內蒙古電網110 kV智能變電站模塊化建設通用設計

張 振，聶建春，張曉妍，白秀梅，鄔超慧

（內蒙古電力經濟技術研究院，呼和浩特 010010）

0 引言

智能化變電站模塊化建設是一種新型的變電站建設模式，具有標準化設計、工廠化生產、裝配式建設、機械化施工的特點，契合了電網工程建設工業化的理念，是實施電網工程集成創新，促進資源節約型、環境友好型社會建設的體現[1]。2013年，國家電網公司開始開展標準配送式智能變電站建設，并通過試點工程逐步推廣應用。為進一步鞏固智能化變電站模塊化建設成果，統一智能化變電站模塊化建設標準，實現標準化建設，國網公司在現行通用設計的基礎上，結合工程需求和技術發展，編制完成了智能變電站模塊化建設通用設計。

近年來，為進一步推進內蒙古電網標準化水平，提高電網工程集成創新水平，全面提升電網建設能力，自2017年開始，內蒙古電力（集團）有限責任公司（以下簡稱內蒙古電力公司）大力推廣應用國家電網公司“三通一標”成果，逐步實現變電站智能化建設。在應用國家電網公司通用設計時發現，由于內蒙古電網的建設標準、設計習慣及蒙西地區嚴寒、高海拔、強風沙等特殊地理環境，使得能夠直接利用的通用設計方案較少。為進一步推廣應用國網智能變電站模塊化建設通用設計，有必要結合內蒙古電網特點及發展現狀，在參考國家電網智能變電站模塊化建設通用設計的基礎上，編制適用于內蒙古電網的智能變電站模塊化建設通用設計[2]。

1 110 kV智能變電站模塊化建設方案

《國家電網公司輸變電工程通用設計——35~110 kV智能變電站模塊化建設施工圖設計》（2016年版）（以下簡稱《國網通用設計》）中共包含110 kV變電站通用設計方案16個（見表1）[3]。

表1 國家電網公司110 kV變電站通用設計方案

在結合內蒙古電網的建設規模、設備選用、配電裝置型式等實際情況，以及充分調研內蒙古電網所屬各供電單位實際工程的基礎上，對《國網通用設計》進行篩選、梳理、優化，最終確定內蒙古電網110 kV智能變電站模塊化建設通用設計方案（以下簡稱《內蒙古電網通用設計》），共包含110 kV變電站通用設計方案7個，見表2。

表2 內蒙古電網110 kV智能變電站模塊化通用設計方案

2 《內蒙古電網通用設計》的設計原則

《內蒙古電網通用設計》中設計原則的確定不僅考慮智能模塊化變電站所共有的特性（預制艙及裝配式結構的特點等），還應考慮內蒙古電網變電站建設實際（當地的環境氣候特點、建設習慣等）。本文主要從以下7個方面進行分析。

2.1 二次艙的設置

在Q/GDW 11157—2014《預制艙式二次組合設備技術規范》中預制艙式二次組合設備使用的環境要求是：環境溫度-25~55℃；極端環境溫度-40~55℃[4]。在本次《內蒙古電網通用設計》方案修訂中，針對二次艙的使用，結合溫度范圍提出應用建議：最低溫度-40℃地區不使用二次艙；最低溫度-40~-25℃慎重使用，必要時進行經濟、技術比較后確定；最低溫度高于-25℃可根據需要設置。

2.2 智能終端和合并單元的布置

結合蒙西地區氣候環境特點，在充分調研的基礎上，依據Q/GDW 430—2010《智能變電站智能控制柜技術規范》[5]及蒙東基建部[2013]32號文，建議最低氣溫在-40℃以上地區，保護裝置集中布置在主控制室內，智能終端、合并單元布置在匯控柜內；最低氣溫在-40℃以下地區，智能終端、合并單元集中布置在主控制室[3-4]。

2.3 裝配式構筑物的選用

對于裝配式構筑物（如圍墻、電纜溝等）是否采用裝配式結構，應因地制宜、綜合考慮，并根據當地的建筑市場選定材料、就近選擇工廠化加工制作，盡量避免遠程供貨。

2.4 構支架基礎的選用

構支架基礎的選用應根據工程建設條件，優先就近選用原材料，就地選擇移動式加工廠，盡量避免長距離運輸重型材料或構件。當構支架基礎采用裝配式時，應綜合考慮加工基地、運輸條件、工期、工程造價等因素，盡可能統一基礎尺寸，減少模具品種，提高模具周轉利用率。

