基于66 kV新一代智能化城市中心站概念的智能变电站建设

赵 璐，刘 刚

（国网沈阳供电公司，辽宁 沈阳 110003）

其它

基于66 kV新一代智能化城市中心站概念的智能变电站建设

赵 璐，刘 刚

（国网沈阳供电公司，辽宁 沈阳 110003）

2012年，为提升电网设计建设能力，国家电网提出了新一代智能化智能变电站概念，“新一代智能化”变电站摒弃了传统的现场“湿法”施工，节约水资源，保护了变电站周围的生态环境；通过工厂生产预制、现场装配安装两个阶段建设，大大缩短建站周期。这两大改进提高了工程整体水平和安全运行水平，最大程度实现了成本最优和节能环保。

智能化变电站；预制舱；建设

随着城镇化进程的不断加快，为满足持续增长的城市中心用电要求，保证整个城市的电力供应，66 kV变电站深入负荷中心，在城市中心区域建设已成为越来越普遍的现象。在众多大中型城市中心，电网建设的主要问题表现为：城市快速发展对供电的需求与原有工程管理方式、城市土地资源的日益稀缺和人民群众不断增长的环保意识之间的矛盾。其主要矛盾表现有如下几点。

a.城镇化进程的不断加快，商业区、居民区负荷增长迅速，对新增66 kV变电站的迫切需求，以及周围居民对变电站噪音干扰、电磁辐射的担忧。

b.传统变电站的建设模式，一般需2 000～3 000 m2，占地面积较大是城市中心变电站落地难的主要原因之一，且建设周期一般为1～2年，难以满足经济快速发展需要。

c.在城区内新建的变电站，周边住宅小区及公共建筑密集，用地紧张，在进行景观规划时，充分考虑绿色环保因素［1］，使变电站整体外观及建筑风格与周围环境保持协调和谐，尽可能与周围景观融为一体。

1 实施方案

研究方案整站布局如图1～图4。

图1 “品”字形变电站布置效果图

图2 “F”形变电站布置效果图

图3 “L”形变电站布置效果图

图4 “一”字形变电站布置效果图

1.1 预制舱

1.1.1 预制舱体结构特性

所有预制舱体均采用焊装一体式结构，增加机械强度和刚度，在起吊、运输和安装时不会变形或损伤，满足预制舱立体堆叠时对结构强度及防震性能等的要求。

1.1.2 密封防尘

预制舱内采用轿车密封条、双层密封，确保舱体密封，并采用微正压防尘技术，舱内气压为1.05倍外部环境气压，达到无尘效果，确保舱内设备稳定运行。

1.1.3 防火、防爆、隔热保温

预制舱箱体自身具备防火能力，舱体结构中使用的材料可在预制舱内部或外部着火时耐火4 h；舱体采用双层保温结构，并在预制舱相应位置设置泄压窗和泄压通道。

1.1.4 外壳隔热、保温、通风

预制舱的外壳隔热材料的导热系数≤0.024 W／（m2·K），材料厚度≥50 mm；冷却采用风机及空调实现通风或散热。框架及门板设置双层金属材料保温结构，并使用申请专利的断桥隔热技术，夹层保温采用阻燃隔热材料。密封措施采用双层密封条［2］，满足密封要求。预制舱保温材料结构如图5所示。

