智能变电站预制舱辅助设备配置方案研究

张 浩， 田国军

（中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司， 广东 广州 510663）

1 预制舱辅助设备现状

智能变电站预制舱内需配置消防、安防、暖通、照明和视频监控等辅助设备，其环境应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要求。现阶段，预制舱辅助设备已基本成标准配置，但也存在以下问题：

1）各厂家对辅助设备的配置、功能、规格不统一，存在非标准构件多、建设周期长、未形成工业化生产和标准化设计等问题；

2）视频监控、安防、火灾报警、采暖通风、照明等子系统基本相互独立，采用分散设计、独立上传，且各子系统通信规约不兼容，难以实现网络化管理与系统间的联动控制。

为解决上述问题，需对预制舱辅助设备进行合理标准化配置，对各辅助设备的配置、参数、功能、安装位置以及二次布线等方面进行细化研究，确定标准化的预制舱辅助设备配置方案，并配置智能辅助控制系统实现辅助设备的整体联动与控制。

2 预制舱辅助设备配置

2.1 照明系统配置

预制舱照明灯的选择、控制、布置、敷设方式直接影响预制舱的工业化加工、检修及运维，应根据预制舱尺寸与屏柜布置方式，对照明灯的参数、功能、布线等方面进行统一。

2.1.1 照明系统配置原则

预制舱采用工厂装配和整体运输，寿命不少于25 a，因此舱内照明系统应遵循以下原则：寿命和维护周期长；抗振动和冲击性强，不易破碎；较稳定的发光；光效高、性价比高且节能环保。根据以上原则，舱体内照明统一采用LED照明灯，且遵循以下布置原则：

1）舱内照明灯具共分2路，一路为正常照明，一路为应急照明。舱内照明灯应注意不要安装在设备正上方，且屏正面和背面均需布置灯具。

2）结合预制舱内二次屏柜单列布置和双列布置两种布置方案。

3）预制舱内应设置独立应急照明，当正常照明失效时，启动应急照明，应急照明自带蓄电池，应急时间不小于60 min。

4）照明灯开关数量按舱体门口进行配置，照明灯按两组独立控制，线缆采用暗敷方式。

2.1.2 照明系统配置方案

根据规范要求，舱内0.75 m水平面的照度不小于300 lx，经计算，舱体照明灯具的配置及参数如表1所示。

表1 预制舱体照明灯具配置及技术参数表

为减少巡视人员操作辅助设备工作量，照明系统应配置灯光控制器，并接入智能辅助控制系统进行联动控制。

2.2 消防报警系统配置

预制舱消防报警系统由火灾报警控制器、感烟探测器、声光报警器、手动报警按钮等设备组成。舱内需配置手动报警按钮、声光报警器及手提式灭火器，顶部配备感烟探测器。

2.2.1 火灾探测器配置

火灾探测设备种类繁多，需根据其环境、应用场所、类型等合理选择。由于预制舱内设备均为电气电子类产品，其火灾探测器可选择感温感烟复合型火灾探测器及吸气式感烟探测器两种。考虑安装方式及价格成本，吸气式感烟探测器比点型感烟探测器安装复杂且价格贵，还需要增加控制主机，不建议采用；而点型感温感烟复合型火灾探测器采用电子编码方式，现场编码简单，安装方便，推荐采用。

结合预制舱面积及二次屏柜布置，预制舱火灾探测器配置及数量布置如表2所示。

表2 预制舱火灾探测器配置及布置表

2.2.2 消防联动控制配置

按照无人值守变电站要求，预制舱内发生火灾时，应联切空调、风机、照明等舱内辅助设备电源，需通过配置输入/输出模块来实现，并与照明动力箱的总进线开关励磁脱扣器配合使用。

2.3 视频监控设备配置

预制舱内设置摄像机主要监视门口、走道、舱内人员活动等，为舱体的安全生产与运行提供辅助管理手段，并实现安防功能。通过智能辅助控制系统可实现照明系统与视频系统、消防系统与视频系统之间的联动。

站内设置视频及环境监控屏，含主通信控制器、环境采集装置、交换机、电源和硬盘等设备，舱体内摄像机接入站内视频监控系统交换机。预制舱根据舱体尺寸及屏柜布置设置1～2台摄像机，当预制舱内屏柜双列布置时，摄像机需安装在舱体短边并保证对着走廊中间的方向；当预制舱内屏柜单列布置时，摄像机布置在屏柜前后，摄像机安装在舱体短边处。视频监控设备配置如表3所示。

