（浙江八达电子仪表有限公司时通电气分公司 浙江省金华市 321018）
摘要：随着改革开放的发展，为了满足我国经济和社会发展所需的能源要求，尤其是对电量的需求，我国开展了大量的电厂建设项目。对常规变电站基建周期长，接线复杂，数字化变电站各设备联调时间长等问题，提出了一种新的变电站方式，通过对变电站方式的设计方案、关键设备技术、一体化组装方案的分析，从根本上解决了常规变电站和部分数字化变电站基建、一二次设备运输。
关键词：变电站；模块化设备；一体化
变电站的建设周期长，占地面积较大，供电缓慢、设备不易维护，且装置之间相对独立，接线比较复杂，系统扩展复杂；数字化变电站各设备耗费联调的时间要比常规变电站的联调时间更长，设备冗余量比较大，责任划分不清楚。基于传统变电站存在的问题及新建变电站的经济、紧凑、节能一体化变电站要求，设计了一种基于组装式变电站的技术方案。组装式变电站具有设计施工、调试周期短、占地面积小、建设投资省、易于进入负荷中心、配置灵活性高、维护与运行费用低、高可靠性等特点。该方案把以前传统箱式变电站的设计思想用于高电压（220 kV）等级变电站。传统组装式变电站所应用的技术相对比较落后，然而现在的计算机技术、自动控制技术、通信技术和传感技术的快速发展。
一、设计方案
变电站一、二次设备整体设计、安装和调试，所有工作在工厂完成，大大减少现场工作量；智能组件全部安放在GIS 汇控柜中，在厂内完成采集单元到智能组件，智能组件到光纤配线架的连接工作，并完成该间隔的所有调试工作，现场只要完成对应设备的光纤连接工作即可。预制舱的应用使预制光缆实现“即插即用”的标准化连接，整体上使得一次设备与二次设备、二次设备间的光缆、电缆标准化连接从而达到“工厂工作量最大化，现场调试工作量最小化”，缩短调试周期。该工程电气总平面布置为：220kV 屋外配电装置布置在站区东侧，110 kV 屋外配电装置布置在站区西侧；35kV 配电装置室、主控室分别布置于变压器低压侧，位于变电站南侧；主变压器布置在220 kV 配电装置与配电室之间；35kV 户外无功补偿成套装置布置在站区北侧。
二、变电站模块化成套设备技术
1、高压一次设备成套。高压一次设备成套由高压一次设备本体和二次装置组成，它能够节省大量控制电缆，降低电缆的成本、管道面积，解决信号电缆传输过程中受电磁干扰的问题，减少现场施工、调试的工作量。该次设计方案中，220 kV 变电站220、110 kV 拟采用GIS 设备，均为双母线接线形，采用架空线出线，GIS与主变相连也采用架空线。GIS 设备设计中有如下特点：
1）本体与LCP 柜高度融合，整间隔运输，配线在工厂完成，现场只需完成架空电缆的连接和跨间隔联锁线，而且跨间隔连锁线可以通过智能组件的软件连锁来实现。除套管外其余不解体，断路器、隔离开关、电子式电流互感器等在车间相应出厂试验已经完成，现场无需抽真空，只需补气至额定压力，减少安装时间。
2）三工位开关将原隔离开关、接地开关有效融合，可实现隔离接地开关的机械联锁，三相机械联动，且为直连方式，机械稳定性强，操作可靠。三工位开关的应用更便于布置，节省空间，提升产品美观性。智能变压器产品在二次控制方面采用控制线路全部镶嵌在变压器箱壁上的方案，在工厂内实现控制电缆与变压器本体控制箱的连接，保证接线的正确可靠，对变压器监测、保护等附件，除油位表、瓦斯继电器外，其余设计时按不需要拆卸运输考虑，线路在厂内实现全部连接到位，并在生产车间内实现变压器控制保护系统的联调。
2、补偿装置
按照组装式变电站设计理念要求，所提供无功补偿模块设备需突出能够整装整运，现场安装便捷，占地面积小，运行可靠性高，智能化高、在线监测和信息化的要求。基于以上要求，提出了两种方案：即箱式补偿成套和集合式成套。
