110kV智能化變電站站區(qū)排水的技術經濟比較分析

翟　偉（湖北省電力勘測設計院，湖北　　武漢　430024）

110kV智能化變電站站區(qū)排水的技術經濟比較分析

翟偉
（湖北省電力勘測設計院，湖北武漢430024）

摘要：本文結合變電站智能電網建設的理念和排水系統(tǒng)的特點，通過技術經濟比較站區(qū)溝道排水和管道排水的優(yōu)缺點，提出適于110kV智能變電站的排水系統(tǒng)方式，供今后智能電站新建及改造工程參考。

關鍵詞：智能變電站；溝道排水；管道排水

2.3交流調速方式的選擇

交流伺服電動機的調速方法很多，其中波脈寬調制（PWM）是交流調速方式中常用的一種方式，選用PWM方式進行調速。對于CA6150普通車床數控化改造，選用邁信公司EP100-3A伺服驅動器。EP100-3A伺服驅動器，采用先進的控制算法，能實現轉矩、轉速、位置精確的數字控制；具有數字量和模擬量的接口，能方便與各種上位控制機互聯(lián)；具有多種智能化的監(jiān)視功能和精巧的操作面板，方便客戶調度與故障診斷；內置華大電機公司ST-M全系列伺服電機參數，達到電機與驅動器無縫聯(lián)接，形成的全套產品，性價比極佳；IPM智能模塊的使用，按國內工業(yè)環(huán)境的可靠性設計，使產品穩(wěn)定可靠。

EP100伺服驅動器功能特性及參數

型號：EP100-3A

輸入電源：單相或三相220VAC-15～+10%50Hz～60Hz

驅動器在配置小轉矩的伺服電機時，可采用單相AC220V電源對驅動器供電，但驅動器驅動大轉矩伺服電機時，必須要三相AC220V電源對驅動器供電。

2.4進給系統(tǒng)的改造

2.4.1縱向進給系統(tǒng)

拆去原機床的溜板箱、光杠、絲杠及安裝座，配上滾珠絲杠及相應的安裝裝置。選用電動機，確定減速比和保持轉矩。電動機經傳動比為1∶2的減速箱與滾珠絲杠副相連，將拖動轉矩傳給滾珠絲杠副，帶動拖板沿縱向往復運動。

滾珠絲杠采用可預緊安裝方式，減小或消除了因絲杠自重而產生的彎曲變形，使絲杠剛度有較大提高，絲杠不會因發(fā)熱而伸長。

2.4.2橫向進給系統(tǒng)

拆除橫向絲杠，換上滾珠絲杠。確定電動機減速比、保持轉矩和脈沖當量、選擇電動機，通過1∶2減速箱與滾珠絲杠相連。

2.4.3伺服電動機的安裝與接線

伺服電動機采用立式方形凸緣安裝方式，通過法蘭盤和止口固定在機床的絲杠托架上。伺服電動機的輸出軸經傳動比為1∶2的減速箱減速后，通過軸套與絲杠相連。伺服電動機的4芯插頭應嚴格與驅動器的相應端口相接。

結語

通過對CA6150車床的控制系統(tǒng)的研究設計，使改造后的車床具有了準確定位、直線插補、圓弧插補、暫停等數控功能，能夠加工出符合要求的復雜零件，大幅提高了生產效率，減輕了工人勞動強度，提高了機床的加工精度。隨著電子技術、計算機技術和管理技術的不斷發(fā)展，對現有設備進行數控化改造以提高設備的數控化率，將大有作為。

參考文獻

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智能化變電站要求高效、節(jié)能、環(huán)保，整個站區(qū)較常規(guī)站節(jié)省較多占地面積，站區(qū)電纜溝相比常規(guī)變電站有較大幅度的減少，變電站部分電纜采取出地面電纜槽盒的形式。站區(qū)面積和電纜溝的減少使得站區(qū)排水方式可以進一步優(yōu)化，本文通過分析溝道排水和管道排水的優(yōu)缺點，進而進行技術經濟分析，提出更適用于110kV智能變電站的排水系統(tǒng)方式。

