110kV智能化变电站站区排水的技术经济比较分析

2015-07-19湖北省电力勘测设计院湖北武汉430024

中国新技术新产品 2015年15期

关键词：智能变电站

翟　伟（湖北省电力勘测设计院，湖北　　武汉　430024）

翟伟
（湖北省电力勘测设计院，湖北武汉430024）

摘要：本文结合变电站智能电网建设的理念和排水系统的特点，通过技术经济比较站区沟道排水和管道排水的优缺点，提出适于110kV智能变电站的排水系统方式，供今后智能电站新建及改造工程参考。

关键词：智能变电站；沟道排水；管道排水

2.3交流调速方式的选择

交流伺服电动机的调速方法很多，其中波脉宽调制（PWM）是交流调速方式中常用的一种方式，选用PWM方式进行调速。对于CA6150普通车床数控化改造，选用迈信公司EP100-3A伺服驱动器。EP100-3A伺服驱动器，采用先进的控制算法，能实现转矩、转速、位置精确的数字控制；具有数字量和模拟量的接口，能方便与各种上位控制机互联；具有多种智能化的监视功能和精巧的操作面板，方便客户调度与故障诊断；内置华大电机公司ST-M全系列伺服电机参数，达到电机与驱动器无缝联接，形成的全套产品，性价比极佳；IPM智能模块的使用，按国内工业环境的可靠性设计，使产品稳定可靠。

EP100伺服驱动器功能特性及参数

型号：EP100-3A

输入电源：单相或三相220VAC-15～+10%50Hz～60Hz

驱动器在配置小转矩的伺服电机时，可采用单相AC220V电源对驱动器供电，但驱动器驱动大转矩伺服电机时，必须要三相AC220V电源对驱动器供电。

2.4进给系统的改造

2.4.1纵向进给系统

拆去原机床的溜板箱、光杠、丝杠及安装座，配上滚珠丝杠及相应的安装装置。选用电动机，确定减速比和保持转矩。电动机经传动比为1∶2的减速箱与滚珠丝杠副相连，将拖动转矩传给滚珠丝杠副，带动拖板沿纵向往复运动。

滚珠丝杠采用可预紧安装方式，减小或消除了因丝杠自重而产生的弯曲变形，使丝杠刚度有较大提高，丝杠不会因发热而伸长。

2.4.2横向进给系统

拆除横向丝杠，换上滚珠丝杠。确定电动机减速比、保持转矩和脉冲当量、选择电动机，通过1∶2减速箱与滚珠丝杠相连。

2.4.3伺服电动机的安装与接线

伺服电动机采用立式方形凸缘安装方式，通过法兰盘和止口固定在机床的丝杠托架上。伺服电动机的输出轴经传动比为1∶2的减速箱减速后，通过轴套与丝杠相连。伺服电动机的4芯插头应严格与驱动器的相应端口相接。

结语

通过对CA6150车床的控制系统的研究设计，使改造后的车床具有了准确定位、直线插补、圆弧插补、暂停等数控功能，能够加工出符合要求的复杂零件，大幅提高了生产效率，减轻了工人劳动强度，提高了机床的加工精度。随着电子技术、计算机技术和管理技术的不断发展，对现有设备进行数控化改造以提高设备的数控化率，将大有作为。

参考文献

[1]韩鸿鸾，荣维芝．数控机床的结构与维修[M]．北京：机械工业出版社，2004．[2]陈白宁，段智敏，刘文波．机电传动控制[M]．沈阳：东北大学出版社，2002．[3]孙志永，赵砚江．数控与电控技术[M]．北京：机械工业出版社，2002．

[4]罗永顺．机床数控化改造技术[M]．北京：机械工业出版社，2007．

[5]武汉华中数控股份有限公司．HNC-18XPT/19XPT操作说明书[Z]．武汉：武汉华中数控股份有限公司，2008．

智能化变电站要求高效、节能、环保，整个站区较常规站节省较多占地面积，站区电缆沟相比常规变电站有较大幅度的减少，变电站部分电缆采取出地面电缆槽盒的形式。站区面积和电缆沟的减少使得站区排水方式可以进一步优化，本文通过分析沟道排水和管道排水的优缺点，进而进行技术经济分析，提出更适用于110kV智能变电站的排水系统方式。

1　站区常用排水方式介绍

1.1沟道排水

沟道排水（如图1所示）即采用沟道的形式来进行站区排水。沟道采用砖砌或混凝土浇筑而成，通常布置在排水区域控制范围内的最低处，将其汇集范围内的雨水通过沟道收集排至站外。

沟道上可以设置钢格板或玻璃钢格格板作为排水沟盖。沟道排水优点在于便于检修，沟内不易发生堵塞。由于排水沟道一般为浅埋，因此，施工过程中土方开挖工程量相对较小。缺点在于当排水沟道和电缆沟道较多时，不利于雨水快速有效的排出，也容易在交叉点形成积水和渗水，整个站区的美观性也受一定程度的影响。又因为沟道需要考虑不小于0.5%的坡比，故当沟道长度过长时，沟道放坡必然导致最终段沟道过深，沟道过深会导致沟壁的侧压力增大，沟壁加厚。

