閆凱

摘要

傳統(tǒng)llOkV變電站建設(shè)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(huán)境污染少、精細化的建設(shè)新模式。近些年隨著電力裝備技術(shù)的快速發(fā)展，llOkV預(yù)裝式集成變電站具有模塊化程度高、占地面積小、現(xiàn)場施工簡單快捷等優(yōu)勢，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用；但同時由于設(shè)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(jié)目前技術(shù)的同時，也在探討一種新的變電站建設(shè)模式，從而解決運輸、檢修及使用壽命等問題。

【關(guān)鍵問】預(yù)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(yù)裝式集成變電站是將高壓開關(guān)設(shè)備、變壓器、低壓配電及控制保護等設(shè)備按一定接線方案有機地組裝在一個箱體內(nèi)的配電設(shè)備，根據(jù)變電站建設(shè)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(jié)約占地等特點；符合國家城鄉(xiāng)供配電節(jié)地、節(jié)電、緊湊型、小型化，無人值守的發(fā)展方向；除了電網(wǎng)，預(yù)裝式集成變電站也適用于礦山、工廠企業(yè)、油氣田和風力發(fā)電等領(lǐng)域。預(yù)裝式集成變電站成為替代原有的常規(guī)土建變電站、配電站的理想成套變配電設(shè)備。但由于其存在箱體尺寸大、運輸要求高、設(shè)備檢修維護空間小等問題，預(yù)裝式集成變電站無法在更多的供配電領(lǐng)域得到應(yīng)用。

根據(jù)國家電網(wǎng)公司變電站“兩型一化”的發(fā)展要求，預(yù)裝式集成變電站應(yīng)該探索一種新的變電站建站模式，通過工程生產(chǎn)預(yù)制、現(xiàn)場安裝聯(lián)調(diào)兩大階段，縮短施工周期，減少現(xiàn)場工作量、簡化檢修維護工作。通過項目實施，實現(xiàn)設(shè)計、加工、施工、管理、定額等標準化，從而有效地控制工程質(zhì)量、建設(shè)周期和工程造價。其標準化設(shè)計、模塊化組合、工業(yè)化生產(chǎn)、集約化施工，使變電站建設(shè)走向科技含量高、資源消耗低、環(huán)境污染少、精細化建設(shè)的道路。預(yù)裝式集成變電站基于預(yù)制思想，立足“整站”建設(shè)，以“省時、省地、省心、省錢”為目標，為用戶提供設(shè)計、設(shè)備、施工“一站式”服務(wù)，實現(xiàn)從“建設(shè)一個變電站”到“采購一個變電站”的模式轉(zhuǎn)變。

1 預(yù)裝式集成變電站技術(shù)及發(fā)展

llOkV預(yù)裝式集成變電站包括高壓開關(guān)部分、變壓器部分、中壓開關(guān)部分、補償部分、綜合自動化系統(tǒng)、交直流系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)和箱體，內(nèi)部還安裝有普通照明系統(tǒng)、事故照明系統(tǒng)、防火報警系統(tǒng)和安全監(jiān)控系統(tǒng)等。3變電站內(nèi)所有設(shè)備在工廠內(nèi)安裝完畢，調(diào)試合格后，分模塊運輸?shù)浆F(xiàn)場對接、安裝、調(diào)試，即可投運。

近些年，一些有實力的預(yù)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(nèi)容包括：變電站的設(shè)計、設(shè)備采購、相應(yīng)設(shè)施施工與設(shè)備安裝、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、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(xiàn)變電站功能模塊化、建站標準化、系統(tǒng)智能化的“交鑰匙”工程。

根據(jù)許繼集團的新模式的預(yù)裝式集成變電站建站方案，一個預(yù)裝式集成變電站建設(shè)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(shè)計、模塊化組裝、標準化施工的預(yù)裝式集成變電站具備以下優(yōu)勢和特點：

1.1 建設(shè)周期短

預(yù)裝式集成變電站采用模塊化、標準化設(shè)計，通過工廠化生產(chǎn)、現(xiàn)場拼裝兩大階段來大大減少變電站建設(shè)時間，可將變電站建設(shè)縮短至4個月以內(nèi)，許繼佛山llOkV示范變電站為例：常規(guī)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(xiàn)場施工量少

預(yù)裝式集成變電站各模塊均實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)調(diào)試，尤其是采用了預(yù)制式電纜槽盒和快裝式圍墻，大大減少現(xiàn)場土建施工。

1.3 占地面積小

預(yù)裝式集成變電站內(nèi)各模塊可以根據(jù)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(shè)計，占地少，通常可比常規(guī)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(xiàn)場工作量少，施工難度小，大大減少現(xiàn)場高空作業(yè)環(huán)節(jié)，降低安全風險，施工安全風險更易控制；變電站不再構(gòu)架高聳、架空線交錯，站內(nèi)裸露帶電部位較少，同時可實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)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(zhì)量易于控制

預(yù)裝式集成變電站內(nèi)主要設(shè)備均可在工廠內(nèi)進行標準化制造（統(tǒng)一的制造標準、嚴格的質(zhì)量控制），運抵現(xiàn)場后即可按照模塊對接方式進行拼裝，充分發(fā)揮了工廠化制造質(zhì)量、工藝一致性較高的優(yōu)點。