表3 预制舱视频监控设备配置表

2.4 采暖通风系统配置

为满足预制舱内设备工作环境要求，预制舱配置可调节环境温湿度的采暖通风系统。现采暖通风系统不具备远方启停功能，且对空调的运行状况缺少监测手段，设备的启停依靠的是自身的温湿度测量元件，缺少外部依据，可靠性不高；室外温湿度变化时不能实时调节系统运行方式，造成空调运行时间过长，提高了运行成本。

通过空调、通风等设备的合理配置及布置，并结合环境状态采集系统的信息，对室内温湿度、有害气体浓度的监测及采暖通风设备的智能化控制，可实现在无人值守的状态下，各舱内采暖通风设备的自动启停、温湿度自动调节、故障报警等功能，满足智能控制需求。

2.4.1 预制舱内空调设备配置

预制舱空调有民用分体式空调及一体式工业空调两种配置方案。民用分体式空调设备不能直接与站内智能辅助系统通信，远程控制需通过增加远程空调控制器或温湿度控制器来实现；一体化工业空调为空热一体机，预制舱内在一定范围的环温情况下可自动保持设定的温度，并具备通讯与远程控制一体功能。

民用分体空调需加装第三方设备来实现启停控制，对空调主机存在不利因素，大大降低空调的使用寿命；而一体式工业空调能真正实现启停和远程控制功能，在性能及远程控制上优于民用分体空调，因此推荐预制舱内空调设备采用一体式工业空调。

2.4.2 预制舱内通风系统配置

由于预制舱空间狭小，且日常工作时处于无人值守状态，舱内环境状况不利于人员活动。因此，当进入舱内进行运维前，需对舱内环境进行优化。通过通风系统与空调系统配合，在预制舱内温度升高时，先启动通风系统进行排风，排出热气；若舱内温度降不到指定温度，再启动空调，降低空调运行时间并提高空调使用寿命。

为实现该功能，预制舱内应配置温湿度传感器及温湿度控制系统。同时保证舱内空调、换气扇、加热器等设备均需受温控系统控制，可实现自动与手动启动风扇实现通风。

3 预制舱辅助设备二次布线

预制舱二次布线一般采用PVC线槽明敷与舱壁内穿暗敷。线缆明敷后期维护、检修方便，但影响舱内美观；线缆暗敷则不利于后期运维和检修。二次布线时，结合预制舱结构型式，可利用舱底部留有20 cm以上的空间走线和顶部天花吊顶内顶部走线，竖向的线缆在舱壁内穿管暗敷，在保证美观前提下有效减少日后维护和检修难度。

预制舱二次管线需根据舱内辅助设备的配置及布置提前做好布局和定位，并注意不要暴露在外影响美观。预制舱墙板在工厂内完成预留孔洞加工，并同步完成各类埋管、动力、照明、采暖通风、安防、图像监控、火灾报警、接地件、配电箱和插座等的安装定位，现场无需开孔埋管，实现各类管线全部暗敷。舱内埋管及布线应遵循如下原则：

1）线缆埋管应按“走竖不走横，横走顶和底”。即嵌墙安装辅助设备的埋管应竖向敷设，避免横向敷设破坏舱体墙的应力结构。

2）布线设计须满足强弱电缆分开，各线路走向分明，避免线路交叉和碰撞，布线要留有余量，减少迂回往复。

3）墙内及吊顶内穿镀锌钢管敷设，底部走线需利用槽盒敷设。

4）消防线缆应独立穿镀锌钢管敷设，不与其它线缆穿管共敷。

4 结论

结合智能变电站无人值守的需求，对预制舱内视频监控、安全警卫、照明、消防、暖通等辅助设备的配置、参数、功能、安装位置以及二次布线等方面进行细化研究，选择可靠、合理、智能化高的辅助设备配置，并配置智能辅助控制系统实现辅助系统的整体联动与控制。遵循“安全性、适用性、通用性、经济性”协调统一的原则，总结出预制舱内电气辅助设备配置与智能控制方案，有效地提高了预制舱的标准化建设水平和工艺质量，促进了智能变电站预制舱的“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”。