2.5 構支架材料的選取

當前構支架材料基本為鋼材，結合鋼結構材料具有的低溫冷脆及承受動力荷載重復作用下的疲勞破壞的特點，提出蒙西寒冷地區預防低溫冷脆與高應力疲勞的措施：針對風荷載突出的鋼結構，依據GB 50017—2017《鋼結構設計規范》，當焊接構件最低工作溫度低于0℃時采用C級鋼材，低于-20℃采用D級鋼材；螺栓連接所用鋼材可以降低一個級別，如帶避雷針的構架采用耐低溫鋼材；考慮施工等問題，柱腳、掛點等統一采用耐低溫鋼材[6]。

2.6 建筑圍護材料的選取

內蒙古電網建筑物外墻面在非高寒地區按照《國網通用設計》采用壓型鋼板復合板，在城市中心地區可采用鋁鎂猛板，在寒冷地區可采用纖維復合板[5]。在錫林郭勒盟等高寒地區可參照東北電力設計院設計方案，墻板采用內外雙層彩鋼夾芯復合板。該種復合板內側板厚50 mm，外側板厚80 mm，通過檁條固定在鋼柱上，雙層板形成空氣隔絕夾層結構增強了隔熱、隔音、保溫、抵抗風沙的性能，夾層內布置工藝管線，可實現裝配式建筑工藝管線一體化效果。

2.7 建筑物鋼結構節點做法選用

當前建筑物鋼結構節點的做法主要采用焊接和螺栓連接，在實際工程應用中以焊接為主[6]。考慮到內蒙古地區氣候區域環境，采用焊接連接時，要避免出現低溫冷脆現象，盡量在工廠內、熱鍍鋅之前完成。推薦使用螺栓連接，減少現場焊接工作，盡量做到現場無焊接。采用螺栓連接應加強精細化設計。

3 現有技術標準與國網公司智能變電站模塊化建設的差異

當前，內蒙古電網在變電站建設方面的主要技術標準為《電網技術標準》《變電站裝飾、裝修材料選用標準》《輸電網規劃設計（技術）標準》和《內蒙古電力（集團）有限責任公司輸變電工程通用設計》，與《國網通用設計》的技術導則之間的差異如下。

3.1 10 kV電容器組中電抗器戶外布置方式

《國網通用設計》中，10 kV電容器組中電抗器戶外布置方式為疊裝式。根據《內蒙古電力（集團）有限責任公司十八項電網重大反事故措施》中“新安裝干式空芯電抗器時，不應采用疊裝結構，避免電抗器單相事故發展為相間事故”要求，《內蒙古電網通用設計》將10 kV電容器組中電抗器戶外布置方式調整為平放式，并要求根據需要調整相應尺寸[7]。

3.2 進線單相電壓互感器的設置

《國網通用設計》戶內和半戶內方案中，有些方案未配置進線單相電壓互感器（原則不統一），不滿足內蒙古電力公司所屬各供電局對使用110 kV備自投的需求。由于戶內GIS增加進線不影響電壓互感器布置，目前均配置進線單相電壓互感器。

3.3 計量表計及遠方終端配置方式

《國網通用設計》中，除關口計量點外，均采用數字計量表，10 kV/35 kV配電裝置采用保護、測量、計量多合一裝置，不設獨立的電能表。全站設置一套電能量系統子站設備（設置1臺電能量遠方終端），電能量遠方終端以串口方式采集各電能表計信息，并通過電力調度數據網與電能量主站通信[8]。內蒙古電網當前無數字計量表校表規范，均采用模擬采樣，需配置獨立電流互感器計量繞組和電壓互感器并列裝置。全站設置一套電能量系統子站設備，當1臺電能量遠方終端不能滿足信息上傳要求時，設置2臺電能量遠方終端。

