黄英琳
身份证号码：37010219910106**** 山东 济南 250017
摘要：智能电网的物理意义在于其自身以物理电网为基础，将现代较为发达的传感测量、通讯、信息、计算机以及控制技术和物理电网集成在一起，而组成的新型电网，我国智能电网以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调并架为基础形式，这种新型电网是电力行业目前发展的主要趋势，电网行业发展的新时代已经悄然开启。在智能电力系统中，变电站是非常关键的组成部分，而且其在电力系统起到的实际作用是不能被替代的。在现阶段，110kV 智能变电站的施工建设非常复杂，而且也需要在城市中进行大量的建设，这就导致建设的过程会受到大量因素和条件的影响，使建设的质量和效率都不高。因此，针对这种情况，就需要针对 110kV 智能变电站进行模块化设计，进而保证变电站的施工效率和质量符合相关建立标准，而且外观也符合城市整体形象的要求。
关键词：110kV 智能变电站；模块化；设计
在新时代下，在国家伟大复兴的步伐不断加快，人民对于美好生活的要求不断提高，经济社会发展对能源供应的依赖不断加大，电网作为经济发展的重要基础、先行保障，需要随着社会发展、科技进步而加快自身发展脚步、提质提速建设标准。模块化智能变电站是一种新的智能变电站建设模式，具有标准化设计、模块化组合、工厂化生产、集约化施工的特点，能全面提升电网工程的设计、建设和管理水平。模块化智能变电站遵循可靠性、适用性的原则，可大大提高变电站建设效率，实现设备采购、安装调试、生产运行等环节的有效衔接。本文介绍了沈荡110kV 变电站设计与建设中采用的装配式建构筑物、模块化电气二次设备、预制式光 / 电缆等关键技术。与传统建设方案相比，可缩短建设周期、降低人工成本，模块化智能变电站建设模式具有推广应用。
一、智能变电站
随着世界范围内市场化改革推进、数字化、经济化的快速发展、气候差异、科学技术的不断发展、环境要求日趋严格以及国际能源政策的调整，“环保、低碳、可持续发展”已成为世界各国能源策略的主题。我国幅员辽阔，能源中心和负荷中心在地理位置上的地点分布非常不均匀，且距离相差非常远，中国各地区经济一直持续快速发展，对电量供应的需求日益加大，导致中国电网对远距离、大容量输电的需求不断加大。可再生能源、分布式能源快速发展，传统的电力网络已然难以满足这些发展需求。智能电网是当今世界电力改革的新动向新趋势，拥有“清洁、安全、互动”的典型特征，已经上升到国家战略的重要部署。智能电网由发电、变电、输电、调度、配电、用电主要环节完成电网的智能化组成。其中变电站是变电环节的关键支撑点，是连接发电和用电的枢纽，是整个电网安全、可靠运行的重要组成部分，智能变电站以数字化变电站作为技术基础进行全面建设。
二、智能变电站模块化设计结构
现有预制舱模块化设备基本采用钢构房形式 , 尺寸应尽量典型化 , 形成标准系列。常规钢结构预制舱的舱体围护系统由内向外结构为轻钢骨架支撑的空气层、保温层、外墙板饰面层 , 通过有效的固定式安装 , 构筑集保温节能、防火、耐久、美观等性能为一体的优良系统。新型预制舱采用 GRC玻纤复合舱体结构 ,以耐碱玻璃纤维作增强材 , 硫铝酸盐低碱度水泥为胶结材并掺入适宜集料构成基材 , 具备一定的亲水性 , 使舱体自身成为一个具备一定环境调节能力的系统 , 可大大降低凝露发生的可能性材料易修复、可擦洗、维护及改装方便。预制舱底座框架采用符合国标的高强度槽钢整体焊接成型 , 底座框架采用优质钢材 , 强度高、耐候性好 , 底座采用焊接后整体热镀锌处理工艺 , 户外使用寿命超过 40 年。侧壁及顶盖与底框通过钢结构框架焊接连接 , 保证刚强度。舱体侧壁及顶盖内预埋一定密度的钢筋网 , 提升电磁屏蔽性能。对现有智能组件柜通过加装预制电缆连接器及附件来满足站内预制光电缆的要求。
