編制研究變電站通用設備推進設備通用互換

國家電網公司基建部 葛兆軍 李錫成 高克力 張強 郭艷霞 李鵬 和彥淼

一、項目背景

國家電網覆蓋地域廣闊，各地區設備選型受運行習慣、經濟發展水平等因素影響較大，全國范圍電氣設備制造廠商眾多，技術來源及工裝水平存在很大差異，變（配）電站設備型式繁多、訂貨周期長、備品備件通用性差、重復性設計工作多、設備生產制造成本高、運行維護困難等問題，制約了工程建設的進度和電網安全穩定運行，同時限制了我國裝備制造業技術創新。

為實施集約化管理，發揮集團化運作的規模優勢，提高電網工程的建設和管理效益，推進變電站設備通用互換，2006年以來，國家電網公司組織開展了輸變電工程通用設備研究編制工作，優化、歸并設備參數，規范電氣一次、二次、土建接口。建立滾動修編機制，根據技術進步和工程需求，不斷豐富完善，形成了國家電網公司系列化、標準化成果，涵蓋各電壓等級變電站、換流站，在國家電網公司系統推廣應用，在工程設計、招標采購、運行維護、電網安全、設備制造等方面發揮積極作用，為建設堅強智能電網奠定基礎。

二、詳細內容

（一）研究思路

通用設備是集約化管理、標準化建設的基礎性工作，其研究工作層次可劃分為：分析需求，收集參數；合理取值，規范參數；積極引導，集中參數；科技創新，專用參數。

1.分析需求，收集參數

廣泛了解智能電網運行現狀，收集現有運行設備參數，掌握分布情況，結合智能電網發展需求和設備制造水平，綜合開展設備參數需求分析與統計匯總。

2.合理取值，規范參數

通過對繁雜、離散的設備參數進行分析，立足工程建設，按照科學合理、符合需求的原則，優化取值范圍，使設備參數搭配合理，更加規范化與標準化。

3.積極引導，集中參數

經過科學論證，在規范的參數范圍內對參數進行相對集中(離散化)，引導并應用參數性能相對集中和統一的設備。

4.科技創新，專用參數

根據國家電網公司的系統規劃、工程建設實際需要，以及未來的發展，專門提出適合于國家電網公司需要的創新性設備及參數，形成性能優良、安裝方便、運行可靠的一系列智能變電站通用設備。

（二）研究范圍及內容

通過深入研究變電站各類設備電氣接口、二次接口及土建接口特征，綜合比較，協調統一，最大程度的規范一次設備的技術參數和標準接口。

通用設備主要內容包括關鍵參數索引表、適用條件說明、參數一覽表、電氣一次接口、電氣二次接口、土建接口等。

1.關鍵參數索引

按照工程中的關鍵參數對智能變電站一次設備進行劃分歸類，以簡要形式表示出每種設備的基本信息，明確該種類型的設備編號。以800kV氣體絕緣金屬封閉開關設備為例，其關鍵參數索引如表1。

2.參數一覽表

針對每種確定的設備型式，給出對應的設備詳細參數，特別是與電網運行相關的重要參數進行嚴格規范。

3.電氣接口

規范智能變電站一次設備的安裝要求，統一各類設備的安裝圖。以110kV氣體絕緣金屬封閉開關設備為例，通用電氣接口規范了間隔尺寸以及吊裝空間、開孔位置及大小、套管（電纜筒）布置定位、接地安裝方式等，如圖1。

4.二次接口

規范智能變電站一次設備的二次接口和智能化配置通用要求，統一各類設備的二次接線端子排和智能化配置。

5.土建接口

規范設備安裝基礎、安裝孔位置及大小，統一各類設備的基礎結構圖。以550kV氣體絕緣金屬封閉開關為例，其設備本體、套管及埋件基礎圖（以完整串“Z”字布置）如圖2。

三、特點和技術創新點

（一）特點

通用設備將各電壓等級設備根據主要參數進行種類歸并和參數優化，最大程度的規范技術參數和標準接口，改變了以往變電站設備參數分散、品種繁多、運行維護困難的狀況。其研究成果具有以下四個特點：