1.2管道排水

管道排水（如图2所示）是通过埋置于地下互相连通的管道及相应设施，如雨水口、管井等，汇集并排除场地和道路的雨水。

排水管道埋置于土中，使整个站区除必要的电缆沟道外，再无其它可见沟道，站区整体外观简洁美观。尤其是当站区电缆沟道较多时，管道排水能方便避免与电缆沟与普通排水沟道交叉的问题，即使管道较长，由于坡度要求致使其部分深埋，这种影响相对沟道排水来说，还是较小的。但是采用管道排水，必须设置一定数量的雨水收集口、管道井，雨水口及管道井过低，场边杂物及流土容易进入，渐以堵塞管道，过高则不易及时顺利排出雨水。而且雨水口、管道井由于设计施工等原因，容易形成死角。此外，管道排水不便于检修，管径较大时，管间接口施工质量难以控制。深埋管道导致施工土方开挖量较大。

图1　排水沟道实景照片

2　站区排水方案技术比选

500kV变电站规模较大，即使采用户外GIS方案，站址面积近达4.8公顷及以上，排水必然长度较长，坡降深度较深，若采用沟道排水方案，易致使排水沟壁厚较厚。又由于汇水面积大，排水沟需截面大，多而密才能有效通畅的将雨水及时排出。因此，500kV变电站更适于采用埋管排水方案。

220kV变电站占地面积不到500kV变电站的一半，甚至更小，站区布置紧凑，虽然总的汇水面积相对小，但是对于户外站来说，电缆沟相对密集，若采用沟道排水，需多处从电缆沟底钻越，同时为躲避众多配电装置基础，排水沟道需多次转弯。如果站区布满众多电缆沟、排水沟，外观必将受到极大的影响。又因为沟道多次转弯和交叉，水头损失较大，导致雨水不能及时排走，转弯和交叉处甚至造成渗漏。因此，对于户外220kV变电站来说，也不适于采用沟道排水方案。但是对于户内变电站来说，电缆基本敷设在电缆夹层或隧道内，而且站址面积小，需汇水区有限，站区沟道排水方案也是一个较好的选择。

图2　排水管道实景照片

根据《国家电网公司输变电工程通用设计：110（66）～500kV变电站分册》（2011年版），110kV常规变电站占地不到0.36公顷，其智能变电站面积更小，站址用地范围不到60m×58m，而且智能电站电缆沟很少，大部分电缆通过电缆槽盒走线。某110kV智能变电站，1200mm×1000mm电缆沟仅17m长，800mm×800mm电缆沟12m长。从110kV智能变电站占地可以看出其汇水面积小，若采用沟道排水方案，排水沟截面必然较小。110kV智能变电站围墙内区域一般被道路分隔成了3个小区，即110kV配电装置区、主变及配电综合楼区、35 （10）kV配电装置区，可见三个区域需汇水面积均不大。如中间道路至围墙边距离约24m，场地按0.5%排水坡度设计，即使单侧放坡计算，道路侧至围墙边坡降仅为0.12m。因此，可考虑站区场地排水采用分区域排水方式，即场地自然散水排水和排水明沟排水相结合的排水方式。排水沟道从起点到排水泵池最长约110m，按排水坡度0.5%沟道起点深度为300mm，则其最深处约850mm，按一般电缆沟要求进行设计即可，不必采取加宽沟壁等特殊处理措施。如前，排水沟采用钢格板或玻璃钢格板后，使得排水沟与整个站区建构筑物协调统一，且便于今后维护。

反之，若采用管道排水方案，虽然在站区看似简洁，但是为躲避1000mm深电缆沟，必然要深埋，土方开挖量大，可能扰动构筑物或电缆沟持力层，而且采用必要的雨水收集口及管道井。即使这样，后期维护和检修麻烦，而且成本高。

3　站区排水方案经济比较分析

沟道排水和管道排水方案工程造价取决于以下几个因素：材料的选择、基础处理、排水能力、安装过程的复杂程度、土方开挖等情况。

若300×300排水沟沟壁采用C20素混凝土，壁厚及底板为200厚，排水截面为0.09㎡。DN400的钢筋混凝土管道排水截面为0.126㎡。看似管道排水能力强，但是通过从多方面排水试验和经验看，由于钢筋混凝土管道水流黏滞系数大，水头损失相对较大，DN400的钢筋混凝土管道排水能力与300×300排水沟相当。

由于施工操作面要求，300×300排水沟底部开挖宽度平均1m，DN400排水管道底部开挖宽度平均1.3m，DN400管道埋深相对较深，基槽放坡顶部宽度必然比沟道排水方案宽。由于两者自重及受荷均不大，基础处理方式基本一致。300×300排水沟开挖深度不大，沟壁模板制作施工方便。而管道排水需要对管道接口进行处理，同时施工过程必须避免管道压裂及破损，且须做一定的防渗水处理，可见，管道排水方案的施工相对繁琐。

根据设计院技经人员编制的《常用技术经济指标测算报告》，排水沟道每立方米综合造价约1000元，据此测算300×300排水沟每米造价约为260元，而DN300钢筋混凝土排水管道每米造价约300元，DN400钢筋混凝土排水管道每米造价约440元。若采用管道排水方案，30m管道左右设置排水检查井一个，每井造价约1000元。

显然，对于规模不大的110kV智能变电站，排水长度相同时，采用沟道排水方案，施工难度相对小，造价省。

4110kV智能变电站实例比较

目前，我院已完成一所110kV智能变电站设计工作，该智能站围墙占地范围为57.5m×52.8m。设计中我们进行了排水管道与排水沟道方案的经济比较。当采用300×300排水沟时，总长度约250m，工程总造价约6.5万元，当采用同等长度的DN300排水管道时，排水检查井数量约10个，总造价约8.2万元。

由此可见，对于占地规模较小的110kV智能变电站，采用沟道排水方案较管道排水方式要节约至少20%的成本。