1　站區(qū)常用排水方式介紹

1.1溝道排水

溝道排水（如圖1所示）即采用溝道的形式來進行站區(qū)排水。溝道采用磚砌或混凝土澆筑而成，通常布置在排水區(qū)域控制范圍內的最低處，將其匯集范圍內的雨水通過溝道收集排至站外。

溝道上可以設置鋼格板或玻璃鋼格格板作為排水溝蓋。溝道排水優(yōu)點在于便于檢修，溝內不易發(fā)生堵塞。由于排水溝道一般為淺埋，因此，施工過程中土方開挖工程量相對較小。缺點在于當排水溝道和電纜溝道較多時，不利于雨水快速有效的排出，也容易在交叉點形成積水和滲水，整個站區(qū)的美觀性也受一定程度的影響。又因為溝道需要考慮不小于0.5%的坡比，故當溝道長度過長時，溝道放坡必然導致最終段溝道過深，溝道過深會導致溝壁的側壓力增大，溝壁加厚。

1.2管道排水

管道排水（如圖2所示）是通過埋置于地下互相連通的管道及相應設施，如雨水口、管井等，匯集并排除場地和道路的雨水。

排水管道埋置于土中，使整個站區(qū)除必要的電纜溝道外，再無其它可見溝道，站區(qū)整體外觀簡潔美觀。尤其是當站區(qū)電纜溝道較多時，管道排水能方便避免與電纜溝與普通排水溝道交叉的問題，即使管道較長，由于坡度要求致使其部分深埋，這種影響相對溝道排水來說，還是較小的。但是采用管道排水，必須設置一定數量的雨水收集口、管道井，雨水口及管道井過低，場邊雜物及流土容易進入，漸以堵塞管道，過高則不易及時順利排出雨水。而且雨水口、管道井由于設計施工等原因，容易形成死角。此外，管道排水不便于檢修，管徑較大時，管間接口施工質量難以控制。深埋管道導致施工土方開挖量較大。

圖1　排水溝道實景照片

2　站區(qū)排水方案技術比選

500kV變電站規(guī)模較大，即使采用戶外GIS方案，站址面積近達4.8公頃及以上，排水必然長度較長，坡降深度較深，若采用溝道排水方案，易致使排水溝壁厚較厚。又由于匯水面積大，排水溝需截面大，多而密才能有效通暢的將雨水及時排出。因此，500kV變電站更適于采用埋管排水方案。

220kV變電站占地面積不到500kV變電站的一半，甚至更小，站區(qū)布置緊湊，雖然總的匯水面積相對小，但是對于戶外站來說，電纜溝相對密集，若采用溝道排水，需多處從電纜溝底鉆越，同時為躲避眾多配電裝置基礎，排水溝道需多次轉彎。如果站區(qū)布滿眾多電纜溝、排水溝，外觀必將受到極大的影響。又因為溝道多次轉彎和交叉，水頭損失較大，導致雨水不能及時排走，轉彎和交叉處甚至造成滲漏。因此，對于戶外220kV變電站來說，也不適于采用溝道排水方案。但是對于戶內變電站來說，電纜基本敷設在電纜夾層或隧道內，而且站址面積小，需匯水區(qū)有限，站區(qū)溝道排水方案也是一個較好的選擇。

圖2　排水管道實景照片

根據《國家電網公司輸變電工程通用設計：110（66）～500kV變電站分冊》（2011年版），110kV常規(guī)變電站占地不到0.36公頃，其智能變電站面積更小，站址用地范圍不到60m×58m，而且智能電站電纜溝很少，大部分電纜通過電纜槽盒走線。某110kV智能變電站，1200mm×1000mm電纜溝僅17m長，800mm×800mm電纜溝12m長。從110kV智能變電站占地可以看出其匯水面積小，若采用溝道排水方案，排水溝截面必然較小。110kV智能變電站圍墻內區(qū)域一般被道路分隔成了3個小區(qū)，即110kV配電裝置區(qū)、主變及配電綜合樓區(qū)、35 （10）kV配電裝置區(qū)，可見三個區(qū)域需匯水面積均不大。如中間道路至圍墻邊距離約24m，場地按0.5%排水坡度設計，即使單側放坡計算，道路側至圍墻邊坡降僅為0.12m。因此，可考慮站區(qū)場地排水采用分區(qū)域排水方式，即場地自然散水排水和排水明溝排水相結合的排水方式。排水溝道從起點到排水泵池最長約110m，按排水坡度0.5%溝道起點深度為300mm，則其最深處約850mm，按一般電纜溝要求進行設計即可，不必采取加寬溝壁等特殊處理措施。如前，排水溝采用鋼格板或玻璃鋼格板后，使得排水溝與整個站區(qū)建構筑物協(xié)調統(tǒng)一，且便于今后維護。