三、智能变电站模块化设计技术要求
1、采用装配式建构筑物。变电站采用装配式建筑物、装配式围墙、装配式防火墙、成品混凝土基础、模块化通用基础等模块化建构筑物，建筑结构轻型化，工厂预制式，利用现场快速拼装工艺，变施工串联流程为并联流程，缩短变电站建设工期，使工程建设实现模块化、精细化。
2、光缆、电缆采用预制式。智能变电站电气二次系统现场接线较复杂、施工及调试工作量大，为优化二次回路接线，沈荡变电站电气一次设备与二次设备连接采用预制电缆，二次设备之间采用预制光缆标准化连接，减少了现场接线、调试工作量，提高了建设工艺质量和效率。变电站主变压器、GIS 本体与智能控制柜之间的二次控制电缆，采用预制电缆连接。全站采用预制光缆，取消柜内光纤配线架，二次设备室屏柜间光缆接线全部由集成商在工厂内完成，现场无需大量接线。1 号和 2 号主变压器保护屏内各配置 1 套集中光配箱，用于二次设备室内二次设备、二次设备室外部的集中连接和部分小室间光缆的转接，集中光配箱内部分成多个二次接线模块与外部集中接线，有序梳理光缆的接入与导出，实现功能模块与外部二次接线的即插即用。
3、电气二次设备模块化。传统变电站电气二次设备现场接线、调试工作量较大，制约工程的建设周期。模块化智能变电站将电气二次设备模块化，实现工厂内规模生产、集成调试、模块化配送，有效减少现场安装、接线、调试工作，提高建设质量、效率，缩短工程建设周期。变电站电气二次设备按照功能进行如下模块设置。（1）站控层设备模块：包括监控系统站控层设备、调度数据网络设备、二次系统安全防护设备等。（2）主变压器间隔层设备模块：包括主变压器保护装置、主变压器测控装置、电能表等。（3）110kV 间隔设备模块：包括 110kV 线路保护测控集成装置、110kV 母线保护、电能表、110kV 公用测控装置与交换机等。（4）通信设备模块：包括光纤系统通信设备、站内通信设备等。（5）一体化电源系统模块：包括站用交流电源、直流电源、交流不间断电源（UPS）、直流变换电源、蓄电池等。（6）其他公用设备模块：包括公用测控装置、时钟同步系统、电能量计量系统、故障录波装置、网络记录分析装置、辅助控制系统、火灾报警系统等。变电站二次设备模块采用预制式智能控制柜布置方式。将站控层设备模块、主变压器间隔层设备模块、通信设备模块、一体化电源系统模块与公用设备模块等布置于装配式建筑内的二次设备室；110kV 间隔层及过程层设备按间隔配置，就地下放于预制式智能控制柜内。
4、主变压器低压侧引线采用预制式全绝缘管母线。由于主变压器低压侧额定电流较大，传统的矩形母线在技术和结构上都很难满足发热和电动力的要求，矩形母线通常使用热缩套来实现绝缘，而热缩套存在容易发热老化的问题。且矩形母线现场安装较繁琐，安装施工不方便，安装周期较长，人工成本较高。同时矩形母线还存在运行安全风险的问题，容易由于小动物造成相间短路引起主变压器跳闸事故。固体全绝缘管母线有载流量大、集肤效应低、功率损失小等优点，且采用工厂预制式加工、现场直接安装的方式。因此，智能变电站可以在主变压器低压侧引线采用预制式全绝缘管母线，从而实现主变压器低压侧导体全绝缘化，外形美观，安装方便，运行可靠性高，并可节约人力成本、提高工艺水平、有效缩短施工周期。
目前，城市智能变电站建设应基于模块化设计理念，电气设备采用模块化集中式因地制宜布置，采用的装配式建构筑物、模块化电气二次设备、预制式光 / 电缆等，使变电站实现设备模块化、功能集成化、结构装配化等智能化运行和标准化建设水平。
参考文献：
[1] 刘照球，李云贵. 建筑信息模型的发展及其在设计中的应用[J]. 计算机辅助工程，2019（8）：12.
[2] 刘占省，赵雪峰，周 君. BIM 技术概论[M]. 北 京：中国建筑工业出版社，2019.
[3] 宋丽娜，崔晓优. 模块化在智能变电站的应用[J]. 电子技术与软件工程，2018（1）：86-87.