標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站技術(shù)研究

張前 楊震

摘 要：標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站是新一代智能變電站技術(shù)發(fā)展的主要方向，其將實現(xiàn)“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化加工、裝配式建設(shè)”的目的，全面提高工程建設(shè)質(zhì)量和效率，降低全壽命周期成本。文章對這五項標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站試點工程中應(yīng)用的主要技術(shù)方案進(jìn)行研究，并對工程的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析，提出標(biāo)準(zhǔn)配送式變電站技術(shù)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)配送；智能變電站；標(biāo)準(zhǔn)化；裝配

引言

2009年國家電網(wǎng)啟動第一批智能變電站試點工程的建設(shè)，經(jīng)過5年的探索和研究，智能變電站技術(shù)在原理研究、設(shè)備研制、設(shè)計優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)制定等方面取得了許多成果，并基本確定了新一代智能變電站的發(fā)展方向[1-4]。標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站正是新一代智能變電站的發(fā)展方向之一。標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站的主要技術(shù)特征是標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計和模塊化建設(shè)，形成電氣一次、二次、土建各專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)方案，實現(xiàn)“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化加工、裝配式建設(shè)”的目的，全面提高工程建設(shè)質(zhì)量和效率，降低全壽命周期成本。2013年6月，國家電網(wǎng)公司的首批五項標(biāo)準(zhǔn)配送式變電站試點工程已經(jīng)相繼建成投產(chǎn)，文章對這五項試點工程中應(yīng)用的主要技術(shù)方案進(jìn)行研究，并對工程的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析，提出標(biāo)準(zhǔn)配送式變電站技術(shù)的發(fā)展方向。

1 技術(shù)方案

標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站的主要技術(shù)特征是標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計和模塊化建設(shè)。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的主要技術(shù)表現(xiàn)形式為：應(yīng)用通用設(shè)計和通用設(shè)備進(jìn)行電氣主接線設(shè)計、電氣總平面布置以及設(shè)備選擇；一次設(shè)備與二次設(shè)備、二次設(shè)備間接線標(biāo)準(zhǔn)化，采用預(yù)制光纜、預(yù)制電纜，實現(xiàn)“即插即用”；建、構(gòu)筑物應(yīng)用裝配結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)件采用工廠預(yù)制，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，統(tǒng)一建筑結(jié)構(gòu)、材料、模數(shù)，規(guī)范圍墻、防火墻、電纜溝等構(gòu)筑物類型，應(yīng)用通用設(shè)備基礎(chǔ)，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化定型鋼模。模塊化建設(shè)的主要技術(shù)表現(xiàn)形式為：電氣一次設(shè)備高度集成測量、控制、狀態(tài)監(jiān)測等智能化功能，監(jiān)控、保護(hù)、通信等二次設(shè)備全部集成布置于預(yù)制艙，一、二次集成設(shè)備最大程度實現(xiàn)工廠內(nèi)規(guī)模生產(chǎn)、集成調(diào)試、模塊化配送，有效減少現(xiàn)場安裝、接線、調(diào)試工作，提高建設(shè)質(zhì)量和效率；建、構(gòu)筑物采用工廠化預(yù)制、機械化現(xiàn)場裝配，減少現(xiàn)場“濕作業(yè)”，減少勞動力投入，實現(xiàn)環(huán)保施工，提高施工效率；基礎(chǔ)采用標(biāo)準(zhǔn)化定型鋼模澆制混凝土，提高成品工藝水平。

（1）一二次設(shè)備高度集成。一次設(shè)備本體配置傳感器、智能組件，集成就地測量、控制、保護(hù)、狀態(tài)監(jiān)測等智能化功能。智能終端、合并單元、狀態(tài)監(jiān)測單元就地布置間隔內(nèi)，與匯控柜整合形成智能組件柜。廠內(nèi)完成接線、調(diào)試，現(xiàn)場整體安裝。10kV、35kV采用“預(yù)制艙式配電裝置”，10kV、35kV開關(guān)柜分別布置于各自預(yù)制艙內(nèi)，艙內(nèi)設(shè)置安防、消防、暖通、照明、接地等設(shè)施，整艙運輸、現(xiàn)場拼接。

（2）預(yù)制艙式二次組合設(shè)備。采用預(yù)制艙式二次組合設(shè)備，實現(xiàn)二次設(shè)備整體采購，根據(jù)統(tǒng)一功能要求和技術(shù)規(guī)范，集成商承擔(dān)全站二次設(shè)備配置、調(diào)試、運輸、安裝等工作。預(yù)制艙內(nèi)布置二次設(shè)備屏柜、交直流配電系統(tǒng)、通信設(shè)備，設(shè)置安防、消防、視頻監(jiān)控，配置暖通、照明、接地設(shè)施，二次設(shè)備在工廠內(nèi)完成安裝、接線、集成調(diào)試等工作。預(yù)制艙整艙運輸配送，現(xiàn)場整體吊裝、就位。預(yù)制艙式二次組合設(shè)備大大減少不同二次廠家之間現(xiàn)場技術(shù)協(xié)調(diào)，提高了二次系統(tǒng)整體性能，縮短了建設(shè)周期。

（3）二次接線即插即用。采用預(yù)制光纜、預(yù)制電纜，實現(xiàn)一次設(shè)備與二次設(shè)備、二次設(shè)備間光纜、電纜標(biāo)準(zhǔn)化連接，二次連接“即插即用”，提高了二次線纜施工的工藝質(zhì)量和建設(shè)效率。

