淺談模塊化變電站的發(fā)展與應(yīng)用

張 莉， 敖 斌， 夏 凱

(1.安徽華電工程咨詢設(shè)計(jì)有限公司，安徽 合肥 230022；2.安徽省電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，安徽 合肥 230022)

淺談模塊化變電站的發(fā)展與應(yīng)用

張 莉1， 敖 斌1， 夏 凱2

(1.安徽華電工程咨詢設(shè)計(jì)有限公司，安徽 合肥 230022；2.安徽省電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，安徽 合肥 230022)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，110 kV裝配式變電站在各地電力系統(tǒng)得到廣泛推廣和應(yīng)用，變電站采用模塊化建設(shè)，具有“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、模塊化組合、工廠化加工和集約化施工”的特點(diǎn)。相較于傳統(tǒng)變電站能有效降低占地面積、建筑面積、工期等指標(biāo)，結(jié)合工業(yè)化生產(chǎn)，模塊化設(shè)備的發(fā)展和國網(wǎng)“兩型一化”的變電站建設(shè)導(dǎo)則，模塊化變電站將成為今后變電站建設(shè)的熱點(diǎn)，成為今后變電站建設(shè)的一種主流模式。

模塊化；裝配式變電站；應(yīng)用

110kV模塊化變電站是為了滿足整個(gè)社會(huì)日益增加的用電負(fù)荷，也是為了提升電網(wǎng)的供電能力而建設(shè)的。它對于緩解各個(gè)城市的緊張供電局面，對于推動(dòng)電網(wǎng)革新有著非常重要的意義。模塊化變電站采用全預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)建筑模式[1-3]，通過工廠生產(chǎn)預(yù)制、現(xiàn)場裝配安裝兩大階段來建設(shè)變電站，這種建設(shè)方式大大減少了變電站的占地面積，大幅縮減建設(shè)工期，隨著裝配式變電站在110 kV變電站的試點(diǎn)成功，國內(nèi)外出現(xiàn)了許多變電站建設(shè)的模塊化產(chǎn)品，表明這種模塊化變電站將成為今后變電站建設(shè)的主流模式[4]。

1 模塊化變電站的發(fā)展

隨著資源節(jié)約型與環(huán)境友好型設(shè)計(jì)建設(shè)的逐步推進(jìn)， 變電站建設(shè)模式必須走向減少土地占用、降低變電站造價(jià)、縮短建設(shè)周期、與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)、提高運(yùn)行可靠性、較少設(shè)備維護(hù)的發(fā)展模式，同時(shí)相關(guān)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展也推動(dòng)了變電站建設(shè)模式的發(fā)展。封閉式高壓組合電容器的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了高壓設(shè)備的模塊化；拔插式電纜附件的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了工程的預(yù)制，縮短了現(xiàn)場施工和試驗(yàn)周期；電子技術(shù)和單片技術(shù)使綜合自動(dòng)化裝置的體積大大縮小，分布式智能裝置實(shí)現(xiàn)了綜合自動(dòng)化模塊的工廠預(yù)制；永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器及少維護(hù)、緊湊型開關(guān)柜的出現(xiàn)，提高了出線模塊的可實(shí)施性；預(yù)制式組合鋼結(jié)構(gòu)框架和維護(hù)結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)大大縮短了現(xiàn)場建(構(gòu))筑物的施工周期等等。

模塊化變電站是推行變電站建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期設(shè)計(jì)建設(shè)理念，遵循國家電網(wǎng)公司“兩型一化”變電站設(shè)計(jì)建設(shè)導(dǎo)則，依據(jù)規(guī)程、規(guī)范和技術(shù)管理要求，在典型設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化平面布置和豎向設(shè)計(jì)。為加快推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)，國家電網(wǎng)公司已推行過若干試點(diǎn)工程，有些變電站已經(jīng)投入運(yùn)行。從試點(diǎn)變電站的建設(shè)情況來看，取得了不錯(cuò)的效果和效益、效率。占地面積、建設(shè)面積和工期等指標(biāo)都得到有效的控制，工程造價(jià)也有所下降。鑒于以上優(yōu)勢，國家電網(wǎng)公司現(xiàn)已全面推行模塊化智能裝配式變電站的應(yīng)用。