1）35kV，10000 kvar 集合式三相分体后为3334 kvar，加箱内绝缘油，每台8t重，三相需24t。集合式需要现场连接，现场一次、二次工作量大，而且现场维护更换困难，设备维护修理需返厂处理。
2）采用箱式补偿，整套装置一次和二次设备均可在工厂组装调试，总重量相对集合式要轻，整体吊运安装方便，现场安装占地面积仅占集合式的3/5。一次连接采用电缆插拔头，二次和上传信息连接采用航空插头或端子排连接，现场服务周期短。重要的是可以及时进行现场维护，备品备件更换，运行可靠性高。
3）箱式补偿运行温度监控可以监测到单元电容器，集合式仅能测量整体温度。组装式变电站采用并补装置设计方案，系统电压35 kV，每套安装容量10000 kvar，干式铁心串联电抗器，电抗率5%，双星不平衡电流保护，箱式成套，并设智能箱，监测设备运行情况等数据。
3、智能模块。在220 kV 线路侧配置电子式电流互感器、电子式电压互感器，电子式电压互感器为线路抽取电压，电流互感器内含有双重化的保护和测量线圈，侧配置电子式电流互感器、电子式电压互感器为单套，同样配置单套智能组件。智能组件全部安放在GIS 汇控柜中，汇控柜中配置了光纤配线架、与GIS 机构连接电缆上端子排、与二次设备相连接的插接件和预制光缆，在工厂完成本间隔的所有调试工作，现场只要完成光纤配线架到保护的光纤配线架的光纤连接工作即可，缩短调试周期。智能柜内光缆连接图见图。
该220 kV 组装式变电站设计采用过程层设备和间隔保护就地下放在LCP 柜，预制舱中放置一体化电源和站控层设备、主变保护、故障录波及测控装置，所以采用30 尺的预制舱，一面放置一体化电源，其余设备放置在另一面预制舱中，预制舱总体布局。
三、一体化电力功能单元组装方案
一体化电力功能单元安装分电缆连接和光缆连接，220 kV 线路设备、母联及PT 设备、主变出线设备均安装于220 kV 间隔GIS 汇控柜中；110 kV出线设备、母联设备安装于110 kV 间隔GIS 汇控柜中；变压器智能组件和变压器监测直接安装于变压器控制箱中，变压器油色谱及铁心接地安装在变压器旁智能组件中，采用航空插头实现GIS 本体与汇控柜间的连接。该方案在光缆施工中不再使用现场熔接方案，而采用光缆两端预制多芯光纤连接器插头，芯数根据光缆芯数而定，两端屏柜安装对应光纤连接器插座，通过插座对接实现信号联通。
结论
该方案在智能变电站的基础上对设备进行了优化布置：
1）一次设备。①采用电子式互感器，大大减少一次设备的整体长度，有利于一次设备的整体运输，同时采用互感器和一次设备整体设计，提高设备的稳定性，优化现场接线；②一次设备间隔联锁采用电缆方式，跨间隔采用GOOSE 联锁，所有工厂完成调试。
2）二次设备。①单间隔保护设备和一次设备整体设计、安装、调试，所有工作可在工厂完成，真正实现单间隔设备现场“零调试”；②跨间隔设备主控室的安装，智能组件和跨间隔设备间通讯光缆全部采用预制方式，方便现场安装，跨间隔设备的调试和单间隔设备的调试可以同时进行，减少现场调试安装时间。
该方案中一、二次设备的连接实现了电缆插拔连接，可以快速的实现二次设备与一次设备本体的整合，便于现场快速安装。主设备采取整装整运方式，较常规运输方式减少了运输形态。所有这些设备，大大减少了现场作业与调试工作、减少了变电站整体建设周期、提高了运行效率。
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论文作者:盛颖
论文发表刊物:《河南电力》2018年18期
论文发表时间:2019/3/13
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