翟 伟(湖北省电力勘测设计院,湖北 武汉 430024)
110kV智能化变电站站区排水的技术经济比较分析
翟伟
(湖北省电力勘测设计院,湖北武汉430024)
摘要:本文结合变电站智能电网建设的理念和排水系统的特点,通过技术经济比较站区沟道排水和管道排水的优缺点,提出适于110kV智能变电站的排水系统方式,供今后智能电站新建及改造工程参考。
关键词:智能变电站;沟道排水;管道排水
2.3交流调速方式的选择
交流伺服电动机的调速方法很多,其中波脉宽调制(PWM)是交流调速方式中常用的一种方式,选用PWM方式进行调速。对于CA6150普通车床数控化改造,选用迈信公司EP100-3A伺服驱动器。EP100-3A伺服驱动器,采用先进的控制算法,能实现转矩、转速、位置精确的数字控制;具有数字量和模拟量的接口,能方便与各种上位控制机互联;具有多种智能化的监视功能和精巧的操作面板,方便客户调度与故障诊断;内置华大电机公司ST-M全系列伺服电机参数,达到电机与驱动器无缝联接,形成的全套产品,性价比极佳;IPM智能模块的使用,按国内工业环境的可靠性设计,使产品稳定可靠。
EP100伺服驱动器功能特性及参数
型号:EP100-3A
输入电源:单相或三相220VAC-15~+10%50Hz~60Hz
驱动器在配置小转矩的伺服电机时,可采用单相AC220V电源对驱动器供电,但驱动器驱动大转矩伺服电机时,必须要三相AC220V电源对驱动器供电。
2.4进给系统的改造
2.4.1纵向进给系统
拆去原机床的溜板箱、光杠、丝杠及安装座,配上滚珠丝杠及相应的安装装置。选用电动机,确定减速比和保持转矩。电动机经传动比为1∶2的减速箱与滚珠丝杠副相连,将拖动转矩传给滚珠丝杠副,带动拖板沿纵向往复运动。
滚珠丝杠采用可预紧安装方式,减小或消除了因丝杠自重而产生的弯曲变形,使丝杠刚度有较大提高,丝杠不会因发热而伸长。
2.4.2横向进给系统
拆除横向丝杠,换上滚珠丝杠。确定电动机减速比、保持转矩和脉冲当量、选择电动机,通过1∶2减速箱与滚珠丝杠相连。
2.4.3伺服电动机的安装与接线
伺服电动机采用立式方形凸缘安装方式,通过法兰盘和止口固定在机床的丝杠托架上。伺服电动机的输出轴经传动比为1∶2的减速箱减速后,通过轴套与丝杠相连。伺服电动机的4芯插头应严格与驱动器的相应端口相接。
通过对CA6150车床的控制系统的研究设计,使改造后的车床具有了准确定位、直线插补、圆弧插补、暂停等数控功能,能够加工出符合要求的复杂零件,大幅提高了生产效率,减轻了工人劳动强度,提高了机床的加工精度。随着电子技术、计算机技术和管理技术的不断发展,对现有设备进行数控化改造以提高设备的数控化率,将大有作为。
参考文献
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智能化变电站要求高效、节能、环保,整个站区较常规站节省较多占地面积,站区电缆沟相比常规变电站有较大幅度的减少,变电站部分电缆采取出地面电缆槽盒的形式。站区面积和电缆沟的减少使得站区排水方式可以进一步优化,本文通过分析沟道排水和管道排水的优缺点,进而进行技术经济分析,提出更适用于110kV智能变电站的排水系统方式。
1.1沟道排水
沟道排水(如图1所示)即采用沟道的形式来进行站区排水。沟道采用砖砌或混凝土浇筑而成,通常布置在排水区域控制范围内的最低处,将其汇集范围内的雨水通过沟道收集排至站外。
沟道上可以设置钢格板或玻璃钢格格板作为排水沟盖。沟道排水优点在于便于检修,沟内不易发生堵塞。由于排水沟道一般为浅埋,因此,施工过程中土方开挖工程量相对较小。缺点在于当排水沟道和电缆沟道较多时,不利于雨水快速有效的排出,也容易在交叉点形成积水和渗水,整个站区的美观性也受一定程度的影响。又因为沟道需要考虑不小于0.5%的坡比,故当沟道长度过长时,沟道放坡必然导致最终段沟道过深,沟道过深会导致沟壁的侧压力增大,沟壁加厚。
1.2管道排水
管道排水(如图2所示)是通过埋置于地下互相连通的管道及相应设施,如雨水口、管井等,汇集并排除场地和道路的雨水。
排水管道埋置于土中,使整个站区除必要的电缆沟道外,再无其它可见沟道,站区整体外观简洁美观。尤其是当站区电缆沟道较多时,管道排水能方便避免与电缆沟与普通排水沟道交叉的问题,即使管道较长,由于坡度要求致使其部分深埋,这种影响相对沟道排水来说,还是较小的。但是采用管道排水,必须设置一定数量的雨水收集口、管道井,雨水口及管道井过低,场边杂物及流土容易进入,渐以堵塞管道,过高则不易及时顺利排出雨水。而且雨水口、管道井由于设计施工等原因,容易形成死角。此外,管道排水不便于检修,管径较大时,管间接口施工质量难以控制。深埋管道导致施工土方开挖量较大。
图1 排水沟道实景照片
500kV变电站规模较大,即使采用户外GIS方案,站址面积近达4.8公顷及以上,排水必然长度较长,坡降深度较深,若采用沟道排水方案,易致使排水沟壁厚较厚。又由于汇水面积大,排水沟需截面大,多而密才能有效通畅的将雨水及时排出。因此,500kV变电站更适于采用埋管排水方案。
