结合电站更新改造项目探讨建设方在优化设计中的重要作用

齐颂

摘 要：通过结合在海港保税区1#35 kV变电站更新改造项目中，建设方依据项目需求、实际条件和长期运行经验，在设计阶段积极参与优化设计，提出大量的建设性意见，并取得明显实效的实例，指出在整个项目初期的设计阶段，建设方应明确项目需求，积极参与设计方案的优化，这样不仅能更好地控制项目的建设和投资，还能降低整个项目的费用。

关键词：变电站；优化设计；全寿命周期；经济效益

中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）19-0010-02

设计阶段是整个项目建设的关键环节之一。从方案的初步设计到设计施工图，设计阶段决定了项目建设投资额度的70%～90%.设计阶段最主要的工作就是优化设计，它是以最优化理论为基础，在满足给定的各种约束条件下，从多种设计方案中选择最佳方案的设计方法。通过优化设计发掘最佳设计方案，其最终目的是使项目的全寿命周期费用降至最低、经济效益最大化。

虽然设计人员是设计工作和优化设计的主要承担者，但是，这并不意味着可忽略建设方在优化设计中的作用，有时，建设方可起到决定性的作用。本文提到的建设方可能是投资建设与使用合一的一方，也可能是只负责投资建设的一方。无论是哪种情况，建设方都应充分了解项目，甚至要从使用者的角度考虑项目建设，关注项目的全寿命周期费用，这对建设方提出了更高的要求。

1 项目概况

1.1 改造电站的具体情况

海港保税区1#35 kV变电站于1995年建成投运，装机容量为3台12 500 kVA主变压器，采用2台主变运行、1台主变热备用的运行方式。随着海港保税区电力用户的不断增加，用电负荷不断加大，1#35 kV变电站已经无法满足区域供电的需要。同时，海港热源厂热电联产项目的建设也需要在1#35 kV变电站35 kV侧并网发电。因此，1#35 kV变电站的更新改造项目势在必行。该项目在尽可能地利用原有设备、尽量减少土建改造的基础上完成了更新改造。在设计过程中，不仅要考虑现场条件有限的问题，还要尽量满足各个相关方的不同要求。比如，用户要求尽量缩短停电时间、运行部门要求设备具有较高的可靠性、检修部门要求维修方便、营销部门要求尽可能地不影响供电量、热源厂要求项目尽快竣工以便具备并网条件等，这些要求都使建设方面临着更具难度的挑战。在此情况下，建设方不但要与设计人员积极配合，尽快完成设计任务，更要对设计方案提出建设性意见，使其不断优化，保证满足相关方的不同要求。

1.2 建设方在改造项目优化设计中的作用

在新建项目中，因限制条件相对较少，设计人员可根据以往大量相近项目的设计经验和数据制订设计方案，优化设计工作也主要由设计人员完成，建设方提出的较多的要求是设计任务书等指导性意见。此次更新改造项目的设计工作受现场条件的限制较多，且建设方具有一定的运行经验，在优化设计上能提出更多的建设性意见。

2 建设方在方案设计阶段的优化设计

2.1 电站更新改造项目方案设计中的问题

海港保税区1#35 kV变电站原有3台12 500 kVA的主变压器，建设方计划新装3台20 000 kVA的主变压器。在主变实际选型时，设计人员要使用与原主变相同的户外油浸主变，但这样容量会增加60%，主变质量也会随之增加约65%. 因此，必须提供原有的土建资料以便进行承重校核。如果无法通过校核，则只能在干式主变与大规模土建改造之间进行选择。如果使用户内干式主变，则因重量相近而无需校核，可尽快开展设计，但造价将有所提高。

2.2 建设方的优化设计

建设方比较了两种选择：油浸主变价格合理，但需要查找相关资料，找到资料后，如果不能通过校核，则还需要选择干式主变，这样会延长工期；干式主变价格较贵，项目设计速度较快，但因其具有电压高、裸露带电部位多等特点，使干式主变对安全运行的条件要求苛刻，且原有的主变室为半开放式，顶部的散热百叶窗、底部的进气百叶窗和集油池直接与室外相连，如果封闭效果不好，则可能因灰尘过多而导致高压放电，进而造成主变停运。如果维护过于频繁，必然会导致停电时间过长、供电量减少，最终使公司效益受损。经综合考虑后，最终决定优先选择油浸主变。建设方组织工作人员多方查找了原始资料，在区档案馆取得了竣工图的复印件，设计人员依此进行了承重校核计算，油浸主变顺利通过了校核。在主变选择上，共节省了项目资金300多万元，并提高了后期运行的安全性。

