預制艙式二次組合設備在高海拔地區的應用

摘 要：預制裝配式變電站采用預制裝配結構建筑模式，通過工廠生產預制現場裝配安裝兩大階段來建設變電站，這種建設方式大大減少了變電站的占地面積，大幅縮減建設工期。預制艙式二次組合設備由艙體、二次設備、暖通、照明、消防、安防、圖像等設備構成，艙內所有設備的安裝、二次接線及設備調試等由工廠整體集成，整體運輸。

關鍵詞：標準裝配式變電站；預制艙式二次組合設備；研究

1 前言

青海黑嘴（多巴）110kv變電站是經國網青海省電力公司申請，國網公司批準的西北地區首座110kv標準配送式智能變電站試點站，本文通過對該站中預制艙式二次組合設備的結構設計及針對青海地區高海拔、高紫外線等特殊環境條件進行的優化進行闡述，通過與常規智能站的比較來說明標準裝配式變電站建設模式的優越性和先進性以供交流參考。

2 問題的提出

當前電力系統中，對變電站二次設備的要求越來越高，然而目前在各保護廠家的裝置接口與設備聯調方面還存在著不足。一次設備和二次設備之間需要敷設大量的二次電纜，接線復雜，且各個裝置缺乏整體協調的優化，功能交叉，輸入信息不能共享，涉及到不同廠家產品時，系統聯調時間長，系統穩定性較差，且存在大量的二次電纜，變電站因二次電纜及誤接線問題引起的設備事故事件時有發生，從整體上降低了可靠性。這無論是對電力設計、電力施工還是運行維護都存在很大的工作量。

同時，對青海等高海拔地區來說，冬歇期長，施工的黃金時間短，對提高變電站的建設效率，保證施工的質量等方面提出了更高的要求。標準裝配式變電站建設模式的提出滿足了上述的需求。

標準裝配式變電站建設模式中預制艙式二次組合設備對變電站二次設備的功能進行了重新組合、優化設計，能夠高效對變電站全部設備的運行情況執行監視、測量、控制和協調。尤其采用預制線纜實現一次設備與二次設備、二次設備間的光纜、電纜標準化連接，實現二次設備“即插即用”，出廠前即可完成內部接線及調試工作，提高二次線纜施工的工藝質量和建設效率，縮短現場施工工期。預制艙式二次組合設備，最大程度地簡化了二次接線，減少了設計、運行及維護的工作量，具有變電站常規二次系統無法比擬的優越性。

3 預制艙式二次組合設備整體設計

3.1 結構設計

3.1.1 墻體

預制艙墻體由外墻金邦板、聚乙烯防濕密封膜、巖棉、歐松板、結構構件，內墻鋁塑板材料組成，吊頂采用鋁塑板。巖棉的厚度根據熱仿真、艙體內部維護空間、預制艙加工工藝、艙體強度等綜合考慮確定為50mm，墻體總厚度200mm。

3.1.2 頂蓋

預制艙采用雙坡屋頂結構，屋面坡度10%。頂部保溫層的厚度為100mm。根據青海地區冬季高寒特點為防止排水管結冰爆裂，預制艙屋面采用散排水方式。

3.1.3 艙底

預制艙底部除考慮電纜光纜走線、艙體底部承重之外和門的高度，還需進行保溫結構設計，以保證艙體整體保溫性能不受影響。故在防靜電地板下方內部和周圍鋪設50mm厚度的巖棉底部保溫層。

預制艙內宜暗敷接地干線，每個預制艙在離活動地板300mm處設置2個臨時接地端子。預制艙將室內接地干線引出至艙體外預留的接地槽鋼，然后引至主接地網。

3.1.4 門

艙體布置、開門按照預制艙的平面圖、屋面圖及立面圖進行設計。實現人和貨分開，貨門（維修門）滿足設備搬運；客門（安全門）滿足人員巡視和維護。艙內設置緊急逃生門（安全門），此門裝設機械或電子門鎖，此門在任何情況下都可以緊急啟動。尺寸2400mm*900mm。門應有密封及限位措施，并裝有把手、暗閂和能防雨、防堵、防銹的安全鎖：外部使用鑰匙，內部可開。

