預制組合設備技術在變電站原址改造工程中的應用

樊晟　施慧娟　宋鵬程

摘 要：針對老舊變電站原址改造工程的特點，施工作業場地小，運行存在臨時過渡方案。為了能適應這種實際工程情況，文章提出引用預制艙式二次組合設備的設計理念，取消設備艙，以整體的設備基礎框架，將二次屏柜組成一個一個模塊，在工廠內完成模塊內部線纜敷設、接線和調試工作。降低施工環節和臨時過渡運行中的風險，節約施工成本，縮短施工工期。

關鍵詞：變電站；二次組合設備；預制；模塊

1 引言

隨著國民經濟的發展，電網規模的擴大，上世紀80、90年代建設的變電站已逐漸不能滿足電網發展的要求，面臨著整體改造。根據國內變電站整體改造的工程經驗，變電站整體改造時，有異地整體改造和原址整體改造兩種方案。

由于土地資源日益緊缺，變電站異地整體改造方案實施的可行性越來越小，老舊變電站改造工程中，往往會采用原址改造方案。江蘇省已建成的原址改造工程有張家港220kV沙洲變、南京220kV莫愁變等。

但變電站原址改造存在一定風險。如被改造的變電站地處于負荷密集地區，變電站所帶負荷無法全部轉移，需在改造期間，保留部分配電裝置需繼續運行。以上提到的兩座變電站在改造期間均存在臨時過渡運行方案。

因此，可能導致施工作業難度加大、場地受限、工期無法保證等問題。同時，對于電網運行單位，在改造期間，由于臨時過渡運行的情況，降低了供電可靠性，存在一定風險。

在文獻[1]中，以工程實例分析，變電站按標準配送式設計，可有效縮短工期，提高了工程質量。而老舊變電站進行原址改造時，存在臨時過渡的運行風險。二次設計方案如文獻[1]中所述，采用標準配送式技術，對提高工程建設速度和工程質量有重要意義。

2 標準配送式二次技術簡介

2013年，國家電網公司開展標準配送式智能變電站建設，其目的是為了達到：“標準化設計、工廠化加工、裝配式建設”，全面提升電網建設能力。

標準配送式二次技術目前有三種技術：

（1）預制艙式二次組合設備。由預制式二次組合設備艙、艙體輔助設施、二次設備屏柜（或機架）、二次設備等組成，并在工廠內完成相關配線、調試等工作；并作為一個整體運輸至工程現場。

預制式二次組合設備艙采用集裝箱式構造，可由1個或多個分艙體拼接而成、艙內可根據需要配置消防、安防、暖通、照明、通信等輔助設施，其環境滿足變電站二次設備運行條件及變電站運行調試人員現場作業的要求。

（2）信息一體化及高級應用。變電站構建統一應用支撐平臺，深度整合系統功能，集成保信子站、狀態監測、智能輔助系統后臺功能，實現全景數據監測，為高級功能應用提供統一數據源。

（3）二次設備“即插即用”。采用預制線纜實現一次設備與二次設備、二次設備間的光纜、電纜標準化連接，提高二次線纜施工的工藝質量和建設效率。

從以上三種技術的特點分析，預制艙式二次組合設備和二次設備“即插即用”這兩項技術可以提高工程安全和工藝質量。對于原址改造的老舊變電站工程，可以提高工程二次部分的建設速度。

3 預制艙式二次組合設備技術應用

3.1 預制艙式二次組合設備技術現狀

目前，在工程中已經有應用的預制艙式二次組合設備，根據已有工程設計情況，配置了40尺的二次設備艙，艙內二次屏柜采用雙列布置，可布置約30面屏柜。對于中等規模的220kV變電站，考慮遠景規模，僅需4個二次設備艙即可滿足要求。圖1為已應用的預制艙式二次組合設備模型圖。

