关键词：装配式变电站；常规变电站；对比研究；相关建议
随着社会的经济发展，变电站的建设规模逐渐增加，而传统土建建设模式具有工人劳动强度大、生产效率低、施工速度慢、建设周期长、材料消耗多、环境污染大、质量控制难等缺点。标准化、简约化的装配式变电站是变电站建设的长远发展方向之一，建设装配式变电站是一个全新的课题，在实践过程中存在不少问题需要探索。通常以站内建筑物（主控楼、配电装置楼、中央配电室、泵房、继电器室、警传室等）、站内构筑物（围墙、防火墙、电缆沟），电气二次屏蔽、电气一次设备安装为主要研究对象来进行装配式变电站的研究。
1.装配式变电站主要优点
装配式变电站的设计与建设，严格按照国家电网公司在2013年度发布的《标准配送式智能变电站建设技术导则》和国家电网公司编制的《国家电网公司输变电工程通用设计》（2011年版）的技术要求，并参考了南方电网公司发布的模块化变电站的技术要求，按照“安全性、通用性、适用性、经济性”的原则，从设备装配化、集成化角度出发进行装配式优化，与传统变电站进行相比，具有以下几个优点：
1.1占地和建筑面积少
装配式变电站与传统变电站对比，占地面积减少了约25%，建筑面积减少了约75%。由于建筑面积的减少，有效降低了变电站的建筑体量，根据《GB50016-2014建筑设计防火规范》标准的要求，防火间距及变电站的消防要求也随之降低，站内可不设自动喷水灭火系统。
1.2现场作业工作量少
变电站内建筑物采用钢构结构，可以工厂内预制后到现场进行装配。二次预制舱设备及其他满足最大运输尺寸的设备，在设备厂内完成加工、安装、接线和调试，整体运到现场后只需进行简单的拼装组合对接，即可投运，其他电气设备也按模块单元分成组，在厂内安装完毕、调试合格，分组运到现场进行。
1.3建设周期短
整个变电站建设分为设计周期、招标周期和施工周期，装配式变电站模式，由于设计标准化、招标流程简化、施工简单，整个建设周期大大缩短。仅以施工来说，由于变电站内各主要组成部分，已经在工厂内制造完毕、调试合格，现场施工量少、调试工作也少；由于建筑面积少，现场的土建工作量也很少；另外，从工程建设的整体角度来看，建筑部分和电气部分采用装配式结构后，设备集成和厂内调试可以与现场土建部分同时进行，变电站建设效率有了明显提高。以一个典型的110kV变电站为例，施工周期从原来的8个月左右缩短到约3个月，施工周期缩短了三分之一。
1.4远期扩建方便
以一个110kV变电站的典型方案为例（3台主变，电压等级110kV/10kV），在一期建设时，只需上2台主变、2个10kV开关柜预制仓（开关柜装在装配式建筑内）、2个电容器（电容器装在装配式建筑内）和相应110kV设备间隔，后期#3主变进行二期施工时，对#1、#2主变及其相应的预制仓和间隔的正常运行影响很小，大大缩短了停电时间。
2.装配式变电站技术的应用分析
装配式变电站技术，优化了装配式变电站建设流程。其中，装配式变电站技术的应用主要包括以下几个部分：
2.1基础部分施工工作
装配式变电站要求现场设备基础，按照通用的设计理念进行设计，运用统一的基础尺寸模数进行施工。在建筑和制作筏板基础时，要按照标准钢模进行操作，同时在其表面预留通用埋件。然后利用高于地面的支墩，对预埋结构件进行焊接处理。针对电气屏柜及其他模块，也要注意按照标准尺寸模数进行预埋处理，从而便于相应模块的后续焊接安装。由于装配式变电站中的装配式结构构件多为工厂统一预制，因此现场基础部分一定要与设计单位、设备提供商，以及工厂进行密切配合，从而促进后续组装及拼接工作的有序开展。
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2.2对电气设备安装方式的研究
因为电气设备的厂家有很多，并且没有一个统一的关于变电站安装接口的标准，这就导致虽然有很多同类设备的生产厂家，但是安装方式却大不相同的局面。而在目前一些变电站的施工现场，很多电气设备在进行安装时都需要进行现场开孔、焊接以及二次镀锌，但是每次都使用这样的安装方式就一定会导致施出现工工期延长、安装可靠性降低的问题。为了解决上述的两种问题，就需要把“装配式”的概念引入到电气设备的安装中。并且要统一电气设备的安装方式，从而保证电气设备安装的可靠性，制定统一的安装接口标准，提高电气安装的效率。
