110kV裝配式變電站的特點(diǎn)和新技術(shù)運(yùn)用

侯璽莎，沈秀蘭

（上海市南電力（集團(tuán)）有限公司，上海 200233）

0 引言

近年來(lái)，上海社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，各行各業(yè)電力需求不斷增長(zhǎng)。為了滿足用電負(fù)荷，提高供電能力，國(guó)家電網(wǎng)公司提出建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的要求，于是各電壓等級(jí)的智能化變電站應(yīng)運(yùn)而生。而建筑工業(yè)和電氣安裝行業(yè)的快速發(fā)展也使得裝配式智能變電站的優(yōu)質(zhì)、高效和集約化的建設(shè)成為可能。

110kV園海變電站位于上海嘉定區(qū)安亭鎮(zhèn)的汽車零配件園區(qū)內(nèi)。隨著國(guó)家產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略的調(diào)整，上海國(guó)際汽車城影響力的提升，以汽車配套產(chǎn)業(yè)為主的用電負(fù)荷大幅增長(zhǎng)，該地區(qū)急需新增變電容量。為了盡快緩解該地區(qū)的供電緊張，同時(shí)貫徹國(guó)家電網(wǎng)公司推進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)創(chuàng)新轉(zhuǎn)變的要求，上海市電力公司決定將110kV園海變電站建成上海首座裝配式智能變電站。

1 裝配式變電站的特點(diǎn)

1.1 土建施工特點(diǎn)

裝配式變電站的土建施工充分體現(xiàn)了“裝配式”特點(diǎn)，采用預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)的建筑模式。變電站的圍墻、大門、結(jié)構(gòu)支架、設(shè)備支架等全部采用組合式裝配鋼結(jié)構(gòu)，所有鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在工廠預(yù)制，進(jìn)行工業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)，技術(shù)統(tǒng)一化，規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化。待所有鋼結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)完畢，直接運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)吊裝，進(jìn)行裝配組立，完成集約化施工。

傳統(tǒng)變電站采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，施工工序有混凝土預(yù)拌、澆搗養(yǎng)護(hù)、模板安裝拆除、墊層制作澆筑、鋼筋運(yùn)輸綁扎等，工作繁復(fù)，人工消耗大，所需周期長(zhǎng)。此外，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工養(yǎng)護(hù)受作業(yè)人員的水平及天氣影響較大，建設(shè)質(zhì)量及工期不易固定，而且澆筑搬運(yùn)容易造成環(huán)境污染。

相比傳統(tǒng)變電站的鋼混結(jié)構(gòu)土建工程，裝配式變電站由于采用工廠化加工、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、模塊化組合，具有施工周期短、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)少、質(zhì)量指標(biāo)好、環(huán)保便捷等特點(diǎn)，節(jié)約土地資源，生產(chǎn)集約化，縮短了建設(shè)工期，使變電站建設(shè)走向高科技精細(xì)化建設(shè)的道路。

1.2 電氣安裝特點(diǎn)

電氣安裝方面，裝配式變電站改變了傳統(tǒng)變電站的電氣布局，在110kV配電裝置室內(nèi)布置110kV全封閉六氟化硫組合電器（GIS），所有元器件在設(shè)備出廠時(shí)就已集成。10kV開(kāi)關(guān)柜也采用組合電器，在工廠生產(chǎn)階段進(jìn)行電氣元件的封裝組合。除了一次設(shè)備集成外，裝配式變電站的二次設(shè)備也采用模塊化設(shè)計(jì)和組裝。二次設(shè)備室內(nèi)按功能進(jìn)行模塊化分割，模塊間的控制電纜采用標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制電纜，接頭直接在廠家封裝，使現(xiàn)場(chǎng)能夠即插即用，降低了工地裝屏和接線的工作量，提高了電氣安裝效率。

傳統(tǒng)變電站的電氣安裝，設(shè)備分散，零部件眾多，設(shè)備進(jìn)場(chǎng)后需要大量的協(xié)調(diào)指揮工作，安裝完畢后設(shè)備間的控制電纜也需要一根根排布，剝?nèi)ソ^緣層后現(xiàn)場(chǎng)制作電纜頭，所有安裝結(jié)束方能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。而裝配式變電站的電氣安裝應(yīng)用“裝配”模式，中低壓電氣設(shè)備采用工廠預(yù)制，生產(chǎn)階段就完成了元器件集成、接口封裝，一些簡(jiǎn)單的調(diào)試工作也在工廠中進(jìn)行，設(shè)備進(jìn)場(chǎng)后只需組合安裝，集中調(diào)試，大大減少了施工現(xiàn)場(chǎng)的工作量。

2 園海站新技術(shù)運(yùn)用

2.1 建筑主體

作為上海第一座裝配式變電站，園海站的建筑主體采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)，建筑面積為2 184m2，占地面積為1 092m2，分為地上、地下各一層，建筑高度為12m。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限50年，安全等級(jí)二級(jí)，抗震設(shè)防烈度為7度，由嘉定供電公司承建。園海變電站效果圖如圖1所示。

