標準配送式智能變電站技術研究

張前 楊震

摘 要：標準配送式智能變電站是新一代智能變電站技術發展的主要方向，其將實現“標準化設計、工廠化加工、裝配式建設”的目的，全面提高工程建設質量和效率，降低全壽命周期成本。文章對這五項標準配送式智能變電站試點工程中應用的主要技術方案進行研究，并對工程的經濟技術指標進行分析，提出標準配送式變電站技術的發展方向。

關鍵詞：標準配送；智能變電站；標準化；裝配

引言

2009年國家電網啟動第一批智能變電站試點工程的建設，經過5年的探索和研究，智能變電站技術在原理研究、設備研制、設計優化和標準制定等方面取得了許多成果，并基本確定了新一代智能變電站的發展方向[1-4]。標準配送式智能變電站正是新一代智能變電站的發展方向之一。標準配送式智能變電站的主要技術特征是標準化設計和模塊化建設，形成電氣一次、二次、土建各專業標準化技術方案，實現“標準化設計、工廠化加工、裝配式建設”的目的，全面提高工程建設質量和效率，降低全壽命周期成本。2013年6月，國家電網公司的首批五項標準配送式變電站試點工程已經相繼建成投產，文章對這五項試點工程中應用的主要技術方案進行研究，并對工程的經濟技術指標進行分析，提出標準配送式變電站技術的發展方向。

1 技術方案

標準配送式智能變電站的主要技術特征是標準化設計和模塊化建設。標準化設計的主要技術表現形式為：應用通用設計和通用設備進行電氣主接線設計、電氣總平面布置以及設備選擇；一次設備與二次設備、二次設備間接線標準化，采用預制光纜、預制電纜，實現“即插即用”；建、構筑物應用裝配結構，結構件采用工廠預制，實現標準化，統一建筑結構、材料、模數，規范圍墻、防火墻、電纜溝等構筑物類型，應用通用設備基礎，應用標準化定型鋼模。模塊化建設的主要技術表現形式為：電氣一次設備高度集成測量、控制、狀態監測等智能化功能，監控、保護、通信等二次設備全部集成布置于預制艙，一、二次集成設備最大程度實現工廠內規模生產、集成調試、模塊化配送，有效減少現場安裝、接線、調試工作，提高建設質量和效率；建、構筑物采用工廠化預制、機械化現場裝配，減少現場“濕作業”，減少勞動力投入，實現環保施工，提高施工效率；基礎采用標準化定型鋼模澆制混凝土，提高成品工藝水平。

（1）一二次設備高度集成。一次設備本體配置傳感器、智能組件，集成就地測量、控制、保護、狀態監測等智能化功能。智能終端、合并單元、狀態監測單元就地布置間隔內，與匯控柜整合形成智能組件柜。廠內完成接線、調試，現場整體安裝。10kV、35kV采用“預制艙式配電裝置”，10kV、35kV開關柜分別布置于各自預制艙內，艙內設置安防、消防、暖通、照明、接地等設施，整艙運輸、現場拼接。

（2）預制艙式二次組合設備。采用預制艙式二次組合設備，實現二次設備整體采購，根據統一功能要求和技術規范，集成商承擔全站二次設備配置、調試、運輸、安裝等工作。預制艙內布置二次設備屏柜、交直流配電系統、通信設備，設置安防、消防、視頻監控，配置暖通、照明、接地設施，二次設備在工廠內完成安裝、接線、集成調試等工作。預制艙整艙運輸配送，現場整體吊裝、就位。預制艙式二次組合設備大大減少不同二次廠家之間現場技術協調，提高了二次系統整體性能，縮短了建設周期。

（3）二次接線即插即用。采用預制光纜、預制電纜，實現一次設備與二次設備、二次設備間光纜、電纜標準化連接，二次連接“即插即用”，提高了二次線纜施工的工藝質量和建設效率。

預制光纜、電纜由統一標準的連接器插座和插頭、線纜、熱縮管等構成。插座側固定于屏柜與設備連接；插頭側連接線纜，按照定制長度工廠預制，現場插接。變電站二次回路采用標準化設計，跨房間、跨場地不同屏柜間二次裝置連接采用預制光纜，一次設備本體機構箱至匯控柜間的控制電纜采用預制電纜，接線快捷、準確。