3.1.5 預制艙內部布置

艙體內部屏柜單列布置，前后均可開門，這時屏柜前后均需預留維護空間。屏柜前方的走廊寬度為900mm，屏柜后方的走廊寬度為600mm，滿足設計規程的要求。

3.2 輔助暖通設施

預制艙內設置兩臺工業一體式空調，一主一備，壁掛式安裝，具有來電自起動功能?？照{尺寸大小為620*1350。采暖采用2個1500W電暖氣采暖，壁掛式安裝，布置在艙體內長度方向的兩端。

預制艙內設置通風回路，當人員進入艙體維護時，可由艙外控制啟動通風裝置進行排氣。排氣扇采用吸頂換氣扇安裝，將風扇緊鄰艙體短邊，以縮短排氣扇到出風口距離，提高排氣效率。排氣扇大小300×300，安裝孔尺寸245×245，排氣軟管直徑100mm，排氣扇出風口直徑100mm，外帶彎頭，端面百葉窗和鐵絲網。

從仿真結果可以看出在夏季高溫情況下若一臺空調故障時，艙內溫度仍在正常范圍內，但空調處于滿負荷的工作狀態下將會對空調的壽命造成影響，須盡快處理故障。

3.3 工程安裝

預制艙安裝方式為落地安裝。預制艙基礎采用大塊式基礎，基礎落在實土上，避免產生不均勻沉降。艙體地面和室外地面的高度不小于300mm，基礎露出室外地面的部分采用貼面磚或涂料裝飾。艙體和基礎采用現場焊接。

對地安裝時的安裝步驟如下：澆筑預制艙基礎——吊運預制艙到基礎上——將預制艙和基礎連接——安裝完成。

3.4 應用方案

結合青海黑嘴（多巴）110kv變電站預制艙式二次組合設備的技術特點，較常規智能變電站二次設備，有以下幾個方面的特點：

一是極大的減少二次設備的安裝調試時間。全站采用兩個40尺預制艙。其中交直流一體化電源與通信設備安裝于綜合預制艙；110kv保護測控設備、站控層設備、遠動及自動化設備安裝于間隔預制艙。兩個預制艙內設備均在同一廠家內完成設備安裝與調試。艙體運至施工現場安裝完成只需在艙內“即插即用”的綜合配線屏上完成預制光纜/電纜的連接即可。施工工期可由常規智能站的15天壓縮至1天。

二是減少了多個廠家之間的現場協調配合問題。預制艙內設備由一個的集成廠家在廠家內完成艙內設備安裝調試過程中的協調問題，預制艙運至施工現場后，由集成廠家統一完成與一次設備的連接與傳動。改變了過去多個廠家在施工現場安裝調試的雜亂局面。

三是減少現場接線及光纜/電纜的數量。預制艙內設備由一個廠家的集成安裝，可在統一規劃光纜/電纜的敷設。通過優化整合部分的光纜/電纜可由多根整合為一根，再加上“即插即用”設備的應用可減少現場光纜的熔接、接線工作量，同時減少全站光纜/電纜的用量。

四是減少土建施工的工作量。全站設兩個預制艙，取消二次設備室?？蓽p少變電站的占地面積，減少土建的工作量，進而壓縮了變電站的施工工期。

五是較好的適應高海拔地區的惡劣環境情況。通過預制艙墻體、屋頂及艙內暖通等設備的特殊設計，可滿足高海拔地區高寒、高紫外線等特殊環境條件。

4 結束語

青海黑嘴（多巴）110kv變電站作為預制裝配式變電站的試點工程，實現變電站內各電氣設備間信息共享和互操作，使二次設備功能集成在最少的平臺上，減少了控制室面積，并提高了測量精度和信號傳輸的可靠性，便于系統升級，減少了設備連接電纜數量、大幅度簡化二次接線，有利于節約環保，提高工程安全和工藝質量，降低了變電站建設的復雜性和成本，為后續的預制裝配式變電站積累實踐經驗。

參考文獻

[1]標準配送式智能變電站建設技術導則.