反之，若采用管道排水方案，雖然在站區(qū)看似簡潔，但是為躲避1000mm深電纜溝，必然要深埋，土方開挖量大，可能擾動構筑物或電纜溝持力層，而且采用必要的雨水收集口及管道井。即使這樣，后期維護和檢修麻煩，而且成本高。

3　站區(qū)排水方案經濟比較分析

溝道排水和管道排水方案工程造價取決于以下幾個因素：材料的選擇、基礎處理、排水能力、安裝過程的復雜程度、土方開挖等情況。

若300×300排水溝溝壁采用C20素混凝土，壁厚及底板為200厚，排水截面為0.09㎡。DN400的鋼筋混凝土管道排水截面為0.126㎡。看似管道排水能力強，但是通過從多方面排水試驗和經驗看，由于鋼筋混凝土管道水流黏滯系數大，水頭損失相對較大，DN400的鋼筋混凝土管道排水能力與300×300排水溝相當。

由于施工操作面要求，300×300排水溝底部開挖寬度平均1m，DN400排水管道底部開挖寬度平均1.3m，DN400管道埋深相對較深，基槽放坡頂部寬度必然比溝道排水方案寬。由于兩者自重及受荷均不大，基礎處理方式基本一致。300×300排水溝開挖深度不大，溝壁模板制作施工方便。而管道排水需要對管道接口進行處理，同時施工過程必須避免管道壓裂及破損，且須做一定的防滲水處理，可見，管道排水方案的施工相對繁瑣。

根據設計院技經人員編制的《常用技術經濟指標測算報告》，排水溝道每立方米綜合造價約1000元，據此測算300×300排水溝每米造價約為260元，而DN300鋼筋混凝土排水管道每米造價約300元，DN400鋼筋混凝土排水管道每米造價約440元。若采用管道排水方案，30m管道左右設置排水檢查井一個，每井造價約1000元。

顯然，對于規(guī)模不大的110kV智能變電站，排水長度相同時，采用溝道排水方案，施工難度相對小，造價省。

4110kV智能變電站實例比較

目前，我院已完成一所110kV智能變電站設計工作，該智能站圍墻占地范圍為57.5m×52.8m。設計中我們進行了排水管道與排水溝道方案的經濟比較。當采用300×300排水溝時，總長度約250m，工程總造價約6.5萬元，當采用同等長度的DN300排水管道時，排水檢查井數量約10個，總造價約8.2萬元。

由此可見，對于占地規(guī)模較小的110kV智能變電站，采用溝道排水方案較管道排水方式要節(jié)約至少20%的成本。

結語

通過對變電站溝道排水和管道排水方案各自特點分析，方案比選、110kV智能變電站站區(qū)排水方案比濟分析以及實例比較，可以得知，對于占地規(guī)模較小的110kV智能變電站，采用溝道排水方案，可以與整個站區(qū)建構筑物協(xié)調統(tǒng)一，便于今后維護，施工方便簡捷。既能充分發(fā)揮溝道排水的優(yōu)點，又可節(jié)省工程造價。

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[5]余書超，何明勝，易紅星，等，室外排水工程設計及施工探討[J]．給水排水，2001（08）．

中圖分類號：TM76

文獻標識碼：A件，選用邁信公司EP100-3A伺服驅動器構成伺服系統(tǒng)可以滿足設計使用要求。