110kV預裝式集成變電站技術及發展

閆凱

摘要

傳統llOkV變電站建設模式周期長、占用大量土地資源、標準化程度低，隨著用戶需求的不斷提咼，變電站需要一種智能程度高、資源消耗低、環境污染少、精細化的建設新模式。近些年隨著電力裝備技術的快速發展，llOkV預裝式集成變電站具有模塊化程度高、占地面積小、現場施工簡單快捷等優勢，在電力系統中得到了廣泛應用；但同時由于設備集成度高，也有運輸體積大、檢修維護空間小等缺點，因此本文在總結目前技術的同時，也在探討一種新的變電站建設模式，從而解決運輸、檢修及使用壽命等問題。

【關鍵問】預裝式集成變電站 模塊化 標準化 搭積木式建站 裝配式變電站

預裝式集成變電站是將高壓開關設備、變壓器、低壓配電及控制保護等設備按一定接線方案有機地組裝在一個箱體內的配電設備，根據變電站建設實際情況，變壓器也可單獨戶外放置。它具有成套性強、可靠性高、施工周期短、節約占地等特點；符合國家城鄉供配電節地、節電、緊湊型、小型化，無人值守的發展方向；除了電網，預裝式集成變電站也適用于礦山、工廠企業、油氣田和風力發電等領域。預裝式集成變電站成為替代原有的常規土建變電站、配電站的理想成套變配電設備。但由于其存在箱體尺寸大、運輸要求高、設備檢修維護空間小等問題，預裝式集成變電站無法在更多的供配電領域得到應用。

根據國家電網公司變電站“兩型一化”的發展要求，預裝式集成變電站應該探索一種新的變電站建站模式，通過工程生產預制、現場安裝聯調兩大階段，縮短施工周期，減少現場工作量、簡化檢修維護工作。通過項目實施，實現設計、加工、施工、管理、定額等標準化，從而有效地控制工程質量、建設周期和工程造價。其標準化設計、模塊化組合、工業化生產、集約化施工，使變電站建設走向科技含量高、資源消耗低、環境污染少、精細化建設的道路。預裝式集成變電站基于預制思想，立足“整站”建設，以“省時、省地、省心、省錢”為目標，為用戶提供設計、設備、施工“一站式”服務，實現從“建設一個變電站”到“采購一個變電站”的模式轉變。

1 預裝式集成變電站技術及發展

llOkV預裝式集成變電站包括高壓開關部分、變壓器部分、中壓開關部分、補償部分、綜合自動化系統、交直流系統、環境控制系統和箱體，內部還安裝有普通照明系統、事故照明系統、防火報警系統和安全監控系統等。3變電站內所有設備在工廠內安裝完畢，調試合格后，分模塊運輸到現場對接、安裝、調試，即可投運。

近些年，一些有實力的預裝式集成變電站廠家慢慢趨向于給用戶提供一個“整站”的解決方案，內容包括：變電站的設計、設備采購、相應設施施工與設備安裝、系統聯調、變電站投入運行、然后把整個變電站整體移交給用戶，從而實現變電站功能模塊化、建站標準化、系統智能化的“交鑰匙”工程。

根據許繼集團的新模式的預裝式集成變電站建站方案，一個預裝式集成變電站建設只需要6大步驟即可完成，整個過程像搭積木一樣，即“搭積木式建站”。

一般情況下，通過標準化設計、模塊化組裝、標準化施工的預裝式集成變電站具備以下優勢和特點：

1.1 建設周期短

預裝式集成變電站采用模塊化、標準化設計，通過工廠化生產、現場拼裝兩大階段來大大減少變電站建設時間，可將變電站建設縮短至4個月以內，許繼佛山llOkV示范變電站為例：常規變電站需要6-8個月，而佛山llOkV變電站只用了不到4個月（113天），施工周期縮短了三分之一。

1.2 現場施工量少

預裝式集成變電站各模塊均實現工廠化生產調試，尤其是采用了預制式電纜槽盒和快裝式圍墻，大大減少現場土建施工。

1.3 占地面積小

預裝式集成變電站內各模塊可以根據地形靈活布置，受變電站地形影響小，選址方便；另外，各模塊均采用緊湊化設計，占地少，通常可比常規變電站占地面積減少四分之一到五分之一。

1.4 安全可靠性高

由于現場工作量少，施工難度小，大大減少現場高空作業環節，降低安全風險，施工安全風險更易控制；變電站不再構架高聳、架空線交錯，站內裸露帶電部位較少，同時可實現狀態監測，按需檢修，綜合以上因素，可提升變電站運行過程中的可靠性。

1.5 施工質量易于控制

預裝式集成變電站內主要設備均可在工廠內進行標準化制造（統一的制造標準、嚴格的質量控制），運抵現場后即可按照模塊對接方式進行拼裝，充分發揮了工廠化制造質量、工藝一致性較高的優點。

