羅雙華

（中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌 330038）

在各工程項(xiàng)目中，電力是工程的“血液”，為工藝設(shè)備提供驅(qū)動力，變配電所則是電力的樞紐。目前，我國變配電所設(shè)計(jì)多采用鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)等常規(guī)形式，自然采光或采用通風(fēng)窗；電纜采用電纜溝的敷設(shè)形式，電氣設(shè)備柜體出廠后直接運(yùn)至現(xiàn)場安裝。采用這種傳統(tǒng)的變配電所建設(shè)模式，在電氣安裝調(diào)整過程中往往會受現(xiàn)場氣候條件惡劣、施工材料短缺、設(shè)備存在缺陷等因素影響，延長工期，增加費(fèi)用。而預(yù)組裝模塊化變電所(以下簡稱“E-House”)，可以很好地解決上述問題。該變配電所在國內(nèi)工廠進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，集成、建造完成后，整體發(fā)運(yùn)至項(xiàng)目現(xiàn)場。這種形式可大大減少現(xiàn)場電氣施工、調(diào)試工作量，縮短工程建設(shè)周期，減少施工費(fèi)用，降低項(xiàng)目內(nèi)部風(fēng)險(xiǎn)和外部風(fēng)險(xiǎn)[1-2]。E-House在諸如澳大利亞、美國、智利等人工成本比較高的礦業(yè)發(fā)達(dá)國家，已經(jīng)非常普及。本文結(jié)合E-House在國外某露天礦山選廠工程中的應(yīng)用，總結(jié)其設(shè)計(jì)、集成要點(diǎn)，為其他項(xiàng)目提供參考。

1 E-House系統(tǒng)組成及分類

E-House作為電氣設(shè)備的重要組成部分，集配電系統(tǒng)、變頻驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、空調(diào)及正壓通風(fēng)系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警和自動滅火系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電纜橋架、防雷接地等各個(gè)系統(tǒng)于一體，還可選配集成CCTV、電話網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及門禁系統(tǒng)等通信系統(tǒng)。作為一個(gè)整體，E-House可實(shí)現(xiàn)即裝即用的功能。一般按照結(jié)構(gòu)形式，E-House可分為標(biāo)準(zhǔn)集裝箱式、波紋鋼板焊接式、內(nèi)扣板外墻式3種形式，其外觀見圖1。

圖1 E-House外觀

2 E-House工程設(shè)計(jì)

與傳統(tǒng)變電所設(shè)計(jì)不同，模塊化變電所作為一個(gè)整體工程，需要工程公司與E-House集成商共同完成，雙方分工協(xié)作，各司其責(zé)。一般而言，工程設(shè)計(jì)公司主要承擔(dān)模塊化變電所相關(guān)設(shè)計(jì)任務(wù)，EHouse集成商則按照工程設(shè)計(jì)整體要求，合理提供變電所模塊化的解決方案，并負(fù)責(zé)建造。雙方工作范圍及分工也會隨著不同項(xiàng)目情況而有所調(diào)整。

2.1 收集需求

在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)前，需對E-House的設(shè)計(jì)，運(yùn)輸需求進(jìn)行收集，包括：1）從業(yè)主方收集關(guān)于E-House內(nèi)部系統(tǒng)配置、電氣設(shè)備預(yù)留空間以及交通運(yùn)輸?shù)纫蟆?）在明確運(yùn)輸E-House的最大尺寸限制要求后，將常規(guī)變電所拆除為若干個(gè)滿足運(yùn)輸要求的單體。這些單體依據(jù)最終的設(shè)計(jì)方案考慮是獨(dú)立安裝還是現(xiàn)場拼裝。在本項(xiàng)目中，E-House從海港卸船后需采用汽車運(yùn)輸至項(xiàng)目現(xiàn)場。按照澳洲當(dāng)?shù)亟煌ㄟ\(yùn)輸要求，每個(gè)E-House按長度≤18 m、寬度≤4 m進(jìn)行設(shè)計(jì)，且由于其屬于大體積設(shè)備，需要當(dāng)?shù)夭块T警車開道。如果僅有海上運(yùn)輸，則可以將E-House單體尺寸做得更大。

