预制组合设备技术在变电站原址改造工程中的应用

樊晟　施慧娟　宋鹏程

摘 要：针对老旧变电站原址改造工程的特点，施工作业场地小，运行存在临时过渡方案。为了能适应这种实际工程情况，文章提出引用预制舱式二次组合设备的设计理念，取消设备舱，以整体的设备基础框架，将二次屏柜组成一个一个模块，在工厂内完成模块内部线缆敷设、接线和调试工作。降低施工环节和临时过渡运行中的风险，节约施工成本，缩短施工工期。

关键词：变电站；二次组合设备；预制；模块

1 引言

随着国民经济的发展，电网规模的扩大，上世纪80、90年代建设的变电站已逐渐不能满足电网发展的要求，面临着整体改造。根据国内变电站整体改造的工程经验，变电站整体改造时，有异地整体改造和原址整体改造两种方案。

由于土地资源日益紧缺，变电站异地整体改造方案实施的可行性越来越小，老旧变电站改造工程中，往往会采用原址改造方案。江苏省已建成的原址改造工程有张家港220kV沙洲变、南京220kV莫愁变等。

但变电站原址改造存在一定风险。如被改造的变电站地处于负荷密集地区，变电站所带负荷无法全部转移，需在改造期间，保留部分配电装置需继续运行。以上提到的两座变电站在改造期间均存在临时过渡运行方案。

因此，可能导致施工作业难度加大、场地受限、工期无法保证等问题。同时，对于电网运行单位，在改造期间，由于临时过渡运行的情况，降低了供电可靠性，存在一定风险。

在文献[1]中，以工程实例分析，变电站按标准配送式设计，可有效缩短工期，提高了工程质量。而老旧变电站进行原址改造时，存在临时过渡的运行风险。二次设计方案如文獻[1]中所述，采用标准配送式技术，对提高工程建设速度和工程质量有重要意义。

2 标准配送式二次技术简介

2013年，国家电网公司开展标准配送式智能变电站建设，其目的是为了达到：“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”，全面提升电网建设能力。

标准配送式二次技术目前有三种技术：

（1）预制舱式二次组合设备。由预制式二次组合设备舱、舱体辅助设施、二次设备屏柜（或机架）、二次设备等组成，并在工厂内完成相关配线、调试等工作；并作为一个整体运输至工程现场。

预制式二次组合设备舱采用集装箱式构造，可由1个或多个分舱体拼接而成、舱内可根据需要配置消防、安防、暖通、照明、通信等辅助设施，其环境满足变电站二次设备运行条件及变电站运行调试人员现场作业的要求。

（2）信息一体化及高级应用。变电站构建统一应用支撑平台，深度整合系统功能，集成保信子站、状态监测、智能辅助系统后台功能，实现全景数据监测，为高级功能应用提供统一数据源。

（3）二次设备“即插即用”。采用预制线缆实现一次设备与二次设备、二次设备间的光缆、电缆标准化连接，提高二次线缆施工的工艺质量和建设效率。

从以上三种技术的特点分析，预制舱式二次组合设备和二次设备“即插即用”这两项技术可以提高工程安全和工艺质量。对于原址改造的老旧变电站工程，可以提高工程二次部分的建设速度。

3 预制舱式二次组合设备技术应用

3.1 预制舱式二次组合设备技术现状

目前，在工程中已经有应用的预制舱式二次组合设备，根据已有工程设计情况，配置了40尺的二次设备舱，舱内二次屏柜采用双列布置，可布置约30面屏柜。对于中等规模的220kV变电站，考虑远景规模，仅需4个二次设备舱即可满足要求。图1为已应用的预制舱式二次组合设备模型图。

3.2 此项技术工程应用的可行性分析

老旧变电站原址改造工程中，一般可利用的场地比较少。以江苏张家港220kV沙洲变改造工程为例，原变电站占地面积为185×107米。改造时，拆除部分配电装置，另保留部分配电装置继续运行，拆除部分的面积为91.5×80米。改造建设部分的面积仅占原变电站占地面积的37%左右。

该变电站新建2栋配电装置楼，3台主变布置于2栋楼之间。整个新建部分布局紧凑。该变电站按远景规模，二次设备室布置了90面屏柜。

该站如采用预制舱式二次组合设备，需3个40尺的二次设备舱，至少占地13.3×7.5m。从上图2明显可知，新建的沙洲变电站内无空余的位置布置这3个二次设备舱。

如为了布置设备舱，而调整总平面方案，需要总体考虑各电压等级电气设备布置，无功设备布置以及出线规划。有可能需增加新建变电站的占地面积。且二次屏柜如组于预制舱内，继电保护小室将空闲出很大部分空间。

因此，在沙洲变工程中采用预制舱式二次设备技术可行性不高。

3.3 此项技术优化应用方案

预制舱式二次组合设备就是将二次设备进行有序组合，在工厂内就完成舱内设备的光/电缆敷设连接。换个角度来看，一个舱体就是一个模块，施工现场可以实现现场模块化安装。

对于沙洲变这种类型的工程，按半户内GIS配电装置建设，我们可以考虑引用预制舱式二次组合设备设计理念，对于此类变电站，可取消设备舱，但二次设备依然进行有序组合，以整体的设备基础框架将有序组合的二次屏柜组成一个一个模块，模块内屏柜之间的线缆通过基础框架内的横向、竖向走线槽盒进行线缆布线、收纳，在厂内完成线缆敷设、接线和调试工作。

可考虑二次设备组合模块分配方案：模块1为主变及公用二次组合设备，模块内布置服务器屏，远动屏，时钟同步系统屏，故障录波屏，过程层交换机屏，主变电能表屏，保护测控屏等屏柜，完成全站监视控制，保护、测控、计量，故障录波，同步对时等功能；模块2为交直流电源二次组合设备，模块内布置交直流电源屏，辅控系统屏，通信屏等屏柜，完成全站交直流电源供电，安防、消防、视频、环境监视，对外通信等功能；模块3为远期预留屏柜位置，工厂将模块内部光/电缆预留。

以上模块组合方案，仅根据以往工程经验粗略组合分配，具体分配方案还需结合工程实际情况进行安排。下图3为二次组合设备示意图；图4为模块内部走线示意图。

预制式二次组合设备的应用对原先零散的二次屏柜安装进行了优化。假如常规站需施工单位安装60面屏柜，采用二次组合设备仅需施工单位安装3组二次设备。

且二次组合设备内部接线全部由设备厂家在工厂内完成。施工单位现场仅需对模块外设备进行连线。大大节约了安装成本和安装时间。

4 小结

灵活运用国网公司“预制舱式二次组合设备”的标准配送式技术。在老旧变电站原址改造工程中，引用该项技术的设计理念，实现二次保护、监控设备模块化安装接线，满足了“安全性、适用性、通用性、经济性”协调统一的要求。不仅降低施工环节和临时过渡运行中的风险，而且还节约施工成本，缩短施工工期。对于老旧变电站改造工程的建设，有着很实用的意义。

参考文献

[1]高美金，傅旭华.标准配送式变电站的特点与建设[J].浙江电力，2014（3）.

[2]国内首个220kV标准配送式变电站预制舱出厂[J].电气技术，2013（6）.

[3]陈飞，黄忠华，高亚栋.浅析变电站建设从“工业化建筑”向“工业化建设”的转变[J].浙江电力，2013（7）.

[4]国家电网公司企业标准标准配送式变电站建设技术导则[S].北京：中国电力出版社，2013.

作者简介：樊晟（1981-），男，高级工程师，主要从事电力系统继电保护、电气二次和调度自动化方面的设计工作。