1.6 集成度高，服務(wù)接口少

對于1個llOkV變電站來說，可以將整個變電站設(shè)備交由預(yù)裝式集成變電站廠家集中完成，變電站實現(xiàn)模塊化設(shè)計，標準化程度更高，現(xiàn)場協(xié)調(diào)工作量小，減少了服務(wù)接口。

1.7 后期擴建方便

全站總平面布置采用模塊化設(shè)計思路，可將單臺主變及變高GIS設(shè)備組合為一獨立變高模塊，每臺主變對應(yīng)的低壓開關(guān)柜及接地設(shè)備設(shè)一個獨立的預(yù)裝式箱體?？偲矫娌贾迷O(shè)計時，根據(jù)實際站址條件、變電站建設(shè)規(guī)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(shè)計，后期擴建只需要預(yù)留空地即可，減少了資金占用。

1.8 節(jié)省變電站整體投資

由于占地面積小、現(xiàn)場施工相對簡單、安裝調(diào)試工作量小，預(yù)裝式集成變電站可節(jié)省征地費用、現(xiàn)場施工費用、安裝調(diào)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(xiàn)盈利，從而攤薄成本。

1.9 易于環(huán)境協(xié)調(diào)

站內(nèi)設(shè)備統(tǒng)一風格，更美觀，工業(yè)感更強；站內(nèi)所有帶電部分不外露，更安全舒適，易于周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。

2 裝配式變電站

裝配式變電站是近兩年為了替代傳統(tǒng)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(guī)土建變電站運維空間大、使用壽命長的優(yōu)點，同時也具有運輸方便、建設(shè)快速等優(yōu)點，適用于農(nóng)網(wǎng)改造地區(qū)，特別是西部無電地區(qū)，高海拔山區(qū)，自然條件惡劣的地區(qū)等。

2.1 裝配式變電站框架

裝配式變電站將傳統(tǒng)鋼構(gòu)房屋框架部分進行模塊化設(shè)計，達到現(xiàn)場快速裝配的目的，同時將通風、照明、煙感等環(huán)控設(shè)施與鋼構(gòu)模塊進行整合，實現(xiàn)了鋼構(gòu)和電氣輔控系統(tǒng)的融合設(shè)計，有利保證變電站一、二次設(shè)備室內(nèi)電力設(shè)備的長期可靠運行。

2.2 裝配式變電站屋面設(shè)計

裝配式變電站屋而采用模塊化拼合結(jié)構(gòu)，通過連續(xù)的單元高密度防火聚氨酯復(fù)合板的模數(shù)拼接，實現(xiàn)墻面的防火、防水、防塵及保溫。同時根據(jù)裝配式建筑需求，設(shè)置房屋集中式排水設(shè)施，實現(xiàn)屋頂?shù)募惺脚潘?，排水可設(shè)外天溝及內(nèi)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(huán)境對現(xiàn)場施工的影響。

（3）降低現(xiàn)場工人勞動強度，提高施工效率，縮短建設(shè)工期。

（4）工廠化、標準化加工利于質(zhì)量管控。

（5）利于施T安全保障。

（6）建筑物更加節(jié)能環(huán)保（材料、施工、后期能耗）。

（7）空間利用率提高。

（8）與環(huán)境相協(xié)調(diào)、美觀。

（9）降低了變電站運行全壽命周期成本。

（10）設(shè)備模塊化、集成度提高，利于后期運行維護。

3 建設(shè)效果

兩種變電站建設(shè)模式各有特點，面對不同的應(yīng)用領(lǐng)域，能發(fā)揮獨特的技術(shù)優(yōu)勢。在常規(guī)變電站建設(shè)需求下，llOkV預(yù)裝式集成變電站具有優(yōu)越的建站效率，常規(guī)llOkV變電站建設(shè)周期需6?7個月，而許繼承建的廣東llOkV預(yù)裝式集成變電站總建設(shè)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(qū)及路況惡劣地區(qū)，裝配式變電站由于其獨特的散件現(xiàn)場拼裝結(jié)構(gòu)，運輸尺寸小、現(xiàn)場安裝設(shè)備需求低的優(yōu)勢體現(xiàn)出來，可滿足惡劣路況環(huán)境下的建設(shè)需求。在四川閬中、平昌變電站應(yīng)用中，建設(shè)周期較常規(guī)11OkV變電站縮短30%，如表1所示。

4 結(jié)束語

llOkV預(yù)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(xiàn)場工作量小等一些列優(yōu)點，同時隨著站內(nèi)電力設(shè)備技術(shù)的成熟及發(fā)展，變電站設(shè)備將越來越趨于小型化和高可靠性，將進一步提升預(yù)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(tǒng)中將得到更廣泛的應(yīng)用。同時，伴隨著國內(nèi)一批廠家集成技術(shù)研發(fā)的投入加大，預(yù)裝式集成變電站集成技術(shù)進入快速發(fā)展，一批新的預(yù)裝式集成變電站建設(shè)和集成模式不斷涌現(xiàn)，如多層預(yù)裝式變電站、模塊化組合預(yù)制艙式變電站等，使得預(yù)裝式集成變電站的應(yīng)用及發(fā)展迎來了新局面。

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