智能变电站模块化建设中二次设备配置方案的探讨

张奕灿

（襄阳诚智电力设计有限公司）

智能变电站模块化建设中二次设备配置方案的探讨

张奕灿

（襄阳诚智电力设计有限公司）

本文结合囯家电网公司110（66）kV智能变电站模块化建设试点工程——襄阳襄州黄集110kV变电站新建工程的设计方案，详细介绍了该站模块化二次设备的配置。该设计方案有效解决了预制舱式二次组合设备舱体空间较小、二次设备布置不太灵活、设备运行维护空间较小的问题，具有良好的试点示范效果与借鉴意义。

智能变电站；模块化建设；预制舱；二次组合设备模块

0 引言

常规变电站的二次设备安装施工需要等待土建、电气一次等专业施工完毕后进场，且现场接线与调试的工作量大，成为了工程建设周期的重要制约因素。通过采用预制舱式二次组合设备，实现整套二次设备由厂家集成，在工厂内完成制作、组装、配线、调试等工作，以箱房型式整体运输至工程现场，就位安装于基础上，减少现场二次接线，减少设计、施工、调试工作量，简化检修维护工作，缩短建设周期。本文以囯家电网公司110（66）kV智能变电站模块化建设试点工程——襄阳襄州黄集110kV变电站新建工程为例，对变电站模块化二次设备的配置方案进行研究和探讨。

1 二次设备模块划分方案

黄集110kV变电站采用国家电网公司《110（66）kV智能变电站模块化建设通用设计》110-C-8方案。主变压器终期3×50MVA；110kV线路终期4回，单母线分段接线；35kV线路终期9回，单母线分段接线；10kV线路终期24回，单母线分段接线；无功补偿装置终期3×（3+5）Mvar。110kV配电装置型式为户外AIS，35kV/10kV配电装置型式为开关柜。

根据变电站建设规模、总平面布置、配电装置型式等，按设备对象设置如下模块。

1）站控层设备模块：包含监控系统站控层设备、调度数据网设备、二次系统安全防护设备等。

2） 公用设备模块：包含公用测控装置、时钟同步系统、故障录波装置、网络记录分析装置、辅助控制系统等。

3）通信设备模块：包含光纤系统通信设备、站内通信设备等。

4）交直流一体化电源系统模块：包含交流电源、直流电源、交流不间断电源（UPS）、逆变电源（INV，可选）、直流变换电源（DC/DC）、直流馈电分屏、蓄电池组等。

5）110kV间隔设备模块：包含110kV线路（分段）保护测控集成装置、110kV母线保护、电度表、交换机等。

6）主变间隔层设备模块：包含主变压器保护装置、主变测控装置、电度表等。

2 二次设备布置

全站设置1个二次设备预制舱及1个公用二次设备室，预制舱就近布置于110kV配电装置区西南角处。黄集110kV变电站电气总平面图见图1。

2.1 过程层二次设备

110kV过程层设备分散布置于就地预制式智能控制柜内；35kV/10kV装置分散布置于开关柜。

图1 黄集110kV变电站电气总平面图

2.2 预制舱式二次组合设备

预制舱式二次组合设备由预制舱体、二次设备屏柜（或机架）、舱体辅助设施等组成。在黄集110kV变电站新建工程的设计方案中，直流、通信系统、110kV间隔、主变间隔层设备置于Ⅲ型预制舱内，包括：时钟同步主机柜、站控层网络及公用测控柜、110kV母线保护柜、故障录波及网络分析柜、蓄电池、充电柜、馈电柜、DC/DC柜、110kV线路保护测控柜、110kV分段保护测控柜、主变保护测控柜、主变电能表柜、集中接线柜等。

2.3 公用二次设备室

站控层设备置于公用二次设备室，包括：交流系统柜、监控主机柜、综合应用服务器柜、数据通信网关机柜、调度数据网络设备柜、辅助控制系统柜、UPS柜、直流馈电分柜、公用测控及时钟同步系统扩展柜及通信柜等。