（4）裝配式建構筑物。a.裝配式建筑物。建筑物采用標準配送式結構，統一建筑結構、模數、柱距、層高、跨度等，形成標準化預制件，工廠加工、現場整體安裝，0米層以上建構筑物全面實現裝配化。建筑物主體一般采用輕型門式鋼架結構或鋼框架結構，外墻、內墻、屋面板等維護結構采用裝配式墻體，建筑墻板開展模塊化、精益化設計，在工廠內預留孔洞，完成各類埋管、接地件、配電箱、插座等安裝定位?，F場無需開孔埋管，實現建筑物各類管線全部暗敷。b.裝配式防火墻、圍墻。圍墻、防火墻采用裝配式組合墻板體系，預制混凝土柱插接預制墻板型式，墻板工廠預制，運抵現場后采用插接安裝。c.裝配式構架。設備支架由設備廠家配送支架柱，現場安裝的方式，與基礎采用地腳螺栓連接，其方便施工及安裝，減少混凝土基礎杯底找平和二次灌漿施工環節，縮短工程周期。構架梁采用三角形格構式桁架結構，三角形格構式桁架梁分為鋼管格構式和角鋼格構式，鋼管格構式鋼梁弦桿拼接接頭采用法蘭連接；角鋼格構式鋼梁弦桿拼接接頭采用螺栓連接。梁腹桿可以采用焊接和螺栓連接。

2 試點工程的經濟技術分析

2.1 大幅減小變電站占地面積。試點工程圍墻內占地面積減少10～25%、建筑面積減少15～30%。

2.2 大幅提高工程建設效率。標準配送式智能變電站的工程設計、工廠加工、土建施工、安裝調試等環節有效銜接，實現全過程精益化管理。試點工程建設周期較常規變電站減少約60%，土建施工、電氣安裝、現場調試時間較常規變電站縮短約50～60%。

2.3 有效降低全壽命周期成本。與常規變電站工程相比，標準配送式智能變電站減少了占地面積、建筑面積、二次設備數量、施工安裝工作量，現階段由于建構筑物預制件尚未大規模工廠化生產，建筑工程費用有所增加，初期建設成本較常規變電站高約1.5～5%。標準配送式智能變電站建設大幅縮短建設周期，220kV變電站可提前9～10個月、110千伏變電站提前6～7個月取得經濟效益，經LCC成本測算，全壽命周期較常規變電站降低5～10%。

3 發展方向

經過首批五項標準配送式智能變電站的技術經驗積累之后，標準配送式智能變電站技術的發展方向是：第一、電壓等級向330kV和500kV發展；第二、裝配式建筑物向多層結構發展；第三、智能化變電站集成更多的高級應用功能，包括：故障綜合分析、智能告警、遠方不停電修改及核查定值，實現自動化系統信息一體化、模型標準化。

4 結束語

目前，標準配送式智能變電站還處于起步階段，隨著首批試點工程的實施，其在工程建設中的優勢已經突顯：占地少、效率高、功能集約、信息集成。隨著其在關鍵技術、設備制造和功能應用等方面的不斷提高，標準配送式智能變電站在投資、占地、環保、建設效率和智能應用等方面還有很大的提升空間，其必將是新一代智能變電站的典型發展方向。

參考文獻

[1]國家電網公司.智能變電站試點工程評價報告[R].北京：國家電網公司，2011.

[2]國家電網公司.Q/GDW383-2009.智能變電站技術導則[S].北京：中國電力出版社，2011.

[3]國家電網公司.國家電網公司輸變電工程通用設計：110（66）～750kV智能變電站部分（2011年版）[M].北京：中國電力出版社，2010.

[4]宋璇坤，李敬如，肖智宏，等.新一代智能變電站整體設計方案[J].電力建設，2012，33（11）：1-6.

作者簡介：張前（1985，10-），男，內蒙古鄂爾多斯人，畢業于東南大學，碩士，工程師，主要從事變電站電氣一次設計。