3.4 線路保護裝置的戶內布置方式

《國網通用設計》中，線路保護裝置布置于GIS室斷路器智能控制柜內；《內蒙古電網通用設計》中，當GIS室和二次設備室距離較近時，考慮到二次設備室的環境條件優于GIS室，因此將線路保護裝置布置于二次設備室。

3.5 輔控系統信息回傳和管理模式

《國網通用設計》中輔控系統接入Ⅱ區交換機，并由Ⅲ/Ⅳ數據網關機實現信息回傳主站，信息包括視頻、火災報警、電子圍欄報警、環境等。當前內蒙古電力公司按照Q/ND 10203 01—2019《變電站輔助監控系統建設指導意見》，暫不設置輔控網關機[9]。

3.6 變電站大門標識墻形式

《國網通用設計》中取消了變電站大門標識墻的要求和做法，代之以變電站大門銘牌。內蒙古電網則按照《內蒙古電力（集團）有限責任公司變電站標準化管理條例》規定的尺寸、樣式建設，并將變電站大門標識墻設立在大門右手側。

3.7 變電站輔助房間設置原則

國網公司110 kV及以下變電站配電裝置樓（室）內輔助房間配置安全工器具間、資料室，另增加獨立輔助房間建筑，建筑面積有48 m2、50 m2兩種（內設公共衛生間、備餐間、保電值班室、警衛室），與內蒙古電網技術標準及內蒙古電力公司通用設計輔助房間配置原則不同。內蒙古電力公司通用設計輔助房間配置衛生間、安全工器具間、資料室、備餐間、保電值班室。

3.8 建筑物消防配置

針對GB 50229—2019《火力發電廠與變電站設計防火標準》中“將主控制樓、繼電器室的火災危險性由戊類提升為丁類”這一變動[10]，國網公司下發了《國網基建部關于發布35~750 kV變電站通用設計通信、消防部分修訂成果的通知》，明確當110 kV變電站為無人值班站、運維站時，變電站建筑物不設置主控制樓和繼電器室，只設置二次設備室、配電裝置室（樓）、消防泵房（如有需求）、雨淋閥室（如有需求）等生產建筑物和警衛室。變電站建筑無丁類建筑，無需設置建筑消防給水系統。同時在變電站門口設置警衛室（輔助用房）、保電值班室、備餐間和衛生間，以滿足變電站日常值守和保電的生活需求。

內蒙古電力公司新建110 kV變電站輔助用房一般與生產用房統一布置在一個建筑內，未設置警衛室。當新建110 kV變電站為無人值班站、運維站時，參照國網公司模式，變電站內設有配電裝置室（樓）、消防泵房（如有需求）、警衛室等建筑物。當其耐火等級不低于二級、建筑體積不超過3000 m3且火災危險性為戊類時，可不設消防給水系統；當新建110 kV變電站為集控站時，變電站內需設主控室（樓）、配電裝置室（樓）、消防泵房、警衛室等建筑物。還應設建筑物消防給水系統[11-16]。

3.9 配電室采暖要求

《國網通用設計》中要求建筑物內電氣設備間根據工藝設備采用分體空調或電采暖設備；而《內蒙古電網通用設計》則要求，繼電保護裝置就地布置的10 kV、35 kV配電裝置室、GIS設備室可適當配置分體電采暖設備，使室內溫度不低于-5℃，保證繼電保護等二次裝置和網絡通信設備正常運行。

4 《內蒙古電網通用設計》技術方案

基于《國網通用設計》，結合蒙西地區氣候區域特點及內蒙古電網建設習慣，在明確主要設計原則及梳理與《國網通用設計》差異的基礎上，形成了《內蒙古電網通用設計》技術方案，具體見表3。

表3 內蒙古電網110 kV智能變電站模塊化建設施工圖通用設計技術方案

5 結語

智能變電站模塊化建設以其標準化設計、工廠化生產、裝配式建設、機械化施工的特點，成為變電站工程建設發展的趨勢，本文從內蒙古電網實際出發，明確了內蒙古電網智能化變電站模塊化建設的設計原則，同時依據內蒙古電網當前現行技術標準，梳理了與國網智能化變電站模塊化建設通用設計的差異，統一了內蒙古電網智能化變電站模塊化建設設計原則和設計深度，從而推進了內蒙古電網智能化變電站模塊化建設標準進程。