图5 预制舱保温材料结构说明图

预制舱内设置温控设备，具备自动检测和自动控制的功能。预制舱能满足在高温55℃、高寒-40℃环境下内部设备正常运行。

1.1.5 检修维护

考虑到预制舱检修试验的方便性，采用柜后检修单元门，单元门采用厚度2 mm的冷轧钢板，双层密封结构。

1.2 66 kV预制舱式GIS组合电器

1.2.1 设计理念

采用小型化及卧式结构的66 kV GIS组合电器，确保能够实现预制舱式结构和新一代智能化运输。

可采用单母线分段、内桥形接线或线变组等多种接线方式，进出线全部采用电缆方式，通过设置在10 kV预制舱的电缆通道进入基础后入地。

1.2.2 全封闭式设计

GIS设备全部封闭在金属接地外壳中，对比常规电气设备在污染严重的区域运行，GIS有不受大气污染影响的优点。

1.2.3 模块式设计

独立的GIS模块可相互连接，灵活性强，便于运输、安装及检修。模块式设计突破了传统电气设备设计理念，大大简化结构，更能适应现代变电站建设。

1.2.4 占地面积小

GIS结构紧凑，可大量节省占地和空间，非常适合预制舱式结构要求的体积小、重量轻、模块化的要求。

1.3 预制舱式变压器

变压器采用与西门子联合开发的分体式变压器，分体式结构保证了预制舱新一代智能化运输尺寸不超限；消音降噪及电磁屏蔽技术保证了设备的绿色环保；防火防爆技术满足变电站安全可靠运行要求［3］。

1.4 10 kV预制舱式开关站部分

10 kV开关设备采用固定安装气体绝缘开关柜，同时10 kV预制舱式开关站置于66 kV预制舱下方作为66 kV预制舱的基础底座。

1.5 变电站综合监控系统

变电站综合监控系统包括：GIS运行气环境监控、变压器箱环境监控、10 kV配电箱环境监控、二次监控室环境监控、微正压空调系统监控、极早期消防报警系统监控、周界环境监控及视频监控等，所有监控系统高度集成，统一平台，统一组态，保证变电站安全、可靠运行。预制舱式监控系统如图6所示。

图6 预制舱式监控系统

1.6 变电站智能化嵌入技术

预制舱式二次组合设备，尤其适合智能变电站技术的应用。预制舱与传统变电站控制室相比，结构紧凑，不利于过多的控制电缆走线；预制舱可利用综合布线技术，在舱内预制智能变电站终端所需的光纤和网线，以及电源系统，实现屏柜间光纤的互联，形成标准的、通用的网络路径，并且完全符合工程化建设、新一代智能化运输的需要。

1.7 建站模式

a.现场需按标准要求制作钢混基础，分为变电站及变压器两部分，还需按电缆走向制作电缆沟槽。

b.将本站六大预制舱模块配送至现场。

c.首先将10 kV开关站预制舱模块及二次组合设备预制舱按设计位置摆放就位，用水平尺调平后与基础牢固连接。

d.66 kV预制舱内GIS组合电器拼装成一体。

e.整体吊装至已就位的预制舱上方，依托预制的连接法兰，将上下箱体连接紧固。

f.变压器预制舱分为三个模块，首先就位变压器本体部分，后就位散热器部分，最后完成上部舱体安装。

g.一次及二次电缆铺设与连接。

h.GIS组合电器的充气及设备调试。

i.整站联调及电气相关试验，通过后即满足送电条件。

2 技术先进性概述

2.1 立体式变电站的模块化设计技术

将变电站按电压等级和功能划分模块，并能够实现各模块的标准化设计、工业化、规模化生产。相比传统变电站的土建房屋、架构安装、设备安装等需要考察现场施工，变电站设计和投运周期大大缩短，在变电站快速建设方面，预制舱式城市中心站具有巨大优势［4］。

2.2 立体式变电站布局结构设计技术

该技术相较于传统变电站平面布置的方式，在建站面积上由传统的2 000～3 000 m2缩小到700 m2左右，土地资源节约明显。立体式变电站布局结构如图7所示。

图7 立体式变电站布局结构

2.3 66 kV GIS组合电器小型化及直列式结构设计技术

该技术使GIS的结构形式较传统方式在宽度方向大幅缩减，将GIS组合电器结合预制舱化后，大大减小了现场安装工作量，传统GIS模式无法实现配送和工厂化装配，只能现场安装，工作量大且安装复杂，现场条件要求较高。66 kV GIS组合电器的小型化及直列式结构如图8所示。