圖1 園海站效果圖

1）主控樓采用裝配式鋼結(jié)構(gòu) 現(xiàn)場(chǎng)的施工工藝分為：構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)、吊機(jī)進(jìn)場(chǎng)吊裝、鋼結(jié)構(gòu)柱組立、鋼結(jié)構(gòu)梁安裝、鋼檁條支撐桿安裝、屋面系統(tǒng)安裝、零星構(gòu)件裝配及收尾拆除工作等。為了保證施工符合質(zhì)量要求，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在吊裝時(shí)使用了先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器進(jìn)行定位，對(duì)鋼梁位移、標(biāo)高等進(jìn)行跟蹤觀測(cè)，框架中心施工時(shí)由中心向兩端安裝，在關(guān)鍵安裝點(diǎn)進(jìn)行全程控制，及時(shí)調(diào)整校對(duì)，確保所有的鋼結(jié)構(gòu)件安裝符合要求。

2013年3月1日正式開(kāi)工，4月16日，完成所有主體結(jié)構(gòu)鋼柱的進(jìn)場(chǎng)復(fù)核、單點(diǎn)起吊、安裝就位和鋼柱校對(duì)工作；4月17日，開(kāi)始吊裝鋼梁，目前已完成地面鋼結(jié)構(gòu)吊裝組立，正在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)檁條、屋面等施工。現(xiàn)場(chǎng)“搭積木”式安裝如圖2所示。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)“搭積木”式安裝

2）圍墻采用裝配式墻體 110kV園海變電站的圍墻總長(zhǎng)200m，其中130m采用裝配式清水混凝土板墻結(jié)構(gòu)，地上形式為鋼筋混凝土成品墻板，現(xiàn)場(chǎng)吊裝，一次成型。余下70m為可拆卸金屬欄桿圍墻。裝配式圍墻占地面積小，墻體平整度好，完全滿足變電站的建設(shè)要求。

2.2 電氣安裝

園海站的電氣設(shè)計(jì)選用集成化設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)。110kV配電裝置選用GIS組合設(shè)備，10kV配電裝置采用金屬鎧裝空氣絕緣開(kāi)關(guān)柜，分雙列布置在配電裝置室內(nèi)。10kV電容器選用集中安裝的柜式電容器，以主變?yōu)閱挝环謩e布置在獨(dú)立的房間內(nèi)，10kV消弧線圈選用成套裝置，布置于一間消弧線圈室內(nèi)。二次設(shè)備模塊化分割、集中布置，一體化安裝，按設(shè)備功能分為監(jiān)控模塊、通信模塊、電源模塊和全站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模塊，各模塊間的聯(lián)系走線在工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需大量接線，可即插即用。

二次控制電纜及電纜頭在廠內(nèi)預(yù)制封裝，現(xiàn)場(chǎng)直接敷設(shè)后即聯(lián)系起主變本體與非電量保護(hù)、主變保護(hù)與各一次設(shè)備。保護(hù)測(cè)控模塊的線路保護(hù)裝置取消了常規(guī)端子排，采用集成分布式航空插頭和預(yù)制控制電纜，現(xiàn)場(chǎng)裝配，投入人工少，施工周期短，提高了工作效率。

3 裝配式變電站的建設(shè)效益

110kV園海變電站的工程總投資為8 492.55萬(wàn)元，預(yù)計(jì)工期小于5個(gè)月。建成投運(yùn)后可保證安亭汽車產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)的永久性供電，對(duì)改善區(qū)域供電能力、降低臨近主變負(fù)載率、完善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和提高供電可靠率等都能起到積極作用。

作為上海首座裝配式變電站，園海站投資建設(shè)的示范效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其經(jīng)濟(jì)效益。園海站在建設(shè)過(guò)程中應(yīng)用到的裝配式建筑構(gòu)件、集成化電氣設(shè)備對(duì)推動(dòng)裝配式變電站的通用設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)起到引領(lǐng)作用，而簡(jiǎn)化的施工工藝和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，對(duì)裝配式變電站的建設(shè)起到探路作用。裝配式變電站生產(chǎn)集約，節(jié)約土地，規(guī)模建設(shè)可降低工程造價(jià)，縮短建設(shè)工期，有助于提高電網(wǎng)建設(shè)的整體經(jīng)濟(jì)效益和建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)。

4 結(jié)語(yǔ)

裝配式變電站以“裝配”為特點(diǎn)，在土建和電氣安裝中充分采用“裝配式”工藝，改變傳統(tǒng)變電站的施工模式，將智能變電站按工廠生產(chǎn)預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)裝配安裝兩個(gè)階段建設(shè)。

上海首座裝配式110kV園海智能變電站，在建設(shè)中應(yīng)用了預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)件、集成組裝式電氣設(shè)備和控制電纜等一系列新技術(shù)，減少了施工現(xiàn)場(chǎng)的工作量，使工程建設(shè)周期縮短，質(zhì)量可控，人工成本降低，質(zhì)量和環(huán)保效益提高。園海站的建成投運(yùn)將為上海提升電網(wǎng)建設(shè)水平、促進(jìn)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)作出積極的貢獻(xiàn)。