2.3一次设备安装
110kV配电装置选用全封闭六氟化硫组合电器（GIS），可以室内布置，也可以室外布置，目前的110kV变电站，多布置在室外。110kV配电装置采用的是模块化单元设计，各模块已在工厂内组装完毕、调试合格，到现场后进行拼接。10kV开关柜采用金属铠装移开式或固定式开关柜（国内主要型号为KYN28-12或XGN-12），分双列布置在配电装置室内。10kV开关柜部分，在设备制造厂的生产车间内完成成套设备内部的安装、接线和调试，采用组合柜的形式（即满足最大运输尺寸的条件下，几面柜子分成一组）整体运输到现场并就位后，再进行少量的设备内部连接线以及同外部设备的系统联调等工作；10kV电容器选用柜式电容器，以主变为单位分别集中安装在独立的房间内，生产、运输及安装方式类似10kV开关柜部分；10kV消弧线圈一般选用成套设备，布置在独立的消弧线圈室内，生产、运输及安装方式类似10kV开关柜。设备工厂化的生产模式，有利于整体结构的优化，同时能避免现场人工安装元器件的过程中出现安装工具缺失和齐备困难的问题，能够有效提高设备的安装质量和工艺。同时，也能减少现场安装、调试的工作量，从而减少施工单位的人力和物力投入，并缩短安装时间。
2.4二次设备安装
变电站的二次设备中除了部分保护测控装置就地分散安装到一次设备柜和间隔内外，其余采用组屏柜安装。目前，装配式变电站的组屏柜安装的二次设备安装方式有两种，一种是二次设备预装仓模式。第二种方式为装配式，两种方式各有优缺点。
二次设备安装若采用预装仓模式，主要优点：（1）可以满足整体运输要求，所有设备在工厂内安装和接线完毕、调试合格，到现场后只需接外部进出电缆即可；（2）不用单独设置二次装配式建筑，预制仓外壳满足户外运行要求和使用寿命要求。为了便于现场电缆连接，一般会在预制仓内专门设置电缆接口柜，舱内需要与外部连接的电缆或光缆均引到电缆接口柜内，由电缆接口柜统一与外部电缆连接；设置电缆接口柜，可以简化二次电缆沟设置、便于二次电缆接线和检修维护。二次设备安装采用预装仓模式的缺点是结构比较紧凑，操作和维护空间较小。
二次设备安装若采用装配式结构，与一次设备的安装模式比较相似，采用模块化的设计、安装和运输。按照设备功能单元分为四种模块：监控系统模块（含组屏的保护测控）、电源模块（含直流和交流电源）、通信模块和全站辅助功能模块。各模块中内部通过屏间侧壁开走线孔，实现模块内部的走线。各模块在工厂内完成生产和调试后，整体运到现场，采用一体化底座、模块间框架连接完成屏柜固定。各模块间的控制电缆采用标准化预制电缆（用于和现场的变压器、开关设备等一次设备连接），电缆及接头（可以采用分布式航空插头）直接在工厂内预制好，设备运到现场后无需大量接线，采用即插即用的方式进行模块间电缆连接安装。对于智能变电站，在预制电缆的基础上，增加预制光缆技术，此种预制电缆、光缆连接方式大大减少现场安装调试工作量，提高了二次电气设备的安装效率。装配式结构模式能够达到常规变电站建房子模式的空间和环境控制方面的要求，变电站运行和维护部门比较倾向于此种模式。
结论
装配式变电站虽然在造价上比传统建筑略高，但能显著缩短工期，而且在工程质量、环保节能及文明施工等方面的优势也是传统建变电站所无法比拟的。变电站建设采用装配式技术顺应国家发展方向，遵循“适用、经济、安全、绿色、美观”的原则，创造良好的经济效益和社会效益。目前存在的困难主要表现在设计及施工水平的落后、配套工厂的技术及产能有限等，但随着工业化的发展及政策的精准扶持，建设装配式变电站将是未来的必然趋势。
参考文献
［1］粤府办［2017］28号广东省人民政府办公厅关于大力发展装配式建筑的实施意见［Z］，2017.
［2］陈莹.装配式变电站土建设计［J］.科技视界，2014（22）：269-270.
［3］叶建峰.110kV全预制装配式变电站建设实践［J］.供用电，2010（2）：47-50.
论文作者:王伟杰
论文发表刊物:《中国电业》2019年第06期
论文发表时间:2019/7/15
标签：变电站论文; 设备论文; 现场论文; 电缆论文; 模块论文; 开关柜论文; 方式论文; 《中国电业》2019年第06期论文;