图8 66 kV GIS组合电器的小型化及直列式结构

2.4 变压器的分体式结构设计及其预制舱的消音降噪、电磁屏蔽、防火、防爆要求

传统变压器尺寸较大，一般分散运输，现场安装，施工工作量大，分体式变压器结构使变压器实现配送提供了可行性；另一方面，传统变压器的运行噪声和辐射一直是变电站通过环评的障碍，而预制舱式变压器解决了这一问题。

2.5 箱柜一体化设计技术

一体化技术使预制舱尺寸更加紧凑，大大减少占地面积，提高人员操作运行的舒适性，而传统变电站是将设备摆放到变电站土建的房屋内，没有一体化概念［5］。

3 结论

本文基于自身在户外箱式变电站产品及标准新一代智能化智能变电站的技术优势，经过前期广泛细致的市场调研，开发出全新的可满足城市中心建站需求的模块化、预制舱式结构的新型变电站产品——66 kV新一代智能化城市中心智能变电站。实现了以下技术优势。

a.运行高可靠。采用国内国际先进技术及高品质元器件，完全免维护，运行可靠性高。

b.系统集成化。改变了传统变电站建设模式，大大减少了现场工作量。

c.设计标准化。该技术能够实现标准化设计，工厂化生产、装配式建设。

d.结构模块化。该技术真正实现了变电站根据功能划分模块，建设变电站不需要传统的土建和安装设备，只需根据系统搭积木即可。且建站周期从传统的1～2年降至6个月之内，设备运抵现场后的安装及调试周期仅需2周。

e.占地小型化。在土地资源日益紧张的今天，该技术将使变电站建设用地从传统的2 000～3 000 m2降至不到700 m2，且可灵活布局，适应不同地形，使城市中心区域稀缺的土地资源得到高效利用。

f.外观艺术化。外观喷绘或其他方式的装饰，可使变电站融入城市整体风格，不破坏城市总体规划；全站无架空导体、杆塔等突兀建筑，满足城市中心建设变电站的美观性要求。

g.环保绿色化。通过变压器预制舱的屏蔽和降噪技术，使变电站更适于在城市中心建设，与传统变电站相比，其优良的环保特性更容易被周边居民所接受。

［1］ 闫志辉，周水斌，郑拓夫.新一代智能站合并单元智能终端集成装置研究［J］.电力系统保护与控制，2014，42（14）：31-34.

［2］ 王 恒.新一代智能变电站集成装置配置简介［J］.中国科技信息，2014，26（15）：21-24.

［3］ 窦青春，李 响，王秀莲.智能变电站二次系统施工图标准化设计研究［J］.东北电力技术，2014，35（2）：23-24.

［4］ 高美金，傅旭华.标准配送式变电站的特点与建设［J］.浙江电力，2014，36（3）：20-22.

［5］ 周 文，李 杰.配送式预制舱智能变电站技术［J］.电气技术，2014，15（4）：35-36.

Smart Substation Construction Based on 66 kV New Generation for New Concept of Intelligent City Center Station

ZHAO Lu，LIU Gang
（State Grid of Shenyang Power Supply Company，Shenyang，Liaoning 110003，China）

In 2012，in order to enhance the design and construction capability，state grid puts forward smart substation concept for a new generation，which abandons the traditional site“wet”construction，saving water resources and protecting the ecological environ⁃ment around the substation.Through factory production，site installation of prefabricated assembly only includes two stage construc⁃tions，shortening the construction period.These two improvements enhances overall engineering level，and safe operationlevel，a⁃chieveing optimal cost and energy saving and environmental protection to the most.

Smart substation；Prefabricated cabin；Construction

TM63；TM76

A

1004-7913（2015）03-0055-04

赵 璐（1983—），男，学士，工程师，从事电网建设管理工作。

2014-12-10）