2.3 建设方优化设计中应注意的问题

建设方应对方案设计阶段的优化设计予以高度重视。具体分为以下四方面：①该阶段的设计对项目建设投资和项目运行期的效益影响最大，应尽量通过多方案对比的方式开展优化设计。②对于优化设计方案，不仅要从项目建设期的角度考虑，更应从项目全寿命周期的角度考虑。③建设方应安排适当的优化设计时间，以便建设方与设计人员充分沟通，而不是一味地缩短设计周期。④建设方应该尽可能地收集项目的相关资料，准备的越充分，优化设计的时间就越短，做出的选择也就越科学。

3 建设方在初步设计阶段的优化设计

3.1 电站更新改造项目初步设计中的问题

3.1.1 10 kV开关柜的排列问题

海港保税区1#35 kV变电站原先采用2台主变运行、1台主变热备用的运行方式，这种运行方式只有2台主变可以供电，第三台主变只能提高供电的可靠性，这样会导致整个电站主变的利用率偏低。建设方计划利用此次更新改造的机会，将主变运行方式变更为3台主变运行，并互为备用的运行方式。这就需要增加10 kV开关柜的数量，由原来的33面增加到40面。大部分开关柜接有电缆，而10 kV设备间每隔一段距离筑有承重梁，导致承重梁位置的开关柜无法安装出线电缆。设计人员建议在开关柜与承重梁有冲突的位置加装无出线母线过渡柜，以解决此问题。该方案相当于增加了开关柜的总长度，且会导致柜面不一致，严重影响了站容站貌，不利于标准站的建设。建设方又咨询了多家设备生产厂家，厂家提出，可用改变柜宽的方式解决该问题。虽然厂家的方案解决了柜面问题，但是，造成了相同技术参数设备具有两种不同的宽度、设备之间互换性明显下降和备品、备件大幅增加的情况。

3.1.2 原有10 kV开关柜的使用问题

海港保税区1#35 kV变电站原有33面10 kV开关柜，这些开关柜是全部更新还是部分更新？如果采取部分更新，则哪些留用，哪些拆除？这些问题必须由建设方提出意见。运行部门认为，原有开关柜的保护三遥系统陈旧，且接线复杂，如果不更新，而是拆除后再安装，不仅会导致施工难度较大，还会给今后的运行埋下隐患，因此建议全部更新。上述方案不但要投入500多万元的更新费用，而且全部废弃原有设备的方法违背了尽量留用原有设备的初衷。

3.1.3 主变问题

新主变因增加了容量，导致体积明显增大，而主变室的存放空间有限。设计人员与建设方咨询了多个主变制造厂家，其标准产品的外廓尺寸都不能满足现有主变室的要求，均需对主变室进行土建改造。

3.2 建设方的优化设计方案

3.2.1 10 kV开关柜的排列方案

建设方进行了现场勘察，结果发现，原先的两个解决方案都无法实现，因为随着10 kV开关柜总长度的增加，出线电缆与一层的试验设备之间会相互影响，必须拆除现有的试验设备间才能满足出线电缆的安装要求。建设方仔细比较后认为，不延长开关柜最符合现有条件，也最有利于今后电站的运行。因此，建设方的技术人员利用CAD技术，并根据现场测量数据绘制了包括承重梁宽度、位置的10 kV设备间平面图，又根据现有设备的图纸绘制了10 kV设备平面图，将2套图纸的中线重合，再将设备图分别向左、右每10 cm移动一次，最终找到一个合适的位置。开关柜安设在该位置既不影响试验设备，也使出线电缆与承重梁互不影响。

3.2.2 原有10 kV开关柜的使用方案

建设方认为，不用更新整个开关柜，只需要更新老化最为严重的低压部分即可，此方案得到了运行部门的认可。在上述方案中，除了5面开关柜因主变增容不能使用而全部更新外，其余28面开关柜在更新低压部分后全部继续使用。此项优化设计为该项目节约了150多万元。

