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预制舱式变电站设计及应用探索

发表时间：2020/11/9 来源：《基层建设》2020年第21期作者：田士侠

[导读] 摘要：预制舱式变电站是一种新型的变电站建设形式，这种建设形式具有着诸多的优势，适应现阶段国家资源节约以及友好型的社会建设要求，因此其逐渐在电网建设中得到了运用。

        山东泰开电力建设工程有限公司山东泰安 271000
        摘要：预制舱式变电站是一种新型的变电站建设形式，这种建设形式具有着诸多的优势，适应现阶段国家资源节约以及友好型的社会建设要求，因此其逐渐在电网建设中得到了运用。面对目前常规的变电站建设模式，预制舱式变电站能够有效的实现诸多建设难题和问题的解决，具有巨大的发展潜力和价值，而如何实现预制舱式变电站的设计与建造应用，就是本文主要研究的内容。
        关键词：预制舱；变电站设计；应用
        1预制舱式变电站的结构组成及优点
        1.1舱体结构及组成模块
        预制舱式变电站多为无人值守变电站，预制舱各模块外形类似集装箱，舱体主框架结构使用型钢和冷轧钢板进行一体式焊装，舱体外壳由内外两层厚冷轧钢板组成，内部填注保温材料，内衬防火消音材料层，按丙类一级耐火3h设计，舱体尺寸则由设备大小及排列方式决定。以某电气公司2018年研制的新一代110kV预制舱智能变电站为例，依照功能分区布置可将其分为6个主要模块(见表1)，图1为效果图。

        1.2预制舱式变电站建设优点
        预制舱式变电站具有如下特点：
        a)占地规模小。舱体与设备采用一体化设计与安装，预制舱尺寸紧凑，可有效减少占地面积。相对于传统变电站，预制舱式变电站占地面积和高度可减少20%～30%，空间占用率显著降低。
        b)模块布置灵活。依托于“立体建站”的布局方式，可根据地形的不同，对各模块进行灵活配置和布置。以地形复杂的山区为例，常规建站模式需铺整出足够的场地进行建站，而模块化平面布置方案则可采用一字型、L型等方案，竖向布置则可采用平铺型及叠装型等多种方案来适应场地需求。
        c)建造流程简化。预制舱式变电站建设将传统的整站建设过程简化为：土建施工与工厂化生产并行、公路运输、现场装配、验收投运4个阶段，改变了传统工序中土建，设备安装调试，一、二次联调的施工顺序，减少了工程步骤，大大缩短了变电站的建设周期。常规变电站与预制舱式变电站的建设流程分别如图2、图3所示。
        由图2、图3可知：预制舱式变电站的建设将一、二次设备的建设工作并行开展，预制舱式变电站在土建现场进行一次设备的安装建设时，二次设备同步在厂家内进行模块化的设计与安装，二次设备在厂家的建设工作完成后，采用预制舱体进行封装，然后运送至土建现场与一次设备直接对接，从而缩短了建设周期。

