探討預制艙式變電站在新能源產業中的應用

王寶安

摘要：近年來，隨著新能源產業的迅速發展，大量的光伏發電與風力發電項目投入電力市場。與傳統電力產業相比，新能源產業建設具有鮮明的特點，即建設周期短、投入使用快、投資較低、建設用地受限等。基于這些特點，在新能源項目建設中，集成變電站得到了越來越多的應用。

關鍵詞：預制艙式;變電站;新能源產業

一、模塊化預制艙式變電站的優點

1.1施工周期短，施工質量便于把控

傳統變電站有就地零星施工、現場綁扎鋼筋、立模澆筑等建設方式，模塊化預制艙式變電站的土建施工充分體現了“裝配式”特點。

傳統變電站主體建筑采用鋼筋混凝土結構，現場施工工序為混凝土預拌、澆搗養護、模板安裝拆除、墊層制作澆筑、鋼筋運輸綁扎等，工作繁復，人工消耗大，所需周期長。此外，混凝土結構的施工養護受作業人員的水平及天氣影響較大，建設質量及工期不易固定，而且澆筑搬運容易造成環境污染。同時現場大量的電氣安裝及調試工作也使得總體施工周期無法縮短。

相比傳統變電站的鋼混結構土建工程，模塊化預制艙式變電站采用工廠化加工、標準化生產、模塊化生產、模塊化組合，具有施工周期短、現場作業少、質量標準高、環保便捷等特點。變電站電氣設備全部采用預制艙安裝及模塊化設備，現場僅包含部分安裝及接線工作，電氣二次設備在廠內已完成接線及部分調試工作，現場工作量大大減少，生產的高度集約化有效縮短了建設工期。

對于新能源項目建設周期短、投入使用快的要求，模塊化預制艙式變電站的這一優勢得到了充分體現。以內蒙某地一光伏電站升壓站為例，從設計到升壓站調試完成并網僅用時90d，其中設計階段30d，設備生產及廠內預安裝45d，現場安裝調試15d。

1.2占地面積小，總投資較小

模塊化預制艙式變電站通過高度集成，可以大幅度優化變電站的總平面布置，縮小變電站占地面積。相對于傳統戶外常規變電站，模塊化預制艙式變電站無主體建筑，高低壓電氣室均采用預制艙形式，可根據需要建設供水設備間。因此模塊化預制艙式變電站與傳統變電站相比，總占地面積較小。因為新能源項目中存在大量山區風電項目，許多項目升壓站站址面積較小，開挖量較大，此類項目如果采用模塊化預制艙式變電站則具有一定的優勢。相比傳統變電站，裝配式集成變電站占地面積可以節省約20%，總投資節省約5%～10%。

二、裝配式集成變電站的設計要點

2.1預制艙的結構設計及材料要求

預制艙艙體骨架宜采用焊裝一體式結構，應有足夠的機械強度和剛度，主要鋼材材質應選用優質碳素結構鋼。在起吊、運輸和安裝時不會變形或損傷。艙體內電氣設備不會因起吊運輸造成的變形影響開關、隔離等設備的操作、運行。艙體的底架部件由型鋼焊接而成，主要鋼材材質應選用優質碳素結構鋼。框架、門板及頂蓋應采用優質冷軋鋼板經噴砂、熱噴鋅防腐處理工藝或采用不銹鋼材質。內部填充物采用建設部許可的巖棉板防火保溫材料，確保整個預制艙的保溫和防火性能。

艙體金屬構件應進行在50年內不銹蝕的防腐處理，艙體外殼采用冷軋鋼板經熱噴鋅防腐或采用不銹鋼板制作，金屬材料噴涂前必須經過噴砂處理，并保證均勻一致，以增強防腐層的附著力。

2.2預制艙的布置要求

2.2.1高壓預制艙的布置

高壓預制艙的布置目前多采用單列布置，根據采用設備不同又分為2種方案：①采用常規真空開關柜，高壓預制艙布置要求應參照《火力發電廠廠用電設計技術規程》（DL/T5153—2014）內表7.2.9-1高壓廠用配電裝置室的通道尺寸要求;②采用半封閉氣體金屬封閉開關，即HGIS設備，預制艙布置可緊貼艙壁布置，可以有效減少預制艙的體積。

以上2種布置方式在實際工程中均有應用，采用真空柜預制艙占地面積較大，但價格相對便宜，適用于用地面積相對寬松的項目。采用HGIS預制艙占地較小，但價格較真空。

2.2.2二次預制艙的布置

二次屏柜數量較多，一般在預制艙中采用雙列布置，以節約預制艙面積。目前在實際工程中二次預制艙主要采用前接線形式的屏柜和采用常規后接線的屏柜這兩種屏柜。采用前接線形式的屏柜即屏柜內部接線端子排采用可轉動結構，接線時將端子排轉至屏前，接線完成后又將端子排轉回。這種形式的屏柜優點是不需要在預制艙上做艙體開口，密封及防火性能較好，但端子排轉動時會造成接線松脫以及轉動軸易故障等問題。采用常規后接線的屏柜為檢修接線方便，在屏柜后方艙體上開檢修門，即屏柜接線時打開后方檢修門即可。這種屏柜接線檢修方便，不存在接線因轉動發生松脫的問題，但艙體開門數量很多，預制艙整體密封性能變差，由于許多山區風電項目升壓站位于高海拔高濕度地區，預制艙防水問題不易解決。此外由于艙體開門，應考慮預制艙與室外帶油設備之間的防火間距，這使電氣設備的布置受到限制。

2.3其他設計要求

為確保艙體的高低壓、自動化、變壓器等設備的可靠運行，并實現防塵、防潮，預制艙艙體均需要密封。高壓和低壓的進出線電纜孔采用方便密封的孔，為確保現場電纜連接后的有效密封，應考慮隨設備配置電纜多徑密封件。預制艙外殼形狀應不易積塵、積水，頂蓋邊沿應設有滴水沿，防止雨水回流進入艙體。艙體制作盡可能少用外露緊固件，以免螺釘穿通外殼使水導入殼內;對穿通外殼的孔，均應采取相應的密封措施。在氣候寒冷地區，預制艙的穿墻上方雨檐部分，應設有防止冰雪融水形成冰凌的結構措施。艙體應具備良好的隔熱性能，保證艙內設備在項目所在地氣候條件下運行時所有電氣設備的溫度不高于其允許的最高溫度，不低于其允許的最低溫度。

三、結語

模塊化預制艙式變電站由于采用工廠化加工、標準化生產、模塊化生產、模塊化組合，具有施工周期短、現場作業少、質量標準高、環保便捷等特點。

電氣設備全部采用預制艙安裝及模塊化設備，現場僅包含部分安裝及接線工作，電氣二次設備在廠內已完成接線及部分調試工作，現場工作量大量減少，生產的高度集約化有效縮短了建設工期。目前我國新能源政策變化較快，因此大部分項目都對建設時間有所要求，將預制艙式變電站引入新能源產業將給新能源項目的建設帶來有力變革，有效縮短項目建設周期，同時也帶來一定的經濟效益，將會推動新能源產業的更快發展。

參考文獻：

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[2]景建龍，翟紅曉，李鳳蘭.預制艙變電站的技術對比及方案選擇[J].能源與節能，2018（3）.

（作者單位：特變電工新疆新能源股份有限公司）