預(yù)制光纜、電纜由統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的連接器插座和插頭、線纜、熱縮管等構(gòu)成。插座側(cè)固定于屏柜與設(shè)備連接；插頭側(cè)連接線纜，按照定制長度工廠預(yù)制，現(xiàn)場插接。變電站二次回路采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，跨房間、跨場地不同屏柜間二次裝置連接采用預(yù)制光纜，一次設(shè)備本體機構(gòu)箱至匯控柜間的控制電纜采用預(yù)制電纜，接線快捷、準(zhǔn)確。

（4）裝配式建構(gòu)筑物。a.裝配式建筑物。建筑物采用標(biāo)準(zhǔn)配送式結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一建筑結(jié)構(gòu)、模數(shù)、柱距、層高、跨度等，形成標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制件，工廠加工、現(xiàn)場整體安裝，0米層以上建構(gòu)筑物全面實現(xiàn)裝配化。建筑物主體一般采用輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)或鋼框架結(jié)構(gòu)，外墻、內(nèi)墻、屋面板等維護(hù)結(jié)構(gòu)采用裝配式墻體，建筑墻板開展模塊化、精益化設(shè)計，在工廠內(nèi)預(yù)留孔洞，完成各類埋管、接地件、配電箱、插座等安裝定位?，F(xiàn)場無需開孔埋管，實現(xiàn)建筑物各類管線全部暗敷。b.裝配式防火墻、圍墻。圍墻、防火墻采用裝配式組合墻板體系，預(yù)制混凝土柱插接預(yù)制墻板型式，墻板工廠預(yù)制，運抵現(xiàn)場后采用插接安裝。c.裝配式構(gòu)架。設(shè)備支架由設(shè)備廠家配送支架柱，現(xiàn)場安裝的方式，與基礎(chǔ)采用地腳螺栓連接，其方便施工及安裝，減少混凝土基礎(chǔ)杯底找平和二次灌漿施工環(huán)節(jié)，縮短工程周期。構(gòu)架梁采用三角形格構(gòu)式桁架結(jié)構(gòu)，三角形格構(gòu)式桁架梁分為鋼管格構(gòu)式和角鋼格構(gòu)式，鋼管格構(gòu)式鋼梁弦桿拼接接頭采用法蘭連接；角鋼格構(gòu)式鋼梁弦桿拼接接頭采用螺栓連接。梁腹桿可以采用焊接和螺栓連接。

2 試點工程的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

2.1 大幅減小變電站占地面積。試點工程圍墻內(nèi)占地面積減少10～25%、建筑面積減少15～30%。

2.2 大幅提高工程建設(shè)效率。標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站的工程設(shè)計、工廠加工、土建施工、安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)有效銜接，實現(xiàn)全過程精益化管理。試點工程建設(shè)周期較常規(guī)變電站減少約60%，土建施工、電氣安裝、現(xiàn)場調(diào)試時間較常規(guī)變電站縮短約50～60%。

2.3 有效降低全壽命周期成本。與常規(guī)變電站工程相比，標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站減少了占地面積、建筑面積、二次設(shè)備數(shù)量、施工安裝工作量，現(xiàn)階段由于建構(gòu)筑物預(yù)制件尚未大規(guī)模工廠化生產(chǎn)，建筑工程費用有所增加，初期建設(shè)成本較常規(guī)變電站高約1.5～5%。標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站建設(shè)大幅縮短建設(shè)周期，220kV變電站可提前9～10個月、110千伏變電站提前6～7個月取得經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)LCC成本測算，全壽命周期較常規(guī)變電站降低5～10%。

3 發(fā)展方向

經(jīng)過首批五項標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站的技術(shù)經(jīng)驗積累之后，標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站技術(shù)的發(fā)展方向是：第一、電壓等級向330kV和500kV發(fā)展；第二、裝配式建筑物向多層結(jié)構(gòu)發(fā)展；第三、智能化變電站集成更多的高級應(yīng)用功能，包括：故障綜合分析、智能告警、遠(yuǎn)方不停電修改及核查定值，實現(xiàn)自動化系統(tǒng)信息一體化、模型標(biāo)準(zhǔn)化。

4 結(jié)束語

目前，標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站還處于起步階段，隨著首批試點工程的實施，其在工程建設(shè)中的優(yōu)勢已經(jīng)突顯：占地少、效率高、功能集約、信息集成。隨著其在關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)備制造和功能應(yīng)用等方面的不斷提高，標(biāo)準(zhǔn)配送式智能變電站在投資、占地、環(huán)保、建設(shè)效率和智能應(yīng)用等方面還有很大的提升空間，其必將是新一代智能變電站的典型發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

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[2]國家電網(wǎng)公司.Q/GDW383-2009.智能變電站技術(shù)導(dǎo)則[S].北京：中國電力出版社，2011.

[3]國家電網(wǎng)公司.國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計：110（66）～750kV智能變電站部分（2011年版）[M].北京：中國電力出版社，2010.

[4]宋璇坤，李敬如，肖智宏，等.新一代智能變電站整體設(shè)計方案[J].電力建設(shè)，2012，33（11）：1-6.

作者簡介：張前（1985，10-），男，內(nèi)蒙古鄂爾多斯人，畢業(yè)于東南大學(xué)，碩士，工程師，主要從事變電站電氣一次設(shè)計。