3 二次设备组柜方案

3.1 站控层设备组柜方案

1）监控主机（兼操作员、工程师工作站、数据服务器功能）组1面柜。

2）I区远动网关机（兼图形网关机）、II区远动网关机、硬件防火墙组1面柜。

3）调度数据网设备、二次系统安全防护设备组1面柜。

3.2 间隔层设备组柜方案

（1）公用设备

1）公用测控装置与站控层I、II区交换机合组1面柜。

2）故障录波装置、网络记录单元和分析单元组1面柜。

3）时钟同步系统主时钟及扩展时钟装置组1面柜。

4）智能辅助控制系统组1面柜。

（2）110kV线路

110kV米庄线保护测控集成装置+110kV马庄（伙牌）线保护测控集成装置+110kV米庄线电度表+110kV马庄（伙牌）线电度表，组1面柜。

（3）110kV分段

110kV分段保护测控装置+站域保护控制装置+过程层中心交换机，组1面柜。

（4）110kV母线保护

110kV母线保护组1面柜。

（5）主变

1）主变压器保护及测控。

电量保护：主变保护1和主变保护2合组1面柜。

主变测控：主变各侧测控装置合组1面柜。

本期#1主变组2面柜，终期#2、#3主变各组2面柜。

非电量保护与本体智能终端集成，下放布置于主变本体智能控制柜内。

2）主变压器电能表。

本期#1主变高、中、低压侧电能表3只，电能数据采集终端1套，组1面柜；终期#2、#3主变电能表再组1面柜。

（6）35kV/10kV保护、测控、计量多合一装置

装置分散就地布置于开关柜。

3.3 过程层设备组柜方案

1）110kV侧合并单元智能终端集成装置布置于智能控制柜内。

2）主变35kV/10kV侧合并单元智能终端集成装置布置于主变35kV/10kV开关柜内。

3.4 网络设备组柜方案

1）站控层不单独设置网络交换机柜，站控层I、II区交换机与公用测控共组1面柜。

2）过程层中心交换机与110kV分段保护测控柜共同组柜。

3）35kV/10kV站控层交换机分散布置在各母线设备开关柜内。

3.5 其他二次系统组柜方案

1）通信设备组3面柜。

2）一体化电源设备组9面柜，其中直流蓄电池组组3面柜。

3）集中接线柜：在预制舱内设置2面集中接线柜。

4）预留屏柜：预制舱内预留3面屏柜，公用二次设备室预留3面屏位。

按照上述组屏方案，黄集变二次设备屏位布置如图2所示。

4 柜体统一要求

4.1 预制舱内二次设备柜体要求

1）间隔层二次设备、通信设备及直流设备等二次设备屏柜采用2260mm×800mm×600mm（高×宽×深）屏柜；预制舱内二次设备柜体颜色统一为GY09冰灰橘纹。

2）预制舱内二次设备采用前接线、前显示装置，侧面走线；二次设备采用双列靠墙布置，屏正面开门，屏后面不开门。

4.2 公用二次设备室内二次设备柜体要求

1）靠墙布置的站控层主机及服务器柜采用2260mm×800mm×900mm（高×宽×深）屏柜；靠墙布置的调度数据网络设备柜、站控层网络及公用设备柜、时间同步系统柜、一体化电源柜等二次设备屏柜采用2260mm×800mm×600mm（高×宽×深）屏柜；不靠墙布置的通信柜、智能辅助控制系统柜、消弧线圈控制柜采用2260mm×600mm×600mm（高×宽×深）屏柜。

2）公用设备室内靠墙布置的屏柜采用前开门、前接线、侧面走线方式；不靠墙布置的屏柜采用前后开门、后接线方式。

3）公用二次设备室二次设备柜体颜色统一为GY09冰灰橘纹。

4.3 预制式智能控制柜要求

1）智能控制柜尺寸为800mm×800mm（宽×深），柜体颜色统一。

2）智能控制柜采用双层不锈钢结构，内层密闭，夹层通风，柜体的防护等级达到IP55。

3）智能控制柜设置散热和加热除湿装置，在温湿度传感器达到预设条件时启动。

4）智能控制柜内部的环境满足智能终端等二次元件的长年正常工作温度、电磁干扰、防水防尘，不影响其运行寿命。

5 结束语

图2 黄集变二次设备屏位布置

黄集变电站工程是国网公司21座110kV智能变电站模块化建设试点工程之一，为湖北省首例，采用装配式建筑，预制式二次设备舱，预制光、电缆等新技术。该站的建成投运，为国网公司110kV智能变电站模块化建设方案通用设计全面推广提供了典型经验，并在国网湖北省电力公司发布的2016年第二次输变电工程样板示范工地建设和流动红旗竞赛活动中获得变电项目管理流动红旗。预制舱式二次组合设备由于实现了工厂化加工、舱内设备实现工厂化调试，提高了设备可靠性，节约了现场人工成本，是变电站技术发展方向。下一步，可开展预制舱式二次组合设备的标准化工作，包括舱内模块化布置、模块内屏间接线、模块间接线及舱对外接线的标准化等，以提高预制舱的生产效率。

[1] 国家电网公司.国家电网公司输变电工程通用设计：110（66）kV智能变电站模块化建设（2015年版）[M].北京：中国电力出版社，2015.

[2] 襄阳襄州黄集110kV输变电工程初步设计说明书.

2017-02-10）