郭云蔚，陈玥晨
四川电力设计咨询有限责任公司 四川 成都 610000
摘要：预装式变电站，俗称为模块化变电站，它的各个功能模块在工程中提前预制完成，并分别进行调试，很大程度上减少现场安装、调试的时间，并节省大量的土建工程量，可以大幅缩短工程建设周期。近年来，随着模块化技术的不断成熟，以及国网公司对模块化变电站的大力推进，越来越多的新建变电站开始采用预装式变电站。通常一次设备跟随厂家出厂配置预制舱，相对较为独立，而二次设备的供货厂家较为分散，且二次设备的数量较多，故针对二次设备的布置及设计开展研究
关键词：预装式变电站；预装式变电站二次设备
目前预装式变电站没有完整国家标准和行业标准，需要借助国家电网公司的通用设计《110（66）kV智能变电站模块化建设（2015年版）》为基础，结合已建成的预装式变电站进行研究。
1 二次设备的功能集成及模块化设计
在工程中采用预装式变电站安装时，电气二次设计主要关注二次功能的集成、屏柜的数量、安装的方式、电缆及光缆的连接方式以及调试、运行工作量。通过考虑对二次设备进行模块化的生产，在预制舱工厂内实现对二次设备的生产、调试，有效缩短安装工期和现场调试周期。其模块可配置为：
（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）出线间隔设备模块：包括出线保护测控集成装置、母线保护、电能表、线路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、火灾报警系统等。
（7）新能源模块：包括风（光）功率预测系统，风（光）监控系统等。
考虑优化模块化变电站的设计时，功能集成是一个重要的组成部分，因为功能集成后会减少开关柜的数量，从而减小预制舱的尺寸，但是由于功能集成，屏柜的尺寸可能会增大，从而可能会增加预制舱的高度等尺寸。若对二次设备进行功能集成，较为可行的集成方案有以下几种：
（1）预装式变电站线路出线、分段(（桥)）均采用保护、测控、计量、智能终端、合并单元多合一装置。
（2）主变配置主、后、本体、一体化的电量及非电量保护。
（3）取消常规电子式电能表，实现测控装置集成计量功能。
（4）当采用保护、测控、计量、智能终端、合并单元多合一装置时，可配置一套控制装置，实现母线保护、全站备自投、低频低压减载等自动控制功能。
（5）故障录波与网络记录分析集成。
（6）保护及故障信息系统子站不配置独立装置。保护装置信息由Ⅰ区监控主机接收后存储在Ⅰ区。故障录波器信息由Ⅱ区通信网关机( 综合应用服务器) 接收后存储在Ⅱ区。
2 二次设备的屏柜布置方式
在布置二次屏柜时，应将二次屏柜按照功能紧凑布置。
在实际的生产中，可采用以下几种方式：
（1）屏柜采用柜后接线方式，考虑到预制舱面板的可拆除性，可以不考虑屏后检修维护的位置，若要进行检修维护仅需将预制舱面板拆除即可。
（2）屏柜采用柜后接线形式，但是选用可旋转的屏柜基础，通过旋转屏柜达到检修维护的目的。但这种做法对屏柜基础要求较高，在屏柜与屏柜还应保留旋转空间，这样会导致屏柜间有缝隙，预制舱尺寸可能会增大。
（3）屏柜采用前接线、前显示装置，双列靠预制舱壁布置，屏正面开门，屏后面不开门。为实现不同厂家设备在柜内能通用化、模块化的安装，各厂家“前接线、前显示”式二次装置安装固定及装置前面板( 液晶面板) 位置统一。
3 二次设备的安装及接线方式
预装式变电站中，二次设备多采用预装式安装方式，屏柜整体配置均采用一体化屏柜固定及预制线缆储纤功能，柜内装置一次上齐并按远期规模预留安装位置，通过屏间侧壁开孔，完成屏柜间的内部走线，以减少现场安装接线的工作量。
3.1模块柜即插式安装方案
（1）屏柜拼接方式。模块化屏柜包括顶盖组件、侧门组件、前门组件、后门组合和框架组合。屏柜采用框架结构，屏间采用“即插式”可插拔接口。五大组件均为可拆卸式，均拥有插拔接口。
（2）柜－线缆室拼接方案。屏柜本体与线缆室采用螺栓固定，从机柜内侧直接固定到滑动的插入螺母，不再需要紧锁螺母。
（3）屏柜与一次设备标准化连接。该站二次组合设备内及与各一次设备间，采用航空插头实现电气设备本体与汇控柜间的标准化连接，采用预制光缆等“即插即用”连接方式替代现场熔接，减少现场接线、调试工作量。
3.2模块柜内线缆连接方案
常规二次设备室屏柜内的控制、动力、通信、远动等电缆、光缆、光纤（以下简称线缆）一般通过屏后走线槽从屏柜下方出线与室内其它柜体或室外柜体中一、二次设备连接。同时，屏柜内设备数量差异较大，导致屏柜内电缆疏密不一，空间无法得到有效利用。采用组合式二次设备柜后，将柜体模块化，集中功能相近的二次设备，同时在柜体下方布置线缆室，供电缆集中走线用。线缆室位于模块柜下方，与柜体材质相同，高度不少于300mm，可供光缆、电缆走线用。
（1）柜内走线。通过一体化底座完成屏柜固定及预制线缆储纤功能，即二次设备柜内走线采用设备—线缆室—设备的方式。二次设备室采用活动地板，可在活动地板下空间内盘光缆或尾缆，实现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线缆的转接，、线缆室内部分成多个二次接线模块与外部集中接线，有序梳理线缆的接入与导出，实现功能模块与外部二次接线的即插即用。生产厂家通过在屏间侧壁开孔，在厂内完成模块内部走线，从而避免电缆沟或架空地板敷设，减少现场安装接线。
（2）柜外走线。模块柜外走线采用柜内设备—线缆室—线缆配线架—电缆沟或架空地板—柜外设备。柜内设备—线缆室—线缆配线架部分的配线由生产厂家在场内完成；线缆配线架—电缆沟或架空地板—柜外设备由现场施工单位完成。
（3）采用组合柜，利用线缆室走线有以下特点：强化功能分区，将线缆连接形式具体化；集中走线易于排查功能区内外的线缆故障；本期内部接线完全预制，变电站扩建时无需移动设备，在线缆配线架上即可完成与外部设备的连接。
（4）模块柜组合二次设备的即插即用方案，各模块间及与各一次设备间采用航空插头实现电气设备本体与汇控柜的标准化连接，采用预制光缆等“即插即用”连接方式替代现场熔接，减少了现场接线、调试工作量，最终实现了一次设备与二次设备以及二次设备间的标准化连接。
4 结语及建议
综上所述，预装式变电站的电气二次设计中，可以通过模块化设计进行功能集成，在预制舱厂家内完成调试接线等工作，减少现场施工量调试量，加快变电站建设进度，提高工程质量，预装式变电站适用范围非常广泛，特别是针对工期紧张的新能源项目，对缩短工期有立竿见影的效果。
发《中国建设信息化》2021年8期