2 模塊化變電站的特點(diǎn)

模塊化變電站典型設(shè)計(jì)工藝是一個(gè)不斷完善和優(yōu)化的過程，應(yīng)在工程實(shí)施過程中提前做好工程策劃和設(shè)計(jì)創(chuàng)新，探索對以往工程常規(guī)做法的改進(jìn)、優(yōu)化和完善，并貫徹落實(shí)到工程全過程的每個(gè)環(huán)節(jié)。在實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)的問題、改進(jìn)措施應(yīng)及時(shí)反饋，以便及時(shí)修改設(shè)計(jì)、施工典型工藝。

模塊化變電站模塊化建設(shè)主要包括土建和電氣兩部分。土建部分主要包括基礎(chǔ)、電纜溝及圍墻、綜合樓及輔助模塊等，電氣主要包括進(jìn)線模塊、主變壓器模塊、自動(dòng)化模塊無功補(bǔ)償和消弧線圈模塊等[5]。不論是土建和電氣，裝配式變電站其模塊化建設(shè)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

(1) 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)：根據(jù)國家電網(wǎng)通用設(shè)計(jì)，采用通用設(shè)備，電氣設(shè)備型式、回路接線和土建設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化就可以得到實(shí)現(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)化連接一次設(shè)備、二次設(shè)備，可以即插即用二次接線；實(shí)現(xiàn)信息統(tǒng)一采集、綜合分析、智能報(bào)警、按需傳送，實(shí)現(xiàn)順序控制等高級應(yīng)用功能模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和定制化。

(2) 工廠化加工：建(構(gòu))筑物的配件以工廠加工為主，采用工廠預(yù)制式結(jié)構(gòu)型式。土建基坑開挖后即可吊至現(xiàn)場規(guī)定位置，然后快速地進(jìn)行基坑回填，以減少基坑開挖后現(xiàn)場施工時(shí)間較長帶來的一系列問題；保護(hù)、通信、監(jiān)控等二次設(shè)備按電氣功能單元采用“預(yù)制艙式組合二次設(shè)備”，艙內(nèi)接線及單體設(shè)備調(diào)試均在工廠內(nèi)完成；一、二次集成設(shè)備最大程度實(shí)現(xiàn)工程內(nèi)規(guī)模生產(chǎn)、集成調(diào)試，安裝方便，縮短工期。

(3) 裝配式建設(shè)：建筑物框架梁、柱及維護(hù)結(jié)構(gòu)均采用工廠模塊化制作，現(xiàn)場拼裝焊接，減少現(xiàn)場“濕作業(yè)”，實(shí)現(xiàn)環(huán)保施工。提高施工效率，減少施工周期，比濕法作業(yè)提高效率3倍多，且不受天氣和氣候的影響，勞動(dòng)強(qiáng)度較小，交叉作業(yè)方便有序，精細(xì)化組裝的施工噪聲小，散裝物料少，廢水廢物排放量少，符合國網(wǎng)“兩型一化”的要求。

(4) 設(shè)備的特殊性:110 kV裝配式變電站有其獨(dú)特的建設(shè)特點(diǎn)和施工特點(diǎn)[6]，在施工中用到了很多新技術(shù)，相較于普通的變電站，標(biāo)準(zhǔn)配送式變電站具有很大的不同，就在于應(yīng)用了預(yù)制艙式組合設(shè)備，它的艙體將集裝箱結(jié)構(gòu)型式給應(yīng)用了過來，運(yùn)輸起來比較方便。在工廠內(nèi)已經(jīng)完成了二次組合設(shè)備的安裝集成，在工廠內(nèi)整體調(diào)試之后，向現(xiàn)場運(yùn)輸，在中途不需要換裝，可以在配電裝置現(xiàn)場就地放下。

