智能變電站預制艙二次設備布置及走線方案優(yōu)化研究

金晶 鄭紫堯

摘要：根據(jù)“一體化設計、框架式裝配、功能區(qū)劃分”的模塊化設計理念，預制艙式二次組合設備采用了“一體化設計、分立式安裝”的機架式結(jié)構(gòu)，同時，機架式結(jié)構(gòu)采用“上光下電、環(huán)繞接線”的走線方案，將艙內(nèi)“O”型接線方式優(yōu)化為“U”型接線方式，對于進一步推廣二次設備預制艙在國家電網(wǎng)公司智能變電站模塊化建設中的應用具有重要意義。

關鍵詞：智能變電站;預制艙;機架式結(jié)構(gòu);走線方案

0 引言

隨著我國資源節(jié)約與環(huán)境友好型社會建設的逐步推進，變電站建設模式向減少土地占用、降低造價、縮短建設周期的方向發(fā)展。目前二次設備預制艙在國家電網(wǎng)公司智能變電站模塊化建設中得到了廣泛應用。二次設備預制艙相對于傳統(tǒng)變電站而言，具有施工周期短、減少現(xiàn)場工作量、生產(chǎn)環(huán)境良好等優(yōu)勢，但仍存在一些問題，如不同設備廠家間屏體的規(guī)格尺寸不統(tǒng)一，屏柜未實現(xiàn)標準化;二次設備按間隔組屏，屏柜內(nèi)空間利用率低，造成屏柜數(shù)量多，艙體尺寸大;艙內(nèi)二次設備空間狹小，不方便運維操作;未形成屏柜內(nèi)設備模塊化安裝，終遠期改擴建操作復雜，施工難度大。

本文針對二次設備組屏布置、線纜路徑、集中接線設計等方面，提出二次設備預制艙優(yōu)化方案。

1 “一體化設計、分立式安裝”機架式結(jié)構(gòu)

一體化機架式結(jié)構(gòu)是將常規(guī)預制艙中屏柜的各組成模件標準化、小型化、集約化，實現(xiàn)與艙體的一體化設計、安裝。一體化機架式結(jié)構(gòu)通過取消屏柜背板、采用緊湊型布置等優(yōu)化措施，優(yōu)化預制艙內(nèi)部空間，同時便于設備的通風散熱。

1.1? ? 基本裝配單元

機架采用多層次標準化設計，以片狀模塊為單元，裝配標準零件，通過帶有限位卡扣的安裝件與艙體底座槽鋼快速安裝固定。其片狀結(jié)構(gòu)及基本裝配件如圖1（a）所示。

1.2? ? 機架結(jié)構(gòu)組成方式

將基本裝配單元作為機架式結(jié)構(gòu)基礎及受力單元，2個片狀結(jié)構(gòu)與橫向連接件共同組成基本的單屏柜結(jié)構(gòu)。多個片狀構(gòu)件以共邊立柱形式進行組裝，形成艙內(nèi)機架式結(jié)構(gòu)，如圖1（b）所示。

1.3? ? 一體化框架與預制艙的固定

將片狀構(gòu)件后立柱與艙體每相隔固定距離采用螺栓連接。在框架后部橫梁與艙體連接處加設一根通長的角型鋼材，以增大框架與艙體的接觸面積。角型鋼材的一側(cè)與艙體采用螺栓壓接，另一側(cè)與橫梁連接。螺栓連接處進行防腐處理，避免一體化框架上頂板空調(diào)通風孔處由于長時間水汽凝結(jié)造成艙體腐蝕。

2 “上光下電、環(huán)繞接線”走線方式實現(xiàn)光電分離

2.1? ? “上光下電、環(huán)繞接線”走線方式

機架式結(jié)構(gòu)分為上、中、下三部分。上部為光纜走線區(qū)，高度150 mm;中部為設備區(qū)，高度1 900 mm，安裝空開、二次裝置、壓板等;下部為電纜走線區(qū)，高度150 mm。柜內(nèi)豎向走線槽盒左右布置，左面走光纜，右面走電纜，完全實現(xiàn)光纜、電纜隔離。機架式結(jié)構(gòu)采用帶散熱孔的玻璃門，既可避免設備誤碰或誤操作，又可擴大通風散熱面積。“上光下電、環(huán)繞接線”示意圖如圖2所示。

一體化機柜內(nèi)光、電纜走線如圖3所示，上部光纜走線區(qū)深度為200 mm，各間隔橫向貫通，間隔內(nèi)柜頂采用上翻式結(jié)構(gòu)，帶行程開關，柜頂上翻時可固定于設定的角度。頂板后部空間仍可作為空調(diào)引風入口，頂板后部與前部上翻式柜頂互不影響。下側(cè)電纜走線區(qū)蓋板采用下翻式結(jié)構(gòu)。同一列屏柜兩端增加200 mm光纜豎向走線間隔，采用單側(cè)開門設計方式。一體化機柜由于采用了光纜、電纜走線槽盒上下分置的方式，可從根本上實現(xiàn)光、電纜分離，同時，實際擴大了光纜及電纜的走線空間，便于施工及維護。

2.2? ? 艙內(nèi)“O”型接線優(yōu)化為“U”型接線

二次設備預制艙內(nèi)的線纜路徑走線方案為“O型”接線，其路徑如圖4所示，目的是避免兩列屏柜間聯(lián)系線纜集中于一側(cè)。結(jié)合Ⅲ型預制艙內(nèi)集中接線柜布置以及“上光下電”的行線方式，預制艙內(nèi)的“O型”接線可優(yōu)化為“U型”接線，僅在一個預制艙短邊側(cè)設置縱向連接槽盒。

以Ⅲ型艙為例，艙內(nèi)設置2個集中接線柜，艙內(nèi)行線方式如圖5所示。常規(guī)組屏方式下，2個集中接線柜均布置于預制艙長邊一側(cè)，線纜通過外部纜溝埋管接入。長邊另一側(cè)屏柜線纜必將需要在預制艙2個短邊通過縱向線槽進行敷設。除集中接線柜至各間隔屏柜的線纜外，預制艙內(nèi)2列屏柜間的聯(lián)絡線纜一般為各間隔至公用測控柜的報警信號、直流或UPS電源線以及組網(wǎng)網(wǎng)線。如果將集中接線柜分列布置，本側(cè)間隔與本側(cè)的集中接線柜連接，將大幅減少雙列屏柜之間的走線。因此，可減少一側(cè)的縱向連接槽盒，將預制艙內(nèi)線纜“O型”路徑優(yōu)化為“U型”路徑。

二次設備預制艙通過路徑優(yōu)化，運維人員在施工、檢修時僅需掀起單側(cè)頂端的2塊通道蓋板即可操作，避免了走廊通道處防靜電地板的反復拆卸損傷。基于此種接線方式，預制艙僅保留同列屏柜單側(cè)的豎向通道及縱向槽盒，能夠滿足艙內(nèi)光纜敷設要求。

3 結(jié)語

本文按照“一體化設計、框架式裝配、功能區(qū)劃分”的模塊化設計理念，提出了“一體化設計、分立式安裝”的預制艙二次設備機架式結(jié)構(gòu)，將常規(guī)預制艙中屏柜的各組成模件標準化、小型化、集約化，實現(xiàn)與艙體的一體化設計與安裝;同時，提出“上光下電、環(huán)繞接線”的走線方案，實現(xiàn)光電分離，擴大了光、電纜的走線空間;將艙內(nèi)“O”型接線方式優(yōu)化為“U”型接線方式，避免了運維、檢修過程中反復掀起防靜電地板對地板造成損傷，具有較強的實用性。

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