1.體現科學性、合理性和先進性

吸收了大量先進適用的科研成果，并組織召開了上百次各種形式專題調研、專家研討會議，代表了目前國內工程設計和技術經濟先進水平。

2.覆蓋面廣，適應性強

涵蓋了交流1000kV及以下各類變、配電工程及±800kV特高壓換流站電氣設備，能滿足國家電網公司系統絕大部分變工程建設需要。

3.實用性強，經濟、社會效益明顯

針對工程建設實際情況，可直接應用于具體工程建設，時間短、見效快。

4.減少設備種類，增強設備通用性

適當兼顧區域特點和運行習慣，進行經濟技術綜合分析，優先采用性能價格比高的技術和設備精簡設備種類，規范設備選型。

（二）創新點

通用設備工作在國內處于開拓性地位，全面科學、標準規范，使用方便，對工程設計、設備選型、安裝施工、產品制造具有指導意義。具體創新點體現在以下幾方面：

1.提出電氣設備“四統一”原則，推進設備通用互換

提出統一技術參數、統一電氣接口、統一二次接口、統一土建接口，有利于引導廠家統一電氣土建接口，實現相同運行條件下不同廠家同類設備通用互換。

2.注重通用互換和經濟適用的協調統一

對變電站電氣一次設備規范參數、接口標準進行優化、完善，形成系列化、標準化建設成果，研究成果充分考慮電網發展需要和設備制造水平。

3.接口要求達到施工圖深度

土建接口反映設備安裝尺寸等重要參數，滿足設備支架及基礎等土建設計要求；電氣接口明確設備安裝方式、安裝材料，滿足電氣設備安裝要求。

4.創新提出通用性強的設備編號方案

圖1　110kV戶內GIS布置圖

表1　800kV氣體絕緣金屬封閉開關設備關鍵參數索引

提出了通用性強、反映設備核心參數的設備編號方案，編號包括功能分類、技術條件、適用范圍等信息，全面反映出設備最主要性能特征參數，與生產廠家無關聯，通用性強，簡單易懂，可方便的應用于初步設計、招標采購等環節。

四、應用情況

為保證通用設備全面深化應用于工程設計、設備采購、施工、運行等環節，國家電網公司制定《國家電網公司輸變電工程通用設計通用設備管理辦法》，建立通用設備全過程應用管理機制，制定全過程應用大綱，明確各環節主體責任和工作要求，有效提高了通用設備應用的廣度、深度。

