110kV预装式集成变电站技术及发展

闫凯

摘要

传统llOkV变电站建设模式周期长、占用大量土地资源、标准化程度低，随着用户需求的不断提咼，变电站需要一种智能程度高、资源消耗低、环境污染少、精细化的建设新模式。近些年随着电力装备技术的快速发展，llOkV预装式集成变电站具有模块化程度高、占地面积小、现场施工简单快捷等优势，在电力系统中得到了广泛应用；但同时由于设备集成度高，也有运输体积大、检修维护空间小等缺点，因此本文在总结目前技术的同时，也在探讨一种新的变电站建设模式，从而解决运输、检修及使用寿命等问题。

【关键问】预装式集成变电站 模块化 标准化 搭积木式建站 装配式变电站

预装式集成变电站是将高压开关设备、变压器、低压配电及控制保护等设备按一定接线方案有机地组装在一个箱体内的配电设备，根据变电站建设实际情况，变压器也可单独户外放置。它具有成套性强、可靠性高、施工周期短、节约占地等特点；符合国家城乡供配电节地、节电、紧凑型、小型化，无人值守的发展方向；除了电网，预装式集成变电站也适用于矿山、工厂企业、油气田和风力发电等领域。预装式集成变电站成为替代原有的常规土建变电站、配电站的理想成套变配电设备。但由于其存在箱体尺寸大、运输要求高、设备检修维护空间小等问题，预装式集成变电站无法在更多的供配电领域得到应用。

根据国家电网公司变电站“两型一化”的发展要求，预装式集成变电站应该探索一种新的变电站建站模式，通过工程生产预制、现场安装联调两大阶段，缩短施工周期，减少现场工作量、简化检修维护工作。通过项目实施，实现设计、加工、施工、管理、定额等标准化，从而有效地控制工程质量、建设周期和工程造价。其标准化设计、模块化组合、工业化生产、集约化施工，使变电站建设走向科技含量高、资源消耗低、环境污染少、精细化建设的道路。预装式集成变电站基于预制思想，立足“整站”建设，以“省时、省地、省心、省钱”为目标，为用户提供设计、设备、施工“一站式”服务，实现从“建设一个变电站”到“采购一个变电站”的模式转变。

1 预装式集成变电站技术及发展

llOkV預装式集成变电站包括高压开关部分、变压器部分、中压开关部分、补偿部分、综合自动化系统、交直流系统、环境控制系统和箱体，内部还安装有普通照明系统、事故照明系统、防火报警系统和安全监控系统等。3变电站内所有设备在工厂内安装完毕，调试合格后，分模块运输到现场对接、安装、调试，即可投运。

近些年，一些有实力的预装式集成变电站厂家慢慢趋向于给用户提供一个“整站”的解决方案，内容包括：变电站的设计、设备采购、相应设施施工与设备安装、系统联调、变电站投入运行、然后把整个变电站整体移交给用户，从而实现变电站功能模块化、建站标准化、系统智能化的“交钥匙”工程。

根据许继集团的新模式的预装式集成变电站建站方案，一个预装式集成变电站建设只需要6大步骤即可完成，整个过程像搭积木一样，即“搭积木式建站”。

一般情况下，通过标准化设计、模块化组装、标准化施工的预装式集成变电站具备以下优势和特点：

1.1 建设周期短

预装式集成变电站采用模块化、标准化设计，通过工厂化生产、现场拼装两大阶段来大大减少变电站建设时间，可将变电站建设缩短至4个月以内，许继佛山llOkV示范变电站为例：常规变电站需要6-8个月，而佛山llOkV变电站只用了不到4个月（113天），施工周期缩短了三分之一。

1.2 现场施工量少

预装式集成变电站各模块均实现工厂化生产调试，尤其是采用了预制式电缆槽盒和快装式围墙，大大减少现场土建施工。

1.3 占地面积小

预装式集成变电站内各模块可以根据地形灵活布置，受变电站地形影响小，选址方便；另外，各模块均采用紧凑化设计，占地少，通常可比常规变电站占地面积减少四分之一到五分之一。

1.4 安全可靠性高

由于现场工作量少，施工难度小，大大减少现场高空作业环节，降低安全风险，施工安全风险更易控制；变电站不再构架高耸、架空线交错，站内裸露带电部位较少，同时可实现状态监测，按需检修，综合以上因素，可提升变电站运行过程中的可靠性。

