機架式預制艙成套組合二次設備的應用研究

劉學寶 徐愛華 呂衛濤

【摘?要】現階段，我國的電網基建項目中已經廣泛采用了標準配送式變電站，作為變電站重要的組成部分，機架式預制艙成套組合設備具備裝配方便、體積小、占地面積小、方便接線等優勢，有效提高了施工效率。為了進一步發揮預制艙成套組合二次設備的功能，本文探討了設備的優化方案。

【關鍵詞】變電站;機架式;預制艙成套組合設備;應用;設計

現階段，電網工程的工藝要求、工程質量正面臨資源缺乏、建設工期短的挑戰。現有的變電站模式早已經不適合電網工程的建設需求，要向提高變電站的施工進度和建設質量，必須采用標準化、模塊化以及工廠化的生產模式，只在施工現場進行簡單組裝即可。面對日益緊張的土地資源、空間資源，電網工程的征地難度越來越大，所以，變電站的建設還必須考慮如何節約用地、保護環境。在此背景下，具有緊湊、集成特點的機架式預制艙成套組合設備受到了廣泛關注。

1、機架式預制艙成套組合二次設備介紹

預制艙艙內的屏柜尺寸、屏柜結構隨著試點工程的推進發生了多次改變。在2013年的首批試點工程中，屏柜采用的是單列布置方案，考慮屏柜的容量問題，廠家選擇了寬度為600mm的屏柜，運用了前后接線的結構，屏柜內的空間能夠基本滿足接線、運行、維護的需求，首批試點工程的預制艙寬度只有2500mm，所以艙內的維護空間非常狹窄。次年，為了方便維護，標準預制艙的寬度確定為2800mm，不僅運用了“前接線、前顯示”的裝置，而且還采用了平柜雙列靠墻布置方案，增加了艙內屏柜的數量。寬度為600mm的屏柜內部空間狹小，所以統一將寬度增加到800mm。

這樣一來，預制艙內可容納的屏柜數量就會減少，十分不利于工程的開展。如果恢復到之前600mm的寬度，那么設備的運行、維護空間又會略顯擁擠。針對這一問題，需要進一步優化預制艙內的機柜寬度，然后選擇體積、型號合適的設備裝置在艙內。

機柜結構的形式會對設備的運行、維護產生影響，因此要優化預制艙內的屏柜結構，為設備的接線、運行、維護、更換提供方便。機架式結構正是在此背景下產生的，根據GB/T19520標準，機架是一種按照預定間距配置的成對的構件，垂直排列，既可以安裝在地板、墻壁上，也可以固定在天花板上。現階段，常用的機架式方案主要有以下三種：

1.1根據功能劃分設備的區域

這種機架式方案是根據艙內設備的不同功能來劃分區域，并進行安裝的。機架的最上端是空開安裝區域，機架的最下端是附件的安裝區域，中間區域安裝的是二次設備，豎向走線槽以及屏柜端子則安裝在右側區域。

1.2外露集成式機架結構的安裝

這種機架結構最典型的特征是二次設備的完全外露，機架單體分為兩部分：左側用來安裝設備、右側用來維護設備。機架內、機架間和艙內采用的是開放式的維護通道，由于設備外露，機架的深度尺寸也會縮小，從600mm減到550mm，中間的維護通道就會適當的增加寬度到100mm，操作空間更加寬廣。

1.3裝置防護封板模塊化機架結構的安裝

這種機架結構最大的特點是實現了機架安裝基礎與預制艙的一體化制作，機架的內部功能模塊是單獨制造的，并采用了模塊化安裝方式。安裝完功能單元之后，把防護封板設置在機架的正面，不僅給操作提供了方便，而且又能避免誤碰誤撞。

2、變電站預制艙二次組合設備的優化方案

國內的220KV、110KV變電站統一采用預制艙成套組合二次設備，將傳統的繼電保護室、主控室取而代之。220KV、110KV的預制艙內全部采用了單間隔保護、電源系統、監控系統、多間隔保護等設備。艙體根據電壓的等級進行分散設置，預制艙內統一設置了光纜集中轉接柜，主要的作用是轉接和外部配合的光纜，轉接柜與各個屏柜之間連接的設備由廠商在工廠內完成，采用定制接插件對接光纜，現場不需要進行光纜的熔接。

2.1優化裝置的結構

無論是常規保護還是測控裝置，全部使用背板接線，前置操作顯示面板，屏柜采用前后開門的方式。為了減少屏柜的占地面積，建議采用“筆記本式”的前接線裝置，將屏柜的后開門取消，在裝置前進行操作、維護。在保持裝置現有的硬件結構的同時，還要將操作顯示面板、面板以及裝置插箱全部保留下來，通過鉸鏈將顯示面板的一側與插箱面板連接起來。正常工作的過程中，顯示屏會把插箱內部的接線器、板卡、端子接線給遮擋起來。操作顯示屏的時候，只需要將屏柜門打開便可。如果要對連接器、板卡、端子接線等裝置進行檢修，只需要將屏柜門后打開，然后把面板朝上旋轉便可。

2.2優化屏柜結構

①端子排數量減少：二次設備之間實現網絡化的信息傳輸，能夠極大的減少保護測控柜端子排的數量，只需要保留下交換機等裝置的故障接線端子和對時端子便可。

②壓板的數量減少：智能變電站通過軟報文的形式傳送信息，取消了傳統出口壓板和功能壓板。

③功能元器件的數量減少：網絡化的信息傳輸省掉了許多功能插件，讓機箱的布置更為緊湊，節約了大量空間，實現了小體積裝置。傳統的硬壓板被軟壓板代替之后，都會讓變電站二次設備的結構更加簡潔。二次設備屏柜上的把手、模擬面板、按鈕也被一并取消，更方便設備的運行、維護。

2.3優化艙內的二次設備

優化后，設備采用的是前接線裝置，屏柜采用的是前開門結構，屏柜的正面朝向艙內，背面朝向艙體，沒有設置后門。屏柜采用雙列布置的形式，節約了屏后的空間，提高了艙內空間的利用率，根據屏柜的具體特點來確定預制艙的艙體尺寸：I型尺寸（長×寬×高）：6200m×2500mm×3133mm。II型（長×寬×高）：9200mm×2500mm×3133mm。III型（長×寬×高）：12200mm×2500mm×3133mm。

結束語

本文對機架式預制艙成套組合二次設備的裝置與優化進行了綜述，希望能為相關研究提供理論依據。

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（作者單位：1.2.青島特銳德電氣股份有限公司;3.青島眾瑞智能儀器有限公司）