龐亞云 董 琪

（1.寧夏電力設(shè)計(jì)院，寧夏 銀川750001；2.國(guó)網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院，寧夏 銀川 750002；3.華北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院，中國(guó) 北京 102206）

0 引言

2012年，國(guó)內(nèi)開(kāi)始新一代智能變電站的研究工作，提出了概念設(shè)計(jì)方案。[1-2]方案以“系統(tǒng)高度集成、結(jié)構(gòu)布局合理、裝備先進(jìn)適用、經(jīng)濟(jì)節(jié)能環(huán)保、支撐調(diào)控一體”為目標(biāo)，結(jié)合目前及遠(yuǎn)期設(shè)備發(fā)展方向，以“一體化設(shè)計(jì)、工廠化制造、模塊化安裝”為建設(shè)思路，在遵循設(shè)備集成、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、功能整合、組柜布置優(yōu)化的原則下，提出了應(yīng)符合易擴(kuò)展、易升級(jí)、易改造、易維護(hù)的工業(yè)化應(yīng)用要求的二次設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)全站二次系統(tǒng)模塊化配送。

1 智能變電站二次設(shè)備配置存在的問(wèn)題

國(guó)內(nèi)智能變電站站控層、間隔層設(shè)備集中布置在二次設(shè)備室，二次小室按電壓等級(jí)分散布置，存在以下問(wèn)題：[3-5]

（1）占地面積大、小室建筑投資較高；

（2）屏柜需現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試，現(xiàn)場(chǎng)施工量大、施工周期長(zhǎng)、建設(shè)質(zhì)量難以掌控、二次設(shè)備接線工作量大；

（3）二次設(shè)備組柜方案沒(méi)有統(tǒng)一、各站組柜方案不一，運(yùn)維較為復(fù)雜。

2 新一代智能站預(yù)制艙式二次組合設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

國(guó)內(nèi)試點(diǎn)的220kV/110kV新一代智能變電站均采用預(yù)制艙式二次組合設(shè)備，取代了站內(nèi)傳統(tǒng)的主控室及繼電保護(hù)小室（甚至開(kāi)關(guān)柜小室）。220kV、110kV均采用監(jiān)控系統(tǒng)、單間隔保護(hù)、多間隔保護(hù)、電源系統(tǒng)等設(shè)備安裝于預(yù)制艙內(nèi)。艙體按電壓等級(jí)分散設(shè)置。預(yù)制艙內(nèi)設(shè)置統(tǒng)一的光纜集中轉(zhuǎn)接柜，用于轉(zhuǎn)接與外部配合的光纜，艙內(nèi)轉(zhuǎn)接柜到各屏柜間的連接由設(shè)備廠商在工廠內(nèi)集成，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)定制的接插件完成光纜的對(duì)接，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)光纜熔接工作。

預(yù)制艙式組合設(shè)備在現(xiàn)有二次設(shè)備配置方案基礎(chǔ)上進(jìn)行了以下優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.1 裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化

常規(guī)保護(hù)、測(cè)控裝置均采用背板接線，操作顯示面板前置，屏柜前后開(kāi)門(mén)方式。為了提高屏柜空間使用率，減少占地面積，可采用“筆記本式”前接線裝置，取消屏柜后開(kāi)門(mén)，操作及維護(hù)均在裝置前進(jìn)行。

該裝置在保持現(xiàn)有硬件結(jié)構(gòu)基本不變的情況下，保留操作顯示面板，面板和裝置插箱一體，顯示面板的一側(cè)和插箱面板通過(guò)鉸鏈相連。正常工作時(shí)，顯示屏遮擋住插箱內(nèi)部的端子接線、連接器、板卡等；操作顯示屏?xí)r，只需要打開(kāi)屏柜門(mén)；如果要檢修端子接線、連接器、板卡等，則需要打開(kāi)屏柜門(mén)后，將面板向上旋轉(zhuǎn)，露出插箱內(nèi)部的端子接線、連接器、板卡，然后進(jìn)行操作。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有二次裝置進(jìn)行前板接線改造，形成“筆記本式”前接線裝置，設(shè)備接口布置在裝置前面，取消屏柜背開(kāi)門(mén)，節(jié)省屏柜布置空間，可將柜體尺寸(高×寬×深)優(yōu)化為 2260mm×600mm×600mm，屏柜布置數(shù)量較多。為二次設(shè)備艙屏柜雙列布置創(chuàng)造條件。

2.2 屏柜結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在智能變電站中，隨著一體化裝置的應(yīng)用、設(shè)備功能的整合、組柜方案的優(yōu)化，二次屏柜與常規(guī)變電站相比具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）端子排數(shù)量大量減少

二次設(shè)備之間信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化，使得保護(hù)測(cè)控柜端子排數(shù)量大為減少，僅需保留裝置、交換機(jī)等裝置本身故障接線端子、對(duì)時(shí)端子即可。

（2）壓板數(shù)量大量較少

智能站信息采用軟報(bào)文形式傳送，取消了出口壓板及功能壓板，故壓板數(shù)量大為減少。

（3）功能元器件大量減少

二次設(shè)備之間信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化，省去了裝置內(nèi)部諸多功能插件，使得機(jī)箱布置緊湊，體積大為減少，而且，由于軟壓板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬壓板，這些都使得智能變電站的二次設(shè)備在結(jié)構(gòu)上更為精簡(jiǎn)。同時(shí)取消了二次設(shè)備屏柜上的操作把手、按鈕及模擬面板等，運(yùn)行維護(hù)變得更加簡(jiǎn)潔。

