變電站預制艙組合設備的研究與應用

［摘 要］隨著社會經濟的發展，采用建筑結構的變電站很難適應現在新能源場站建設的趨勢及需求。如何采用智能化、集成化、模塊化的新技術方案改變傳統的建筑結構模式，縮短建設工期，已成為當前需要解決的問題。用預制艙組合設備變電站模式替代傳統變電站的房建工作，可大幅縮短土建施工周期。且其施工作業內容以吊裝、拼接為主，安全控制點得到簡化。此外，其大量電氣安裝、調試工作在出廠前已經完成，現場的工作量也大幅減少，可節約大量時間。文章針對預制艙組合設備在變電站中的應用進行研究，以期為變電站的進一步發展提供方法和參考。

［關鍵詞］變電站；預制艙；組合設備

［中圖分類號］TM315 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）02–0020–03

1 預制艙組合設備概述

預制艙組合設備由預制艙艙體及艙內輔助設施組成。一般在工廠內完成艙內設備設施的安裝、配線、調試等工作，并作為一個整體或分解部分運輸至工程現場。艙內根據需要配置消防、安防、暖通、照明、通信、智能輔助控制系統、集中配線架（艙）等輔助設施。預制艙按尺寸大致分類可分為Ι 型、Ⅱ型、Ⅲ 型， 尺寸（ 長× 寬× 高） 分別為6 200 mm×2 500 mm×3 133 mm、9 200 mm×2 500 mm×3 133 mm、12 200 mm×2 500 mm×3 133 mm。艙體底部設置線纜夾層，夾層內部安裝走線槽盒，上方安裝靜電地板。預制艙組合設備結構示意如圖1所示。

預制艙目前有鋼結構預制艙和玻纖復合材料預制艙兩種結構型式。鋼結構預制艙結構標準化程度高，電磁屏蔽性能好，輕質高強，但在國內西北等溫差較大的地方易產生凝露，降低設備絕緣，使用壽命較短。玻纖復合材料預制艙機械強度高，抗壓、抗沖擊力強，氣候適應性強，防凝露，可適應各種極端環境，使用壽命長達30～50 a。

2 預制艙組合設備的安裝

預制艙組合設備的安裝工序如下：施工準備→方案制訂→運輸通道平整、場地硬化處理→設備基礎檢查、整改、驗收→設備進場驗收→工器具、吊具、起重機進場組裝→設備試吊→設備正式吊裝就位并固定。

2.1 艙體吊裝

根據預制艙組合設備的重量選擇采用1 臺汽車起重機起吊，即設備上部由汽車起重機提升，吊裝索具經安全檢查合格并應符合吊裝受力要求。按設計布局的順序組合排列艙體，艙體出廠前，需要在各段艙體上標注艙體的排列順序，現場需按照此順序進行依次吊裝。在艙體進行吊裝時，要采用四吊點吊裝，保證艙體平穩起吊、平移。艙體重量較大或體積較大時，可采用兩部吊車同步起吊。吊裝示意如圖2 所示。

2.2 艙內設備連接并檢查

艙體吊裝就位后，將原內置于艙體拆分的部分電氣柜按規范要求恢復連接，并依次檢查電氣柜體是否保持出廠前的合格狀態。

（1）柜體的外觀、油漆完好無損，艙門無變形，柜體的安裝底角螺栓緊固。

（2）柜體的拼裝間隙、柜體接地牢靠并符合設計要求。

（3）柜內母排連接可靠，并用扭力扳手進行抽檢緊固件力矩。

（4）開關柜的開關小車機構推拉靈活。

（5）柜內一二次元器件完好無損。

（6）柜內二次接線正確并無松動。

（7）柜內無雜物、灰塵并保持清潔。

安裝艙內需要的附件，清理艙內衛生。將艙體拆分的部分電氣照明、通訊、消防等布線按規范要求恢復連接，接入臨時電源、網絡、水源，將預制艙投入試運行。

3 預制艙組合設備驗收相關要求及規范

（1）預制艙技術規范文件、預制艙現場拼接技術規范書。

（2）智能變電站技術導則、繼電保護故障信息處理系統技術規范、工程繼電保護應用模型、智能變電站繼電保護技術規范、輸變電設備狀態監測系統技術導則。

（3）智能變電站一體化監控系統建設技術規范。

（4）Q/GDW 11157—2014《預制艙式二次組合設備技術規范》。

（5）DL/T 5457—2012《變電站建筑結構設計技術規程》。

（6）GB 50009—2012《建筑結構荷載規范》。

（7）CECS 102：98《門式剛架輕鋼結構技術規程》。

（8）GB 50011—2010《建筑抗震設計規范》。

（9）GB 50016—2014《建筑設計防火規范》。

（10）SDG J56—1983《火力發電廠和變電站照明設計技術規定》。

（11）GB 50054—2011《低壓配電設計規范》。

（12）GB 50116—2013《火災自動報警系統設計規范》。

（13）GB 50034—2013《建筑照明設計標準》。

（14）GB 17945—2010《消防應急燈具》。

4 預制艙組合設備應用效益評估

某變電站采用了預制艙組合設備，用35 kV 配電預制艙、二次設備預制艙替代了原有的建筑物。其與傳統變電站相比具有如下優勢。

（1）電氣設備高度集成，實現模塊化，節約占地面積。

（2）工廠化加工，組裝與土建并行開展，縮短工期。

（3）全站設備集成供貨，降低用戶協調管理難度。

（4）二次接線實現預制，提高質量及效率。

（5）一、二次組合設備實現快速布署，可重復利用。

4.1 工程前期階段對比

在積極推進項目建設的過程中，預制艙建設方式靈活，而在作為工程建設基礎的征地環節上，預制艙建設方式更有其優越性，即預制艙可以在不建設常規混凝土建筑物的情況下完成變電站的建設，從而可以在占地困難的地區較快完成變電站建設。

4.2 建設工期對比

使用預制艙組合設備的變電站從初設到竣工整個建設周期明顯縮短（圖3），具體如下。

（1）整體設計時間節約1 個月。

（2）設備招標采購周期節約2 個月。

（3）施工總工期由6 個月縮短為4 個月。

（4）社會效益提升明顯，工廠化預制加工，現場整體就位，安全質量提升，節能、環境效益提升。

（5）節約占地面積約12%。

4.3 建設直接費用對比

以山西和順縣新建光伏場站220 kV 變電站為例，僅就布置于室內的設備采用建筑物和預制艙建設方式的費用情況作對比，預制艙組合設備變電站建設方式造價比傳統變電站建設方式造價高約30 萬元（主要原因是目前預制艙本體價格較高）。但采用預制艙組合設備變電站建設方案，不僅節約建設用地，同時預計將比傳統建筑物建設方案早投運3 個月左右，其新能源光伏電站提前投產收益十分明顯，增加的投入將會換來巨大的回報。

5 結束語

目前，預制艙組合設備已成熟并逐步形成規模化生產，采用預制艙組合設備布置變電站在建設周期、節約用地、保護環境、節約建筑施工成本等方面的項目綜合價值效果顯著。預制艙組合變電站建設，采用工廠預制化生產，現場建筑作業僅為設備及預制艙基礎，建筑土建工作量明顯減少，大幅降低了粉塵、噪聲、污水的排放，節能減排效益明顯提升，作業安全風險降低。工程建設質量得以進一步提升，有效提高了電力資源利用效率，具備巨大的應用潛力。

參考文獻

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