1.6 集成度高，服務接口少

對于1個llOkV變電站來說，可以將整個變電站設備交由預裝式集成變電站廠家集中完成，變電站實現模塊化設計，標準化程度更高，現場協調工作量小，減少了服務接口。

1.7 后期擴建方便

全站總平面布置采用模塊化設計思路，可將單臺主變及變高GIS設備組合為一獨立變高模塊，每臺主變對應的低壓開關柜及接地設備設一個獨立的預裝式箱體。總平面布置設計時，根據實際站址條件、變電站建設規模及線路進、出線方向，對各模塊進行合理拼接。標準化的模塊設計，后期擴建只需要預留空地即可，減少了資金占用。

1.8 節省變電站整體投資

由于占地面積小、現場施工相對簡單、安裝調試工作量小，預裝式集成變電站可節省征地費用、現場施工費用、安裝調試費用等；同時由于建站周期短，可加快變電站供電速度，是變電站較早實現盈利，從而攤薄成本。

1.9 易于環境協調

站內設備統一風格，更美觀，工業感更強；站內所有帶電部分不外露，更安全舒適，易于周圍環境相協調。

2 裝配式變電站

裝配式變電站是近兩年為了替代傳統的變電站建站而探索的一種新的變電站建站模式，其繼承了常規土建變電站運維空間大、使用壽命長的優點，同時也具有運輸方便、建設快速等優點，適用于農網改造地區，特別是西部無電地區，高海拔山區，自然條件惡劣的地區等。

2.1 裝配式變電站框架

裝配式變電站將傳統鋼構房屋框架部分進行模塊化設計，達到現場快速裝配的目的，同時將通風、照明、煙感等環控設施與鋼構模塊進行整合，實現了鋼構和電氣輔控系統的融合設計，有利保證變電站一、二次設備室內電力設備的長期可靠運行。

2.2 裝配式變電站屋面設計

裝配式變電站屋而采用模塊化拼合結構，通過連續的單元高密度防火聚氨酯復合板的模數拼接，實現墻面的防火、防水、防塵及保溫。同時根據裝配式建筑需求，設置房屋集中式排水設施，實現屋頂的集中式排水，排水可設外天溝及內天溝兩種方式，如圖3、4所示。

裝配式變電站具備如下特點：

（1）便于運輸，具有廣泛的適用性。

（2）降低氣候環境對現場施工的影響。

（3）降低現場工人勞動強度，提高施工效率，縮短建設工期。

（4）工廠化、標準化加工利于質量管控。

（5）利于施T安全保障。

（6）建筑物更加節能環保（材料、施工、后期能耗）。

（7）空間利用率提高。

（8）與環境相協調、美觀。

（9）降低了變電站運行全壽命周期成本。

（10）設備模塊化、集成度提高，利于后期運行維護。

3 建設效果

兩種變電站建設模式各有特點，面對不同的應用領域，能發揮獨特的技術優勢。在常規變電站建設需求下，llOkV預裝式集成變電站具有優越的建站效率，常規llOkV變電站建設周期需6?7個月，而許繼承建的廣東llOkV預裝式集成變電站總建設周期113天，工期縮短40%，同時占地面積降低20%。

而在高海拔地區及路況惡劣地區，裝配式變電站由于其獨特的散件現場拼裝結構，運輸尺寸小、現場安裝設備需求低的優勢體現出來，可滿足惡劣路況環境下的建設需求。在四川閬中、平昌變電站應用中，建設周期較常規11OkV變電站縮短30%，如表1所示。

4 結束語

llOkV預裝式集成變電站具有可靠性高，占地面積小，擴展性好，接線方式靈活，建站成本低，現場工作量小等一些列優點，同時隨著站內電力設備技術的成熟及發展，變電站設備將越來越趨于小型化和高可靠性，將進一步提升預裝式集成變電站的可靠性和適用性，使其必將在我國電力系統中將得到更廣泛的應用。同時，伴隨著國內一批廠家集成技術研發的投入加大，預裝式集成變電站集成技術進入快速發展，一批新的預裝式集成變電站建設和集成模式不斷涌現，如多層預裝式變電站、模塊化組合預制艙式變電站等，使得預裝式集成變電站的應用及發展迎來了新局面。

參考文獻

[1]伍容秀.通風機選型的科學方法[J].風機技術，2004，46（05）：5-6.

[2]侯昌明，黃世立，等.新型預裝式變電站的探索和應用[J].電氣開關，2013（01）：92-95.

[3]張啟蒙，呂達，吳敏，龔曉濱，袁榮杰，等.預裝式變電站箱體防雨功能結構設計[J].電氣技術，2014（01）：71-75.

[4]曾銳碧，范紹有，等.裝配式建筑在變電站中的應用及研究[J].南方能源建設，2015，2S（01）：239-243.

[5]肖向東，司為國，等.用輕型裝配式結構建造“兩型一化”變電站[J].電力建設，2009，30（05）：25-28.

[6]王偉，范殷偉，曹建偉，等.裝配式智能變電站外墻體系技術與經濟分析[J].湖州師范學院學報，2014，36（04）：43-46.

[7]沈青松，盛曉紅，江香云，等.變電站裝配式圍墻與防火墻的設計及工程應用[J].浙江電力，2014（03）：28-30，68.