3 土建設(shè)計(jì)

針對變電站建筑物的使用特點(diǎn)，只要在設(shè)計(jì)中很好地解決鋼結(jié)構(gòu)防火、耐腐蝕性及裝配構(gòu)件支架接縫防水防漏問題，在變電站建筑物中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)組裝式具有良好的發(fā)展前景[7]。

本文結(jié)合目前已經(jīng)設(shè)計(jì)過并投入運(yùn)行的110 kV變電站中某35 kV配電裝置室的裝配式建筑物介紹下土建設(shè)計(jì)。配電裝置室嚴(yán)格采用標(biāo)準(zhǔn)化柱距，柱距為5 m，鋼柱和鋼梁截面均采用H型鋼，柱與基礎(chǔ)連接采用地腳螺栓連接。建筑物采用標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)的C30現(xiàn)澆鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，同時(shí)在基礎(chǔ)頂面預(yù)埋安裝鋼柱的地腳螺栓。鋼柱和鋼梁選用厚涂型防火涂料，防火涂料的厚度滿足耐火極限要求，鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)部分的防火涂料適當(dāng)加厚。鋼結(jié)構(gòu)防銹涂層由底漆、中間漆和面漆組成，防腐處理在工廠完成，滿足鋼結(jié)構(gòu)防腐處理要求。建筑外墻維護(hù)的主要支撐結(jié)構(gòu)為C型鋼板框架，連接方面采用的是螺栓，外立面一次成型，無需二次裝飾[8]。

4 結(jié)束語

通過上文的敘述分析可以得知，模塊化變電站的應(yīng)用和推廣，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)建設(shè)的工業(yè)化，使技術(shù)創(chuàng)新體系和工業(yè)化生產(chǎn)方式達(dá)到了新的水平[1]。如今很多的變電站都開始采用模塊化設(shè)計(jì)方法，實(shí)踐研究證明，模塊化相較于傳統(tǒng)變電站，具有一系列的優(yōu)勢，模塊化有其自身的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，可以有效降低占地面積、建筑面積，縮短工期，而且充分體現(xiàn)了“兩型一化”建設(shè)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)智能變電站標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、配送式建設(shè)，為后續(xù)模塊化變電站的建設(shè)積累了經(jīng)驗(yàn)。

[1] 侯璽莎，沈秀蘭.110 kV裝配式變電站的特點(diǎn)和新技術(shù)運(yùn)用[J].電力與能源,2013(6):286～288.

[2] 邢曉莉.110 kV裝配式變電站特點(diǎn)和新技術(shù)應(yīng)用[J].電力建設(shè),2013(10):273～274.

[3] 王慧芳. 裝配式建筑構(gòu)筑物的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].建筑設(shè)計(jì),2013(6):41～42.

[4] 牛 強(qiáng)，徐 啟，鐘家勇，等.模塊化智能變電站建設(shè)模式研究[J].電力電氣,2014,33(21):21～23.

[5] 高美金，傅旭華.標(biāo)準(zhǔn)配送式變電站的特點(diǎn)與建設(shè)[J].浙江電力,2014(3):31～34.

[6] 游 景. 標(biāo)準(zhǔn)配送式變電站的特點(diǎn)與建設(shè)[J].電力技術(shù),2014(14):203.

[7] 徐 峰.裝配式變電站的發(fā)展及土建設(shè)計(jì) [J].應(yīng)用技術(shù),2010(5):199～200.

[8] 曾 琰.淺談裝配式變電站的土建設(shè)計(jì)[J].建材與裝飾，2015(12):98～99.

遺失聲明

安徽國冉建筑工程有限公司的建筑業(yè)企業(yè)資質(zhì)證書(副本)遺失。證書編號：D334023914。特此聲明作廢。

2016年4月26日

2016-07-06；修改日期：2016-07-11

張 莉(1985-)，女，安徽六安人，碩士，安徽華電工程咨詢設(shè)計(jì)有限公司工程師．

TM63；TM922.4

A

1673-5781(2016)04-0445-02