摘要：本次以220kV变电站全户外智能变电站为研究对象，结合电气一次配电装置布置方案，二次专业提出采用预制舱二次组合设备作做为本站二次设备的主要载体，利用二次设备舱体积小、装配灵活、可工厂化预制等特点，实现减少工程占地面积、方便现场安装、简化接线流程、提高现场施工效率的目标。同时基于“模块化建设”的核心理念基础上，进一步提出了二次设备舱内机架式结构的概念，摒弃了以屏柜为设备承载单元的传统理念，提出采用前接线显示二次装置、预制光缆、预制电缆等优化技术，进一步提高了现场施工效率。
关键词：二次设备预制舱技术；机架式预制舱成套组；应用
1 二次设备预制舱技术简介
标准配送式智能变电站创新提出采用预制舱式二次组合设备，二次组合设备由预制舱体、二次设备屏柜、舱体辅助电气及控制设施等组成。模块化智能变电站建设模式将变电站二次预制舱的安装、接线、调试和验证等工作前移至生产厂家完成，作为一个整体运输至工程现场，应用预制光（电）缆技术实现与舱外设备的“即插即用”。该模式改变了原有的现场安装、调试的工作方式，实现成套二次设备由厂家集成，装置独立分散、就地安装，最大化实现工厂化加工，减少现场二次接线，减少设计、施工、调试工作量，简化检修维护工作，缩短建设周期,降低变电站全寿命周期成本。
目前，二次设备舱内二次设备的配置仍然沿用以屏柜为设备单元，在舱外完成屏柜配线后再将屏柜运至舱内，通过预制舱防静电地板下方的走线夹层实现屏柜之间的线缆互联。由于以屏柜为设备单元，易产生设备布置分散，功能模块划分不清晰，影响设备布置效率等问题，且在地板下方的走线夹层行线，每次维护均需掀开地板，维护不便且易对地板造成损伤。由此提出机架式预制舱的新型技术的应用。
2 机架式预制舱成套组合二次设备应用方案
2.1 机架式安装方案说明
针对以屏柜为设备承载单元的二次设备舱配线模式的缺点，进行了相应的优化，提出了更加简单、灵活的机架式结构。
舱内二次设备采用机架式安装，屏柜方案取消了柜体侧门及后门，舱体与框架、设备一体化设计及固定，只需少许零件以及少量辅助连接件即可完成整个机架的搭建，利用原柜间的空间完成行线、采用折叠门设计，扩大了运行维护空间。
每两个单元组成一个模块，模块内部两侧为设备安装区域，中间为线槽走线区域；模块采用左右开门，并选用折叠门，折叠门需设计门锁，并有限位措施，门体限位位置应不影响柜内装置的安装和调试。
2.2 电气二次设备预制舱布置方案
根据《电力工程电气设计手册》电气二次部分相关设计技术规程要求,配电装置室内各种通道的最小宽度(净距mm)如下表:
当采用单列布置或站内布置、设备运输条件受限时，预制舱宽度也可采用2500mm。
根据继电保护控制室通道要求及屏柜典型尺寸,电气二次设备预制舱典型方案采用单列单舱、双列单舱方式比较。
(1)单列单舱预制舱尺寸:
预制舱舱体采用标准30尺舱体长度9200mm和40尺舱体长度12200mm，舱体宽度统一为2800(柜体深度600+柜前通道1200mm+柜后通道800mm+墙体厚度2*135mm),高度按3133mm设计。此方案一般用于二次屏柜较少的情况。
(2)双列单舱预制舱尺寸:
预制舱舱体采用标准II型舱体长度9200mm和III型舱体长度12200mm，舱体宽度统一为2800mm(柜体深度2*600+柜前通道1400mm+墙体厚度2*135mm),高度按3133mm设计。
由于此种布置柜后无通道，屏柜需要采用前开门柜或者屏后舱体设计为可开门。
根据本站电气设备布置优化后方案，决定选用单舱双列方案，根据功能分区的原则，尽可能将相关的设备组合在一个二次设备模块内。本站共配置2套二次设备预制舱，II型和III型舱体各一套，预制舱内根据功能区分配置多个二次设备模块：主要设置监控设备模块（含监控系统、智能辅助系统、等设备）、公用设备模块（含公用测控装置、故障录波及网络分析装置、同步时钟装置）、主变、220kV间隔保护、测控、计量设备、通信设备模块、分布式直流电源模块、交流电源模块、光缆接口设备模块等，完成全站监视控制、故障录波，同步对时、安防、消防、视频、环境监视，对外通信等功能。
2.3 二次接线方案及布线
2.3.1 本站电气二次接线采用预制光、电缆方案。
1）预制光缆方案：整站光缆回路采用双端预制光缆和预制尾缆，采用集中配线方式，舱内设置光纤集中接口柜，安装前接线免熔接光纤配线箱，用于舱外预制光缆接入及舱内尾缆转接，集中转接柜下方设置预制光缆专用进线口。
2）预制电缆方案：一体化电源系统至舱内直流分电柜电缆采用常规电缆，220kV二次设备预制舱内屏柜告警信号采用常规电缆接至舱内公用测控柜，两预制舱内公用测控柜告警信号采用预制电缆互发；各电压等级智能组件柜和开关柜告警信号采用预制电缆接至公用设备预制舱（二次设备室）内公用测控柜；进舱的常规电缆、预制电缆、通信线缆通过舱体公用进线口分散进入各目标屏柜。
2.3.2 预制舱成套组合二次设备内部接线方案
模块化二次组合设备内部屏柜左侧为光缆走线通道，屏柜右侧为电缆走线通道。屏柜与屏柜之间光纤连接采用预制尾缆直连方式，尾缆进入屏柜通过左侧垂直储纤舱完成余缆收纳和走线，再接至装置光端口；电缆连接采用双端预制电缆连接，在屏柜内配置电缆航空插座安装板用于固定航空插座，航空插座引出导线通过右侧电缆走线槽完成余缆收纳和走线，再接至装置。
图2.3-1 柜后线缆走线示意图 图2.3-2 二次组合设备内部布线示意图
舱内设置专用的光纤集中接口柜，将外部进线集中与电气接口柜内的免熔接光配箱连接，再由电气接口柜将线缆分行至舱内其他机柜，内部各机柜直接的连线在厂家完成接线及调试，实现现场即插即用。
3 方案总结
220kV全户外智能变电站采用机架式预制舱成套组合二次设备，此技术方案体现了如下优势：
1）取消二次建筑房间，以预制舱式二次组合设备舱代替。减少占地面积，减少湿加工，实现节能环保。节约占地面积约30%~40%。
2）二次设备在出厂前完成入舱安装集成和调试工作，减少现场土建、安装、调试等工作量。提高施工效率，缩短建设工期。建设工期缩短至原来的1/3左右。
3）预制舱式二次组合设备工厂化、模块化、标准化的生产加工更加有利于产品质量管控和施工安全保障。
4）采用一体化供货和一体化调试模式，预制舱式二次组合设备实现了各系统结构、外观的统一和系统间的模块化集成。实现了“标准化设计”、“模块化建设”。
5）取消了常规光缆的使用，减少了常规电缆的使用，以预制光缆、预制电缆代替，在厂内完成预制工作，现场实现即插即用，减少现场施工时间。解决了智能变电站长期以来现场光缆熔接时间长，工作量大，施工工艺良莠不齐的问题。
论文作者:申海燕
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/10
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