3.2.3 主变改造方案

建设方经过与主变制造厂的技术人员深入沟通后发现，厂家可通过优化设计，制造出满足现有空间要求的主变，但这会增加厂家的前期工作，一旦其没有中标，就会蒙受经济损失。因此，建设方一方面要求设计人员按照现有空间完成初步设计；另一方面，通知厂家应严格按照初步设计生产变压器，这样有利于其在招标中获得较高的专项技术评分。

3.3 初步设计中建设方应注意的问题

初步设计的承前启后作用在设计阶段非常重要，前期优化设计的成果要在这一阶段得到充分体现，大量与建设和运行相关的实际问题也要在这一阶段解决，以便为今后的工作打好基础。建设方不但要从项目建设的角度思考问题，也要从后期运行的角度思考问题，尊重不同的意见，努力使所有问题得到圆满解决。在优化设计中，建设方如果能借助一些新技术，就可以又快、又好地解决一些看似复杂的问题。在设备所占比例较高的项目中，建设方更应与设计人员充分沟通，为即将到来的设备招标做好准备。

4 建设方在施工阶段的优化设计

4.1 电站更新改造项目中的问题

电站的更新改造在该阶段遇到的主要问题是保证工期与尽量减少停电时间之间的矛盾。如何合理安排施工进度，使电站施工对正常供电的影响降至最低是迫切需要解决的问题。一般情况下，施工中应全站停电，待施工结束后恢复送电，这段时间最快也需要30 d，无论是电力用户，还是电力公司，都无法承受停电带来的损失。因此，必须合理优化施工进度，在工期允许的条件下，尽量缩短停电时间。

4.2 建设方的优化设计

建设方经过与设计、监理、施工和设备供应商的多次沟通，决定将整个工程分四部分实施，即先进行10 kV改造施工，然后分3次完成3组35 kV开关柜和与之相连的主变施工。在此方案中，除第一阶段可能造成用户停电外，其他三个阶段因同时至少有2台主变运行而不会造成用户停电。在第一阶段中，对现有的2段母线进行分别施工，并采取一段施工，另一段正常供电的方式，这样仅在电源切换过程中影响用户用电。同时，督促10 kV设备供应商加快生产，并在第一阶段的设备到齐后立即开始施工，以尽量减少分段施工对工期的影响。此外，在项目实施中，建设方还根据设备的到货期将施工调整到了国庆假期，这样使施工对用户和电力公司造成的影响降到了最低。

4.3 施工阶段中建设方应注意的问题

项目施工图的优化设计往往是在施工阶段完成的，建设方应促使施工方和监理方也参与到优化设计工作中，使项目建设的安全、质量、成本和工期等方面都能得以优化。

5 结束语

设计阶段对项目投资的影响最大，优化设计作为项目设计中非常重要的组成部分，在整个项目中必不可少。优化设计不仅是设计方的工作，更是建设方的责任。建设方积极参与优化设计，与项目各相关方充分、深入地沟通，有利于项目投资的控制，也有利于项目各相关方积极参与优化设计，更有利于整个项目的顺利竣工。建设方不能只注重项目建设阶段的优化，更要从项目全寿命周期管理的角度优化。此外，如果建设方能借助高新技术，则可以产生事半功倍的效果。虽然建设方参与优化设计工作有利于项目的顺利完成，但也对建设方提出了更高的专业要求和素质要求。

〔编辑：张思楠〕

Combined Power Plant Renovation Project Explores an Important Role

in Optimizing the Design of the Buildings Square

Qi Song

Abstract： By combining the harbor Bonded 1 # 35 kV substation renovation project， the construction side based on the project requirements， the actual conditions and the long-term operational experience， and actively participate in the design phase to optimize the design， raised a lot of constructive criticism， and achieved remarkable effectiveness instance， pointed out early in the design phase of the project， the construction project shall clearly demand， and actively participate in the design of optimized， so not only can better control the construction and investment projects， but also reduce the cost of the entire project.

Key words： substation； optimal design； the whole life cycle； economic