（4）低功耗電子元器件的應(yīng)用

保護(hù)、測(cè)控裝置采用低功耗的電子元器件后，單裝置的功耗小于50W，經(jīng)計(jì)算保護(hù)測(cè)控柜內(nèi)裝置的發(fā)熱溫升不會(huì)影響裝置的正常運(yùn)行。另外，智能變電站保護(hù)測(cè)控裝置組柜安裝在二次設(shè)備室，設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境良好。

基于上述優(yōu)勢(shì)，二次屏柜內(nèi)的空間利用率大幅度提高，裝置按間隔組柜，屏柜尺寸可選擇2260mm×600mm×600mm，比常規(guī)柜體尺寸縮小了25%，在此基礎(chǔ)上還可以采用前接線裝置，優(yōu)化屏柜結(jié)構(gòu)。采用前開(kāi)門(mén)結(jié)構(gòu)，屏柜靠墻布置，從而顯著降低了變電站二次設(shè)備室建筑面積。

2.3 預(yù)制艙內(nèi)二次設(shè)備布置優(yōu)化

考慮到裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)后采用前接線裝置，屏柜采用前開(kāi)門(mén)結(jié)構(gòu)，屏柜正面朝向艙內(nèi)，背面靠艙體布置，不設(shè)后門(mén)，屏柜布置可采用雙列布置形式，節(jié)省屏后空間、增大艙內(nèi)空間利用率，結(jié)合屏柜尺寸優(yōu)化、布置優(yōu)化及現(xiàn)有運(yùn)輸條件，預(yù)制艙艙體尺寸按（長(zhǎng)×寬×高）：Ⅰ型6200mm×2500mm×3133mm； Ⅱ型 9200mm×2500mm×3133mm； Ⅲ型12200mm×2500mm×3133mm三種尺寸設(shè)計(jì)。與變電站二次設(shè)備室相比，建筑面積顯著降低。

3 效果評(píng)價(jià)

本文以某330kV/110kV/35kV變電站為例，采用預(yù)制艙式二次組合設(shè)備后的主要計(jì)算經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下：該站終期規(guī)模主變4×1500MVA；330kV系統(tǒng)采用雙母線雙分段接線，進(jìn)出線遠(yuǎn)期8回；110kV系統(tǒng)采用雙母線雙分段接線，進(jìn)出線遠(yuǎn)期22回；35kV系統(tǒng)采用單母線單元接線。采用預(yù)制艙式二次組合設(shè)備，設(shè)置330kV預(yù)制艙2個(gè)，110kV及主變預(yù)制艙1個(gè)，通過(guò)裝置結(jié)構(gòu)、屏柜結(jié)構(gòu)、二次設(shè)備集成及組柜的優(yōu)化，330kV預(yù)制艙按Ⅰ型設(shè)計(jì)，110kV及主變預(yù)制艙按Ⅲ型設(shè)計(jì)，與常規(guī)布置方案相比，330kV預(yù)制艙屏柜數(shù)量為28面，較常規(guī)方案減少36.4%，優(yōu)化后的330kV二次設(shè)備建筑面積減少34.48m2，較常規(guī)方案減少69.5%；主變及110kV預(yù)制艙屏柜數(shù)量為34面，較常規(guī)方案減少29.2%，優(yōu)化后的110kV及主變二次設(shè)備建筑面積減少70m2，較常規(guī)方案減少70.7%。

4 結(jié)論

（1）新一代智能變電站采用預(yù)制艙式二次組合設(shè)備，由廠家集成安裝，有利于二次設(shè)備功能的整合，為設(shè)備的進(jìn)一步集成優(yōu)化提供條件。

（2）優(yōu)化設(shè)計(jì)方案對(duì)現(xiàn)有裝置硬件結(jié)構(gòu)改動(dòng)量小，易實(shí)現(xiàn)；且屏位靠墻布置、布置數(shù)量多，大大減少了站內(nèi)建筑面積，降低了工程投資。

（3）預(yù)制艙式組合設(shè)備已在試點(diǎn)站成功投運(yùn)，效果良好，在后續(xù)建設(shè)工程中具有極大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

［1］宋璇坤,李敬如,肖智宏,等.新一代智能變電站整體設(shè)計(jì)方案[J].電力建設(shè),2012,33(11):1-6.

［2］史京楠,胡君輝,等.新一代智能變電站平面布置優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].電力建設(shè),2014,35(4):31-37.

［3］國(guó)家電網(wǎng)公司.國(guó)家電網(wǎng)公司2014年第一次輸變電工程設(shè)計(jì)競(jìng)賽創(chuàng)新和亮點(diǎn)[R].北京:國(guó)家電網(wǎng)公司,2014.

［4］國(guó)家電網(wǎng)公司.新一代智能變電站示范工程成果總結(jié)[R].北京:國(guó)家電網(wǎng)公司,2014.

［5］國(guó)家電網(wǎng)公司.智能變電站試點(diǎn)工程評(píng)價(jià)報(bào)告[R].北京:國(guó)家電網(wǎng)公司,2011.