预制式二次设备在智能变电站中的应用研究

刘群

(安徽省电力设计院，安徽 合肥 230601)

1 引言

随着国家电网公司智能电网建设的不断推进与深入，所有新建变电站均按照智能变电站设计。为了提高智能变电站的建设水平，提高工程安全及工艺质量，降低全寿命周期成本，国家电网公司正逐步开展标准配送式智能变电站的建设模式，大力推行“标准化设计、工厂化加工、装配式建筑”的设计建设新方法。

智能变电站整合了二次设备功能，所需二次设备屏柜也相应减少，同时信息传输的数字化与网络化，减少了设备间连接电缆。本文提出采用预制式二次设备的建设模式，实现二次设备集中化生产，减少变电站的建设周期，以适应标准配送式智能变电站的建设要求。

2 智能变电站二次设备建设现状

(1)现场施工量大

变电站常规建设方案中二次设备均布置在二次设备室或继电器小室内，需要土建专业完成设计、施工、安装等工作，现场施工量较大;

(2)施工周期长

由于现场施工量大，二次设备必须等到土建专业完工后方可进场安装调试，周期较大，不利用工程进度控制;

(3)建设质量难以掌控

变电站中土建需要完成场地平整、道路铺设、设备基础制作等工作，施工人员繁杂，现场施工队伍较多，质量难以保证;

(4)二次设备接线工作量大

变电站内二次设备安装接线工作量大，尤其是智能变电站中，屏柜间主要采用光缆连接，而光缆较电缆更为容易受损，导致二次设备接线任务繁重。

3 预制式二次设备的特点

预制式二次设备即将二次设备集中布置在预制舱内，由设备厂家统一集成安装后，整体运输到现场，就地布置在配电装置区，减少了一、二次设备间的电缆长度。其主要特点有:

(1)由厂家集成安装，有利于二次设备功能的整合，提高了设备的集成度;

(2)在厂内完成二次设备的安装接线，减少了现场的工作量;

(3)可实现二次设备的标准化生产，有利于提高产品质量;

(4)设备布置就地化，减少了变电站二次光缆的长度。

4 预制式二次设备选型

为满足变电站内运行要求，遵循“安全性、适用性、通用性、经济性”协调统一的原则，预制式二次设备主要从以下几个方面来配置。

4.1 外形尺寸

根据《超限运输车辆行驶公路管理规定》，预制舱运输横向尺寸不宜超过2500mm，长度不宜超过13000mm。为方便厂家采购及运输，采用以下三种行业中通用规格:

表1 标准预制舱规格

4.2 舱体材料

(1)舱体采用不锈钢材料加工，提高集装箱抵抗腐蚀能力;通过定期检查与修补，避免长期损伤造成的材料与结构上的破坏;封闭的金属六面体保证了舱体的电磁屏蔽性能;舱体整体防护等级应达到IP54。

(2)由于舱体置于户外，舱壁夹层应附着保温材料(如岩棉等)，材料的防火性能应不低于V2级。舱内壁附保温材料厚度约为45mm，具有很好的隔热保温性能。

4.3 舱体结构

(1)考虑风荷载及抗震要求，主体结构采用H型钢柱和H型钢梁，梁柱间采用焊接或螺栓连接。舱体底部可加设水平或纵向工字钢或槽钢，加强舱体的整体性。

(2)两端采用标准预制舱双开门，作为设备输入通道，门宽满足设备搬运的要求，耐火等级二级。舱体不设置窗户，在墙面设置轴流风机，风机外设置防护罩，防止雨水、灰尘及生物进入。

(3)顶部增加斜顶，斜顶与箱顶保持15°度角，预防积水;对于北方地区，需要增大斜顶与箱顶的角度，预防积水和积雪;减少箱顶阳光照射。

4.4 其他要求

(1)配置门控灯、照明、空调、换气扇等电气设施，布置走线槽及配电盒、开关面板、插座等。另外，应为消防、安防监控系统留有安装位置及预铺设电缆。

(2)舱体与地网接地点的接触面面积不应小于100mm×80mm，接地电阻不大于0.1Ω，接地导体采用截面不小于30mm2的铜带。

5 预制式二次设备布置方案

5.1 屏柜布置

根据标准预制舱尺寸大小，有两种布置方式:5.1.1 单列布置

屏柜布置于舱体中间，屏前预留1000mm距离作为操作维护通道，屏后为750mm距离保护检修更换插件的空间。以40尺舱体为例，可以布置17面屏柜。此方案技术成熟，可作为现阶段实施方案。

5.1.2 双列布置

屏柜双列靠边布置，采用前开门旋转结构柜体，中间预留1150mm作为操作维护通道。以40尺舱体为例，可以布置26面屏柜。此方案屏柜需调整结构，柜内走线较繁杂，可以试点使用。

5.2 预制式二次设备布置

以220kV某变电站为例，建设规模为3台主变，220kV侧8回出线，110kV侧12回出线，按电压等级分区配置。

(1)220kV区配置1个预制式二次组合设备，集中布置220kV侧保护、测控、计量、录波及直流柜等间隔层设备，共15面柜，选择40尺舱体。

(2)110kV区配置1个预制式二次组合设备，集中布置110kV侧保护、测控、计量、录波及直流柜等间隔层设备;共12面柜，选择30尺舱体。

(3)主变区配置1个预制式二次组合设备，集中布置主变保护、测控、计量、录波及直流柜等间隔层设备;共16面柜，选择40尺舱体。

6 结语

采用预制式二次设备，可以有效减少施工工期，土建施工与二次屏柜安装、接线同时进行，现场仅需安装预制舱即可，其工业化生产，集约化施工符合变电站“二型一化”的建设要求。随着国网公司标准配送式智能变电站的深入实施，预制式二次设备的应用也将越来越广泛。

［1］ 刘振亚.国家电网公司输变电工程通用设计110(66)kV～750kV智能变电站部分［M］.北京中国电力出版社，2011.

［2］ DL/T5136－2001火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程［Z］.