220kV变电站占地面积不到500kV变电站的一半,甚至更小,站区布置紧凑,虽然总的汇水面积相对小,但是对于户外站来说,电缆沟相对密集,若采用沟道排水,需多处从电缆沟底钻越,同时为躲避众多配电装置基础,排水沟道需多次转弯。如果站区布满众多电缆沟、排水沟,外观必将受到极大的影响。又因为沟道多次转弯和交叉,水头损失较大,导致雨水不能及时排走,转弯和交叉处甚至造成渗漏。因此,对于户外220kV变电站来说,也不适于采用沟道排水方案。但是对于户内变电站来说,电缆基本敷设在电缆夹层或隧道内,而且站址面积小,需汇水区有限,站区沟道排水方案也是一个较好的选择。
图2 排水管道实景照片
根据《国家电网公司输变电工程通用设计:110(66)~500kV变电站分册》(2011年版),110kV常规变电站占地不到0.36公顷,其智能变电站面积更小,站址用地范围不到60m×58m,而且智能电站电缆沟很少,大部分电缆通过电缆槽盒走线。某110kV智能变电站,1200mm×1000mm电缆沟仅17m长,800mm×800mm电缆沟12m长。从110kV智能变电站占地可以看出其汇水面积小,若采用沟道排水方案,排水沟截面必然较小。110kV智能变电站围墙内区域一般被道路分隔成了3个小区,即110kV配电装置区、主变及配电综合楼区、35 (10)kV配电装置区,可见三个区域需汇水面积均不大。如中间道路至围墙边距离约24m,场地按0.5%排水坡度设计,即使单侧放坡计算,道路侧至围墙边坡降仅为0.12m。因此,可考虑站区场地排水采用分区域排水方式,即场地自然散水排水和排水明沟排水相结合的排水方式。排水沟道从起点到排水泵池最长约110m,按排水坡度0.5%沟道起点深度为300mm,则其最深处约850mm,按一般电缆沟要求进行设计即可,不必采取加宽沟壁等特殊处理措施。如前,排水沟采用钢格板或玻璃钢格板后,使得排水沟与整个站区建构筑物协调统一,且便于今后维护。
反之,若采用管道排水方案,虽然在站区看似简洁,但是为躲避1000mm深电缆沟,必然要深埋,土方开挖量大,可能扰动构筑物或电缆沟持力层,而且采用必要的雨水收集口及管道井。即使这样,后期维护和检修麻烦,而且成本高。
沟道排水和管道排水方案工程造价取决于以下几个因素:材料的选择、基础处理、排水能力、安装过程的复杂程度、土方开挖等情况。
若300×300排水沟沟壁采用C20素混凝土,壁厚及底板为200厚,排水截面为0.09㎡。DN400的钢筋混凝土管道排水截面为0.126㎡。看似管道排水能力强,但是通过从多方面排水试验和经验看,由于钢筋混凝土管道水流黏滞系数大,水头损失相对较大,DN400的钢筋混凝土管道排水能力与300×300排水沟相当。
由于施工操作面要求,300×300排水沟底部开挖宽度平均1m,DN400排水管道底部开挖宽度平均1.3m,DN400管道埋深相对较深,基槽放坡顶部宽度必然比沟道排水方案宽。由于两者自重及受荷均不大,基础处理方式基本一致。300×300排水沟开挖深度不大,沟壁模板制作施工方便。而管道排水需要对管道接口进行处理,同时施工过程必须避免管道压裂及破损,且须做一定的防渗水处理,可见,管道排水方案的施工相对繁琐。
根据设计院技经人员编制的《常用技术经济指标测算报告》,排水沟道每立方米综合造价约1000元,据此测算300×300排水沟每米造价约为260元,而DN300钢筋混凝土排水管道每米造价约300元,DN400钢筋混凝土排水管道每米造价约440元。若采用管道排水方案,30m管道左右设置排水检查井一个,每井造价约1000元。
显然,对于规模不大的110kV智能变电站,排水长度相同时,采用沟道排水方案,施工难度相对小,造价省。
4110kV智能变电站实例比较
目前,我院已完成一所110kV智能变电站设计工作,该智能站围墙占地范围为57.5m×52.8m。设计中我们进行了排水管道与排水沟道方案的经济比较。当采用300×300排水沟时,总长度约250m,工程总造价约6.5万元,当采用同等长度的DN300排水管道时,排水检查井数量约10个,总造价约8.2万元。
由此可见,对于占地规模较小的110kV智能变电站,采用沟道排水方案较管道排水方式要节约至少20%的成本。
通过对变电站沟道排水和管道排水方案各自特点分析,方案比选、110kV智能变电站站区排水方案比济分析以及实例比较,可以得知,对于占地规模较小的110kV智能变电站,采用沟道排水方案,可以与整个站区建构筑物协调统一,便于今后维护,施工方便简捷。既能充分发挥沟道排水的优点,又可节省工程造价。
[1]GB50014-2006,室外排水设计规范[S].[2]NDGJ96-92,变电所建筑结构设计技术规定[S].
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中图分类号:TM76
文献标识码:A件,选用迈信公司EP100-3A伺服驱动器构成伺服系统可以满足设计使用要求。