2.2 工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1）電氣設(shè)備布置。（1）對電氣設(shè)備應(yīng)根據(jù)設(shè)備數(shù)量以及確定的安裝方式（單個(gè)獨(dú)立安裝還是現(xiàn)場拼裝），在滿足E-House規(guī)范的前提下合理布置，充分利用空間。本項(xiàng)目電氣設(shè)備布置時(shí)充分考慮了澳洲對電氣設(shè)備在配電所內(nèi)的距離要求，即需滿足設(shè)備門打開或抽出時(shí)與對面的墻或設(shè)備有≥0.6 m寬的通道，如圖2所示。另外，從電氣安全角度考慮，高低壓配電室須分開布置，且每個(gè)配電室需有2個(gè)對外出口。E-House內(nèi)部布置見圖3。（2）為減少現(xiàn)場電氣設(shè)備安裝，降低直接或間接觸電風(fēng)險(xiǎn)，保障人身安全，國外項(xiàng)目電氣設(shè)備一般由專人授權(quán)，統(tǒng)一管理維護(hù)。大部分電氣裝置(包含第3方成套裝置)均安裝在E-House內(nèi)。（3）為降低E-House的重量，澳洲油浸式配電變壓器常采用室外布置形式。按照澳洲AS2067規(guī)范要求，與變壓器相鄰的建筑物耐火等級≥120 min(E-House一般為60 min)，故室外變壓器常采用防火墻進(jìn)行阻擋，讓E-House處于室外變壓器防火分區(qū)外。

圖2 E-House內(nèi)部布置要求

圖3 E-House內(nèi)部布置

2）空調(diào)及正壓通風(fēng)系統(tǒng)。由于E-House是整體密封形式，內(nèi)部環(huán)境溫度一般控制在25°C±5°C范圍內(nèi)，故需考慮空調(diào)設(shè)施。為防止外部（礦山破碎區(qū)域等）灰塵進(jìn)入變電所引起電氣設(shè)備故障，E-House內(nèi)部還需有正壓通風(fēng)系統(tǒng)。一體式空調(diào)機(jī)組兼具以上系統(tǒng)功能，是E-House通常采用的空調(diào)通風(fēng)設(shè)備。為不影響運(yùn)輸，可以將空調(diào)機(jī)組臨時(shí)推至E-House內(nèi)部。

3）照明和插座配電系統(tǒng)。E-House內(nèi)部照明由正常和應(yīng)急照明組成,采用開關(guān)控制。應(yīng)急照明燈具自身配帶120 min蓄電池，應(yīng)急照明照度只需達(dá)到正常照度的一半即可。照明箱內(nèi)配置用于測試蓄電池應(yīng)急時(shí)間的控制回路，外部樓梯照明則由感光元件進(jìn)行控制。

4）火災(zāi)自動報(bào)警和自動滅火系統(tǒng)。火災(zāi)自動報(bào)警采用感煙探測器及VESDA系統(tǒng),室內(nèi)手提配CO2滅火器。另外，為滿足配電所消防要求，在E-House內(nèi)部配備自動滅火噴淋頭，外部設(shè)置FM200儲氣罐。消防設(shè)備和配接線工作由澳洲當(dāng)?shù)叵拦驹诂F(xiàn)場完成安裝，E-House集成商須預(yù)留好紅色配線管等。

5）防雷及接地設(shè)計(jì)。E-House本體為金屬結(jié)構(gòu)，利用0.6 mm厚彩鋼屋面板做防雷接閃器。所有鋼結(jié)構(gòu)除可靠焊接或螺栓連接外，各主柱或梁之間還采用可見的黃綠相間色PVC絕緣電纜做接地跨接線。E-House內(nèi)部所有電氣設(shè)備均需與總等電位接地排（MEB）通過接地電纜可靠連接；內(nèi)部單獨(dú)設(shè)置專用功能接地排，與各儀表或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接地端相連，并與總等電位接地排之間通過可拆卸接地電纜組成聯(lián)合接地系統(tǒng)。E-House安裝就位后，MEB及柱腿上的熱鍍鋅接地鋼板通過接地電纜與室外接地裝置（水平接地線采用裸銅絞線，垂直接地體采用銅包鋼材質(zhì)）可靠連接。

