机架式预制舱成套组合二次设备的应用研究

夏械化

（重庆电力设计院有限责任公司 重庆市渝北区 401120）

1 二次设备预制舱技术概述

标准配送式智能变电站创新提出采用预制舱式二次组合设备，二次组合设备由预制舱体、二次设备屏柜、舱体辅助电气及控制设施等组成[1]。目前，二次设备舱内二次设备的配置仍然沿用以屏柜为装配基本单元，在设备厂内进行柜内装置配线，在现场进行柜外连线，二次电缆通道是、利用预制舱内静电地板下方夹层空间。因二次设备厂家众多，设备组柜各自为阵，二次设备无法按专业及功能进行有效的分区布局，造成跨屏柜接线冗余混乱；对于二次电缆运行维护，需打开静电地板，运维不便且对地板造成二次破坏。同时，国网对二次设备屏柜有标准化的要求，但各厂家生产制作屏柜在细节上仍然存在一定的差异性，造成现场布置不美观、装配不方便的问题。由此我们提出机架式预制舱的新型技术的应用。

2 机架式预制舱成套组合二次设备应用方案

预制舱成套组合二次设备是按照“一体化设计，框架式装配、功能区划分”的模块化设计理念，采用舱体与框架设备的一体化设计，打破原有屏柜隔离的束缚，实现预制舱与二次设备有机融合的新技术；而机架式则是基于按专业功能分区的框架式装配工艺及一体化线缆布局设计，实现设备标准化和模块化的有效集成。针对以屏柜为设备安装基本单元的二次设备舱配线模式的不足，机架式结构能解决以上问题，且还有更多的优点。

2.1 机架式安装方案说明

机架式结构已在各行业内普及应用，用于标准尺寸的设备安装。整个二次设备舱一体化设置机架，取消屏柜的外壳，利用内部金属框架按1U（1U=1.75英寸）的尺寸设置安装孔和挂架用于安装二次设备。传统屏柜框架一般采用薄钢板和型材，采用焊接、铆接等方式组装，一体化机架取消了屏柜框架的限制，因取消的屏柜侧门和后门，所需材料重量大大降低，机架框架可采用的材料型式和连接工艺可以有更多的选择，安装于机架内的设备，由于没有屏柜的竖向隔板隔离，可以更有效的进行温湿度控制。同时机架框架与预制舱一体化设计生产，结构强度加强，安装更牢固。

2.2 机架式模块标准接口

二次设备舱内和与舱外设备接线采用预制光、电缆，现场安装实现“即插即用”。

按专业功能划分模块区域，一般可分为自动化设备区、保护设备区、一体化电源设备区、公共设备区和智能辅助系统设备区等，每个区域根据设备功能的不同，设置对应的标准化接口。如自动化设备主要采用网络接线，继电保护设备主要采用光缆接线，电源设备采用电缆接线，分区域设备标准化接口设置预制光缆和电缆，减少跨区域冗余接线，方便施工运维。

2.3 前接线装置结构优化

取消后门及装置背部插件安装的方式，二次设备装置面板采用掀背式设计，需接线或更换插件，可将装置面板掀起，实现前安装，前接线。

2.4 二次接线方案及布线

预制舱内电气二次接线一般采用采用预制光、电缆方案。

（1）预制光缆方案：整站光缆回路采用双端预制光缆和预制尾缆，采用集中配线方式，舱内设置光纤集中接口柜，安装前接线免熔接光纤配线箱，用于舱外预制光缆接入及舱内尾缆转接，集中转接柜下方设置预制光缆专用进线口；预制光缆统一规格采用4芯和12芯相配合方案。

（2）预制电缆方案：一体化电源系统至舱内直流分电柜电缆采用常规电缆，预制舱内屏柜告警信号采用常规电缆接至舱内母线测控柜，母线测控柜告警信号采用预制电缆接至公用设备预制舱（二次设备室）内公用测控柜；各电压等级智能组件柜和开关柜告警信号采用预制电缆接至公用设备预制舱（二次设备室）内公用测控柜；进舱的常规电缆、预制电缆、通信线缆通过舱体公用进线口分散进入各目标屏柜。告警信号预制电缆统一采用4芯规格。

图1 前接线装置及组屏示意图

2.4.1 预制舱成套组合二次设备内部接线方案

机架式预制舱内按功能划分的模块化二次组合设备内部屏柜之间的线缆通过基础框架下方的走线槽盒走线，基础框架中间配置竖走线槽（见图2），每面屏柜后面配置横走线槽（见图3）与竖走线槽相连；屏柜内线缆先通过柜后横走线槽进入竖走线槽，在行至目标屏柜横走线槽处转入横走线槽，引至柜体底部时，通过柜底部的进线孔进入屏柜。

图2 基础框架下横走线槽图

图3 基础框架下竖走线槽图

模块化二次组合设备内部屏柜左侧为光缆走线通道，屏柜右侧为电缆走线通道（见图4）。屏柜与屏柜之间光纤连接采用预制尾缆直连方式，尾缆进入屏柜通过左侧垂直储纤舱完成余缆收纳和走线，再接至装置光端口；电缆连接采用双端预制电缆连接，在屏柜内配置电缆航空插座安装板用于固定航空插座（见图5），航空插座引出导线通过右侧电缆走线槽完成余缆收纳和走线，再接至装置[4]。

舱内设置专用的光纤集中接口柜，将外部进线集中与电气接口柜内的免熔接光配箱连接，再由电气接口柜将线缆分行至舱内其他机柜，内部各机柜直接的连线在厂家完成接线及调试，实现现场即插即用。

2.4.2 预制舱成套组合二次设备外部接线方案

外部线缆从预制舱底部下方进线孔进入舱内，经舱底架空层中安装的电缆走线槽盒进入机柜。进线孔按功能划分为专用与公用。设置专用的光纤集中接口柜，柜下设置进线孔[4]。

4 结束语

与传统变电站配置二次设备室的方案，采用机架式预制舱成套组合二次设备体现了如下优势：

（1）取消主控室，以预制式二次组合设备舱代替。减少占地面积，减少湿加工，实现节能环保。节约占地面积约30～40%。

（2）二次设备在出厂前完成入舱安装集成和调试工作，减少现场土建、安装、调试等工作量。提高施工效率，缩短建设工期。建设工期缩短至原来的1/3左右。

（3）采用支架式的安装方式，更有利于将变电站二次舱设备的安装、接线、调试和验证等工作前移至厂家厂内完成，预制舱式二次组合设备工厂化、模块化、标准化的生产加工更加有利于产品质量管控和施工安全保障。

（4）采用一体化供货和一体化调试模式，预制舱式二次组合设备实现了各系统结构、外观的统一和系统间的模块化集成。实现了“标准化设计”、“模块化建设”。

（5）取消了常规光缆的使用，减少了常规电缆的使用，以预制光缆、预制电缆代替，光电缆厂内预制质量优异，现场实现即插即用，减少了现场光纤熔接工作，避免因现场熔接造成的信号衰减过大和接线不良的问题。

图4 柜后线缆走线示意图

图5 柜下航空插座安装板