3.2 此項技術工程應用的可行性分析

老舊變電站原址改造工程中，一般可利用的場地比較少。以江蘇張家港220kV沙洲變改造工程為例，原變電站占地面積為185×107米。改造時，拆除部分配電裝置，另保留部分配電裝置繼續運行，拆除部分的面積為91.5×80米。改造建設部分的面積僅占原變電站占地面積的37%左右。

該變電站新建2棟配電裝置樓，3臺主變布置于2棟樓之間。整個新建部分布局緊湊。該變電站按遠景規模，二次設備室布置了90面屏柜。

該站如采用預制艙式二次組合設備，需3個40尺的二次設備艙，至少占地13.3×7.5m。從上圖2明顯可知，新建的沙洲變電站內無空余的位置布置這3個二次設備艙。

如為了布置設備艙，而調整總平面方案，需要總體考慮各電壓等級電氣設備布置，無功設備布置以及出線規劃。有可能需增加新建變電站的占地面積。且二次屏柜如組于預制艙內，繼電保護小室將空閑出很大部分空間。

因此，在沙洲變工程中采用預制艙式二次設備技術可行性不高。

3.3 此項技術優化應用方案

預制艙式二次組合設備就是將二次設備進行有序組合，在工廠內就完成艙內設備的光/電纜敷設連接。換個角度來看，一個艙體就是一個模塊，施工現場可以實現現場模塊化安裝。

對于沙洲變這種類型的工程，按半戶內GIS配電裝置建設，我們可以考慮引用預制艙式二次組合設備設計理念，對于此類變電站，可取消設備艙，但二次設備依然進行有序組合，以整體的設備基礎框架將有序組合的二次屏柜組成一個一個模塊，模塊內屏柜之間的線纜通過基礎框架內的橫向、豎向走線槽盒進行線纜布線、收納，在廠內完成線纜敷設、接線和調試工作。

可考慮二次設備組合模塊分配方案：模塊1為主變及公用二次組合設備，模塊內布置服務器屏，遠動屏，時鐘同步系統屏，故障錄波屏，過程層交換機屏，主變電能表屏，保護測控屏等屏柜，完成全站監視控制，保護、測控、計量，故障錄波，同步對時等功能；模塊2為交直流電源二次組合設備，模塊內布置交直流電源屏，輔控系統屏，通信屏等屏柜，完成全站交直流電源供電，安防、消防、視頻、環境監視，對外通信等功能；模塊3為遠期預留屏柜位置，工廠將模塊內部光/電纜預留。

以上模塊組合方案，僅根據以往工程經驗粗略組合分配，具體分配方案還需結合工程實際情況進行安排。下圖3為二次組合設備示意圖；圖4為模塊內部走線示意圖。

預制式二次組合設備的應用對原先零散的二次屏柜安裝進行了優化。假如常規站需施工單位安裝60面屏柜，采用二次組合設備僅需施工單位安裝3組二次設備。

且二次組合設備內部接線全部由設備廠家在工廠內完成。施工單位現場僅需對模塊外設備進行連線。大大節約了安裝成本和安裝時間。

4 小結

靈活運用國網公司“預制艙式二次組合設備”的標準配送式技術。在老舊變電站原址改造工程中，引用該項技術的設計理念，實現二次保護、監控設備模塊化安裝接線，滿足了“安全性、適用性、通用性、經濟性”協調統一的要求。不僅降低施工環節和臨時過渡運行中的風險，而且還節約施工成本，縮短施工工期。對于老舊變電站改造工程的建設，有著很實用的意義。

參考文獻

[1]高美金，傅旭華.標準配送式變電站的特點與建設[J].浙江電力，2014（3）.

[2]國內首個220kV標準配送式變電站預制艙出廠[J].電氣技術，2013（6）.

[3]陳飛，黃忠華，高亞棟.淺析變電站建設從“工業化建筑”向“工業化建設”的轉變[J].浙江電力，2013（7）.

[4]國家電網公司企業標準標準配送式變電站建設技術導則[S].北京：中國電力出版社，2013.

作者簡介：樊晟（1981-），男，高級工程師，主要從事電力系統繼電保護、電氣二次和調度自動化方面的設計工作。