1.5 施工质量易于控制

预装式集成变电站内主要设备均可在工厂内进行标准化制造（统一的制造标准、严格的质量控制），运抵现场后即可按照模块对接方式进行拼装，充分发挥了工厂化制造质量、工艺一致性较高的优点。

1.6 集成度高，服务接口少

对于1个llOkV变电站来说，可以将整个变电站设备交由预装式集成变电站厂家集中完成，变电站实现模块化设计，标准化程度更高，现场协调工作量小，减少了服务接口。

1.7 后期扩建方便

全站总平面布置采用模块化设计思路，可将单台主变及变高GIS设备组合为一独立变高模块，每台主变对应的低压开关柜及接地设备设一个独立的预装式箱体。总平面布置设计时，根据实际站址条件、变电站建设规模及线路进、出线方向，对各模块进行合理拼接。标准化的模块设计，后期扩建只需要预留空地即可，减少了资金占用。

1.8 节省变电站整体投资

由于占地面积小、现场施工相对简单、安装调试工作量小，预装式集成变电站可节省征地费用、现场施工费用、安装调试费用等；同时由于建站周期短，可加快变电站供电速度，是变电站较早实现盈利，从而摊薄成本。

1.9 易于环境协调

站内设备统一风格，更美观，工业感更强；站内所有带电部分不外露，更安全舒适，易于周围环境相协调。

2 装配式变电站

装配式变电站是近两年为了替代传统的变电站建站而探索的一种新的变电站建站模式，其继承了常规土建变电站运维空间大、使用寿命长的优点，同时也具有运输方便、建设快速等优点，适用于农网改造地区，特别是西部无电地区，高海拔山区，自然条件恶劣的地区等。

2.1 装配式变电站框架

装配式变电站将传统钢构房屋框架部分进行模块化设计，达到现场快速装配的目的，同时将通风、照明、烟感等环控设施与钢构模块进行整合，实现了钢构和电气辅控系统的融合设计，有利保证变电站一、二次设备室内电力设备的长期可靠运行。

2.2 装配式变电站屋面设计

装配式变电站屋而采用模块化拼合结构，通过连续的单元高密度防火聚氨酯复合板的模数拼接，实现墙面的防火、防水、防尘及保温。同时根据装配式建筑需求，设置房屋集中式排水设施，实现屋顶的集中式排水，排水可設外天沟及内天沟两种方式，如图3、4所示。

装配式变电站具备如下特点：

（1）便于运输，具有广泛的适用性。

（2）降低气候环境对现场施工的影响。

（3）降低现场工人劳动强度，提高施工效率，缩短建设工期。

（4）工厂化、标准化加工利于质量管控。

（5）利于施T安全保障。

（6）建筑物更加节能环保（材料、施工、后期能耗）。

（7）空间利用率提高。

（8）与环境相协调、美观。

（9）降低了变电站运行全寿命周期成本。

（10）设备模块化、集成度提高，利于后期运行维护。

3 建设效果

两种变电站建设模式各有特点，面对不同的应用领域，能发挥独特的技术优势。在常规变电站建设需求下，llOkV预装式集成变电站具有优越的建站效率，常规llOkV变电站建设周期需6?7个月，而许继承建的广东llOkV预装式集成变电站总建设周期113天，工期缩短40%，同时占地面积降低20%。

而在高海拔地区及路况恶劣地区，装配式变电站由于其独特的散件现场拼装结构，运输尺寸小、现场安装设备需求低的优势体现出来，可满足恶劣路况环境下的建设需求。在四川阆中、平昌变电站应用中，建设周期较常规11OkV变电站缩短30%，如表1所示。

4 结束语

llOkV预装式集成变电站具有可靠性高，占地面积小，扩展性好，接线方式灵活，建站成本低，现场工作量小等一些列优点，同时随着站内电力设备技术的成熟及发展，变电站设备将越来越趋于小型化和高可靠性，将进一步提升预装式集成变电站的可靠性和适用性，使其必将在我国电力系统中将得到更广泛的应用。同时，伴随着国内一批厂家集成技术研发的投入加大，预装式集成变电站集成技术进入快速发展，一批新的预装式集成变电站建设和集成模式不断涌现，如多层预装式变电站、模块化组合预制舱式变电站等，使得预装式集成变电站的应用及发展迎来了新局面。

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