通用設備已廣泛應用于國家電網公司系統輸變電工程設計、招標、建設、運行各階段，主要體現在以下幾個方面。

1.可研及初步設計階段

參照通用設備的要求參數進行設備選型，形成設計方案，大大提高了設計成品質量和設計水平，同時，利于方案評審和確定，大大縮短了設計和評審周期。

2.設備選型階段

原則上設備選型應按照典型規范指導原則的要求，結合工程實際情況，在通用設備的參數系列中合理選用，否則應專題論證，并經批準后執行。

3.設備招投標階段

按照通用設備要求編制招投標技術文件，并根據安裝要求對設備安裝尺寸、標準接口等提出要求。

4.施工圖設計階段

按照設備的技術參數和標準接口繪制圖紙。通用設備中已有設備安裝基礎要求、尺寸和設備間的標準接口，可以提前開展施工圖設計，改變了設計模式，縮短了工程建設周期。

5.工程施工階段

各設計施工單位嚴格按照施工圖紙開展施工，安裝施工與典型規范、標準工藝一致。

6.變電站運行管理階段

通用設備經過合理優化，可以減少備品備件數量，減少物資儲備，有利于管理和維護。

7.對設備制造廠家的指導

制造廠按照通用設備要求生產設備，可減少設備制造商的重復設計和研發，而將更多精力投入到優化產品設計和提高制造水平上來。

圖2　550kV氣體絕緣金屬封閉開關設備本體、套管及埋件基礎圖（“Z”字布置）

五、經濟和社會效益

（一）經濟效益

研究編制通用設備，推進設備通用互換，其經濟效益主要體現在以下幾個方面：

1.減少設備廠商的重復設計和研發，降低設備制造加工成本，提高制造效率

表2以66～750kV變電站通用設備為例，給出了應用前后66～750kV變電站12類主要電氣設備種類及電氣接口數量，表中數據可以看出，設備種類減少了58%。

隨著電網規模的擴大，各制造單位的產品規格種類大幅減少而總的年供貨量均有不同程度的增加，從而有效地減少了設備廠家的重復設計，減少零部件種類。因此，通用設備規范參數使得設備種類減少，使得設備生產廠家設備及零部件種類相應減少，從而減少設備廠商的重復設計和研發，降低了設備制造加工成本。

2.規范安裝要求、安裝尺寸和二次標準接口，實現通用互換，提高建設效益

設備通用互換，能夠有效地減少設計人員在工程設計初期對不同設備廠商相關設備尺寸和安裝要求的依賴性，統一了電氣一次、二次接口以及土建接口的要求，在初設階段即可確定安裝接口參數，實現與施工圖設計的無縫鏈接，提前開展安裝和土建基礎施工圖設計，建設單位相應提前進場開展工作，使整個變電工程的設計、設備生產、工程建設等各方面效率得到了顯著提升，有效地縮短了工程建設周期，節約工程建設成本，從而產生較大的經濟效益。僅變電站的設計、設備安裝調試等方面，采用通用一、二次設備的工程，平均可以減少設計聯絡會5～6次，可以節約10%左右的工期。

表2　66～750kV變電站通用設備應用前后設備種類及電氣接口數量

3.減少設備種類和備品備件品種，便于運行管理，降低運行成本

通過合理優化、科學配置設備技術參數，推進設備通用互換，可以顯著地減少變電站內設備裝置的種類，利于后期運行維護。同時，變電站設備種類的減少以及設備的通用，可以大大降低變電站備品備件的數量，利于物資儲備倉庫的建設，從而降低運行維護的成本。

（二）社會效益

大力推廣變電站通用設備，是推進標準化建設的客觀需要；是發揮規模效應，提高變電站工程建設質量和管理效率的有效措施；是大力提高集成創新能力，促進資源節約型、環境友好型社會建設的重要體現。其社會效益主要體現在以下幾個方面：

1.提高電網整體技術水平，促進技術進步

通過輸變電工程通用設備引導設備廠家開展技術創新，提高設備技術含量，提高工程整體技術水平，推進技術的不斷進步。

2.提高電網安全穩定運行水平和電網運行整體效益

設備技術參數合理、配置科學，保障裝置的運行可靠性，提高電網安全穩定運行水平；減少備品備件數量，提高設備通用性，降低運營成本，減少因設備故障造成的停電時間，提高企業社會效益。

六、小結

研究編制變電站通用設備，推進設備通用互換，為建設、設計、施工、生產、運行和設備制造廠提供一個溝通交流的平臺，融合電力行業及設備制造行業先進技術，統一設備電氣接口、二次接口及土建接口，避免智能變電站設備型式繁多、訂貨周期長、備品備件通用性差、重復性設計工作多、設備生產制造成本高、運行維護困難等問題。

通用設備成果充分體現先進性、適用性，并實現向施工圖深度延伸。統一了國家電網公司輸變電工程設計技術理念和設計技術原則，貫徹實施集約化管理要求，統一建設標準，統一設備規范。改變了以往變電站設備參數分散、品種繁多的狀況，最大程度的實現了相同條件下同類設備的通用互換提高設備質量，加快建設進度，提高電網穩定運行水平。發揮規模優勢，符合全壽命周期最優理念提高電網企業和設備制造企業整體效益。