及交通狀況、周邊的生活設(shè)施配套等情況進(jìn)行比選。站址的選擇應(yīng)重視可擴(kuò)展性，預(yù)留遠(yuǎn)期發(fā)展的可能，避免將來擴(kuò)建時無法進(jìn)一步征用土地。同時還應(yīng)該充分考慮變電站的出線條件，統(tǒng)一規(guī)劃線路走廊，盡量避免線路交叉跨越。在進(jìn)行站址選擇時，一定要避免在地質(zhì)、氣象以及水文條件不好的地方，從而保證站址的可靠性與安全性。這些不良的自然條件不僅會對變電站的安全產(chǎn)生極大的威脅，而且還大大提高了工程項(xiàng)目的土建投資額。而現(xiàn)狀是站址選擇過程較為粗糙，很多設(shè)計(jì)單位對于選址的各種條件考慮不夠周全，結(jié)果導(dǎo)致壽命期的總成本上升。

（3）主接線設(shè)計(jì)和設(shè)備選型。在確定變電站建設(shè)規(guī)模時，要全面收集當(dāng)?shù)氐默F(xiàn)狀負(fù)荷水平和遠(yuǎn)景規(guī)劃，確定最為合理的初期與終期變壓器容量與各電壓等級進(jìn)出線回路數(shù)。根據(jù)電網(wǎng)中長期規(guī)劃，要精準(zhǔn)的計(jì)算出電網(wǎng)中的各種電氣參數(shù)，在滿足安全可靠性的基礎(chǔ)上，選擇參數(shù)吻合的變壓器、母線、斷路器等電氣設(shè)備與電纜等主要材料，避免造成資源設(shè)備的浪費(fèi)。同時在選擇設(shè)備規(guī)格型式時要綜合權(quán)衡其占地面積，基礎(chǔ)工程費(fèi)用，設(shè)備初期成本和運(yùn)行維護(hù)成本，盡量使用國產(chǎn)設(shè)備，做到全壽命周期成本最優(yōu)。

2 站區(qū)規(guī)劃

（1）站區(qū)道路及綠化。變壓器是變電站內(nèi)的主要大型設(shè)備，如果進(jìn)站道路太長或有過多轉(zhuǎn)彎，會造成運(yùn)輸設(shè)備成本的增加，所以進(jìn)出線方向條件合適的情況下，變電站的大門最好是直接面對主要的運(yùn)輸要道，最大可能的避免在站內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)彎。為減少變電站投運(yùn)后對站內(nèi)綠地的灌溉、養(yǎng)護(hù)成本，變電站在滿足規(guī)劃部門綠化面積要求條件下應(yīng)盡量減少綠地，種植生長力強(qiáng)、維護(hù)量小的植物。

（2）建筑物及構(gòu)筑物的布置。變電站建筑物要合理的利用當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件進(jìn)行空間組合，布局緊湊合理、便于擴(kuò)建。結(jié)構(gòu)上宜采用聯(lián)合建筑和多層建筑，盡量提高土地的使用效率，節(jié)約用地。

（3）電氣總平面布置及配電裝置布置。在對總平面進(jìn)行布置的時候，要預(yù)留出擴(kuò)建遠(yuǎn)景的場地，以便將來使用。另外，配電裝置也要都預(yù)留備用間隔，各電壓等級的配電裝置保留擴(kuò)建端，為今后超規(guī)模破圍墻擴(kuò)建做準(zhǔn)備。

配電裝置布置要結(jié)合電站場地情況，征地較困難或費(fèi)用較高的地點(diǎn)宜采用占地面積小、可靠性高的 GIS設(shè)備布置，但由于該設(shè)備價格昂貴，不便于擴(kuò)建，在場地條件容許的情況下，宜采用價格相對低廉的 AIS設(shè)備敞開式布置。配電裝置設(shè)計(jì)時應(yīng)以配電裝置整個壽命周期成本最小為出發(fā)點(diǎn)，綜合考慮一次投入與后續(xù)維護(hù)、擴(kuò)建成本，以安全可靠為基本原則，全面平衡可維護(hù)性和占地二者的關(guān)系。

3 主控制室和繼電器室布置

在選擇主控制室的位置時候應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)問題：（1）便于巡視觀察屋外主要設(shè)備；（2）節(jié)省控制電纜；（3）噪聲干擾小和有較好的朝向等因素；應(yīng)該根據(jù)可擴(kuò)展性的要求對控制室進(jìn)行設(shè)計(jì)和屏位規(guī)劃，要依照終期規(guī)劃建設(shè)的規(guī)模一次性建成。在占地面積大，配電裝置區(qū)和主控制室距離比較遠(yuǎn)的情況下，設(shè)置各個電壓等級的繼電保護(hù)室，從而達(dá)到節(jié)約控制電纜長度的目的。變電站內(nèi)的二次電池室、通信電池室、保護(hù)室、通信室在將電網(wǎng)公司內(nèi)部每一個運(yùn)行管理部門之間的關(guān)系協(xié)調(diào)好的前提下，把功能相同的房間部門進(jìn)行合并。例如，我們可以把通信電池和二次電池合并設(shè)置在同一房間里，在不同電池組中間應(yīng)該要設(shè)置防火墻。另外，也可以把通信屏和二次保護(hù)屏放置在繼電保護(hù)室里，這樣就可以很大程度上減少建筑面積，提高空間利用效率。

4 建筑設(shè)計(jì)

積極推進(jìn)變電站的建筑工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，避免追求建筑造型的過度現(xiàn)代化和民用化。建筑物盡可能布置在向陽和無日照遮擋的地段，對采光進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，盡量減少使用人造光源，使能耗降到最低，從而達(dá)到節(jié)約環(huán)保的要求。應(yīng)采用節(jié)能、環(huán)保型建筑材料。注重墻體保溫，開窗大小要適當(dāng)，滿足空氣流通并避免熱量過度散失。

5 接地裝置

接地裝置的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括接地材料的選用，接地網(wǎng)方案的設(shè)計(jì)。接地裝置常用材料有扁鋼和銅帶兩種。銅帶抗腐蝕能力強(qiáng)，熱穩(wěn)定程度比扁鋼高，但造價也比扁鋼高很多。接地材料的選擇、接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)應(yīng)在不同的使用環(huán)境中綜合比較兩者的全壽命期成本，做出合理選擇。變電站的接地網(wǎng)很難更換，在一期工程設(shè)計(jì)時要嚴(yán)格按照遠(yuǎn)景規(guī)模系統(tǒng)的最大短路電流進(jìn)行接地體截面選擇計(jì)算，以保證在遠(yuǎn)景年也能滿足設(shè)計(jì)要求。

變電站全壽命周期管理的推進(jìn)有一個過程，其中比選方案的確定和相關(guān)計(jì)算參數(shù)的正確選取尤為關(guān)鍵，需要施工方、運(yùn)行方和項(xiàng)目業(yè)主的協(xié)同合作，同時必須長期有意識的策劃和積累、統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]吳江.全壽命周期管理理論在變電站設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2010.

作者簡介：王靜（1983-），女，河北樂亭人，學(xué)士，電氣工程師，變電設(shè)計(jì)、造價管理 。