6）電氣設(shè)備材料安裝。所有電氣柜體一般直接落地安裝，采用螺栓連接與鋼梁預(yù)留孔進(jìn)行固定，當(dāng)然也可以按照常規(guī)做法采用槽鋼的形式。為了最大限度地減少現(xiàn)場安裝工作，E-House內(nèi)部所有電纜均會在出廠前接好，E-House底部會考慮1個(gè)約200 mm高的電纜夾層（內(nèi)敷設(shè)有孔托盤橋架），將部分小規(guī)格內(nèi)部電纜敷設(shè)其中；內(nèi)部設(shè)備間大規(guī)格電纜則需現(xiàn)場安裝。進(jìn)出E-House的電纜均采用橋架敷設(shè)，所有電纜需采用穿格蘭頭（外包電纜護(hù)套）接入。橋架支吊架可以直接掛在鋼梁下或采用立柱的形式。為考慮電纜出線方便和避免橋架相碰，一般橋架及其支吊架需采用三維軟件進(jìn)行繪制。電纜在EHouse下部安裝，設(shè)計(jì)時(shí)需充分考慮電纜彎曲半徑。E-House到現(xiàn)場后，需先安裝鋼支腿，然后采用專業(yè)吊具和吊車將其吊裝就位。

E-House電氣設(shè)備布置如圖4所示。

圖4 E-House電氣設(shè)備布置參考

3 E-House集成

E-House集成商的主要工作內(nèi)容如下：1）根據(jù)工程設(shè)計(jì)圖紙要求，進(jìn)行充分技術(shù)溝通交流；2）完成建筑、結(jié)構(gòu)、消防、暖通等設(shè)計(jì)圖紙，并交由注冊工程師審核簽字；3）根據(jù)批準(zhǔn)圖紙進(jìn)行主體框架施工建造，同時(shí)對各系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行采購；4）各系統(tǒng)設(shè)備安裝、出廠前進(jìn)行預(yù)調(diào)試；5）通過汽車或貨輪將E-House運(yùn)輸至交貨港口；6）負(fù)責(zé)項(xiàng)目現(xiàn)場安裝指導(dǎo)及調(diào)試等。另外，由于發(fā)達(dá)國家工程設(shè)計(jì)圖紙均實(shí)行注冊蓋章制，各專業(yè)圖紙須蓋章批準(zhǔn)后方可施工。在施工建造期，E-House集成商也會聘請外方監(jiān)理對其進(jìn)行質(zhì)量控制，以滿足當(dāng)?shù)匾?guī)范要求。波紋鋼板形式E-House構(gòu)造特點(diǎn)，見表1。

表1 波紋鋼板形式E-House構(gòu)造特點(diǎn)

4 結(jié)語

模塊化變電所不僅是一個(gè)產(chǎn)品，更是一項(xiàng)可作為完全獨(dú)立的交鑰匙電氣配套工程。模塊化變電所因其具有可移動性、布置形式靈活、空間利用率高，現(xiàn)場安裝調(diào)試周期短等眾多優(yōu)點(diǎn)，為國內(nèi)工程電氣設(shè)計(jì)提供了思路和選擇方案。另外，E-House由于是整體在工廠建造、電氣設(shè)備集成及預(yù)調(diào)試后，再整體運(yùn)輸至工程現(xiàn)場，大大縮短了整個(gè)工程的建設(shè)工期，減少了工程投資，適用于我國環(huán)境氣候惡劣、高海拔地區(qū)及國外發(fā)達(dá)國家工程項(xiàng)目。