        2 预制舱式变电站的设计与建造应用
        2.1 舱体设计
        在预制舱式的变电站设计中，主要使用的是钢结构舱的类型，其具有较高的性价比，使用寿命也比较长。按照国家要求规范标准，预制舱二次设备一般选择Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型等类型钢结构。对舱体的尺寸设计中，要对舱内的二次设备数量、屏柜尺寸和维护通道等综合考虑来设计，一般Ⅰ型钢结构的舱体尺寸长、宽和高分别是6200mm、2800mm、3133mm；而Ⅱ型钢结构的舱体尺寸长、宽和高分别是9200mm、2800mm、3133mm；Ⅲ型钢结构的舱体尺寸长、宽和高分别是12200mm、2800mm、3133mm。在舱体设计中，按照最低三十年的年限考虑，要选择使用优质碳素的钢结构类型，且屈服的强度要超过235Mpa。同时，舱体一般不进行窗户的设计，主要借助风机和空调来通风，舱体框架和门板使用铰链实施连接，并将其在外壳内侧实施安装，做成暗铰链的形式。另外，舱门设计中，做好打开的方式要和位置确定，在舱门朝外开时，要求开启的角度要超过90°，且要求其从内和外都能够打开，避免出现锁死的情况，且操作人员能够在远程实现对舱门的开闭控制。
        2.2 照明设计
        在照明设计中，照明的方案要确保设备的运行以及维护人员具有良好安全性，且舱内具有良好运行的环境。由于国家电网要求预制舱体使用的年限要超过四十年，这就要求照明光源具有使用的周期长、环保节能、光照稳定和不易损坏等特点。在舱内照明灯源的选择中，一般使用白炽灯、LED灯和高压气体的光源灯类型，为了实现节能环保的效果，较多使用LED灯，若舱体尺寸使用Ⅲ型的话，则要求LED灯外形的尺寸是350/135/53mm，且灯具的高度是2280mm，间距约为5m。
        2.3 舱体防火消防设计
        在对舱体防火消防的设计中，主要按照建筑防火的设计规范实施设计，要求舱体的骨架是焊装一体化，舱体底部的架件要求型钢焊接，而门板、顶盖和壁板等使用厚2mm的双层型钢板，对内部选择聚氨酯泡沫，且预制舱的内板、顶杆和壁板燃烧的性能是难以燃烧体。在舱体运输到现场时，厂家要提供耐火试验的报告，并对检验的结果进行检查。
        2.4 舱体的密封和通风
        在对预制舱进行组装时，对舱体的密封通过硅橡胶或者是三元乙丙的材料进行密封条的制作，还要做好舱体的密封与自动排风间的矛盾，对排风也要进行多通防尘的处理，对防尘网要便于进行拆装与清洗。排风机要选择长寿命和高性能的轴流风机，风机的数量要达到排风与除湿要求。
        2.5 电缆接线设计
        舱内光缆的使用要求厂家定制，要求定制电缆的外壳防护达到IP65与IP67的要求，且在舱内进行一面连接柜的布置，便于舱内外的预制光缆实现即插即用的效果。舱内的二次设备要将设备舱当做单位，进行标准化光纤型配线柜的设置，来实现光缆和二次设备的连接。在舱体两端的底部位置；还要进行4个电缆进出线接口的设置，来实现舱体和太不的设备有效连接；在舱底部要进行专用铜排的敷设，并进行二次性等电位的接地网设计。
        2.6 屏柜布置的设计
        在屏柜布置的设计中，要按照屏柜数量进行布置方式的选择。要求舱内的屏柜或者安装的框架宽度是60cm，且舱内的屏柜要一排式实施排设，确保合理排列基础上，屏柜可以于舱体内的两侧靠前位置实施安装。舱内二次屏柜尺寸按照需求一般有两种规格类型，分别是2260/800/600mm以及2260/600/600mm，为了实现对空间最大化的利用，优先选用2260/600/ 600mm的规格。
        2.7 顶盖防漏和隔热保暖设计
        在预制舱的设计中，往往在顶盖部分出现漏雨情况，所以要做好顶盖的防漏设计。可以通过双保险防漏的设计方案，对顶盖面使用大板的折边处理，设计呈现出纵向接缝，尽可能的减少横向的接缝，后对纵向板和顶面板通过满焊实施连接，完成连接后进行防腐的处理，打造出整体的结构。在隔热保暖的设计中，对一组墙面可以通过内外两种的外形、尺寸相同门板构成，且每一个门板通过一金属板对四周进行折边，在内部产生半空框的结构，并在空框内进行岩棉等防火保温的材料填充。
        2.8 现场安装
        对预制舱设计和制造，都在工厂内实施统一性完成，然后向施工的现场进行运输，并和一次设备实施对接和安装。在预制舱的运输中，可以选择集装箱式的平板车，且对运输中车身的高度和宽度要进行考虑，工厂的起吊中，要通过吊车对舱体底部位置八个方位进行连接，便于稳定起吊。在土建的现场，要尽可能的避开高温、潮湿和易燃易爆等区域，要和负荷的中心以及电源侧尽量靠近，还要避开污源以及不要设置于污源风侧位置。
        结语
        变电器的建设在电力设施建设中尤为关键，传统变电站电气设备用房一般采用房建方案，送电间隔电气设备多为户外设备，占地面积大、施工工序复杂、施工周期长、建设成本高。而电气设备预制舱可以克服以上传统房建电气设备用房的缺点，给工程带来最大效益。综上所述，以上内容就是对变电站建设中电气设备预制舱的应用的论述。
        参考文献
        [1]彭朝钊,程凌飞,刘邦海,殷建刚,鲁万新.智能变电站预制舱式二次组合设备舱体环境控制优化研究[J].电力系统保护与控制,2017,45(19): 143-147.
        [2]田冬冬,吕大娥,周婵.变电站二次设备预制舱缆线敷设设计思考[J].低碳世界,2017(27):67-68.