探討預(yù)制艙式變電站在新能源產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

王寶安

摘要：近年來，隨著新能源產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，大量的光伏發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電項目投入電力市場。與傳統(tǒng)電力產(chǎn)業(yè)相比，新能源產(chǎn)業(yè)建設(shè)具有鮮明的特點，即建設(shè)周期短、投入使用快、投資較低、建設(shè)用地受限等?；谶@些特點，在新能源項目建設(shè)中，集成變電站得到了越來越多的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：預(yù)制艙式;變電站;新能源產(chǎn)業(yè)

一、模塊化預(yù)制艙式變電站的優(yōu)點

1.1施工周期短，施工質(zhì)量便于把控

傳統(tǒng)變電站有就地零星施工、現(xiàn)場綁扎鋼筋、立模澆筑等建設(shè)方式，模塊化預(yù)制艙式變電站的土建施工充分體現(xiàn)了“裝配式”特點。

傳統(tǒng)變電站主體建筑采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場施工工序為混凝土預(yù)拌、澆搗養(yǎng)護(hù)、模板安裝拆除、墊層制作澆筑、鋼筋運輸綁扎等，工作繁復(fù)，人工消耗大，所需周期長。此外，混凝土結(jié)構(gòu)的施工養(yǎng)護(hù)受作業(yè)人員的水平及天氣影響較大，建設(shè)質(zhì)量及工期不易固定，而且澆筑搬運容易造成環(huán)境污染。同時現(xiàn)場大量的電氣安裝及調(diào)試工作也使得總體施工周期無法縮短。

相比傳統(tǒng)變電站的鋼混結(jié)構(gòu)土建工程，模塊化預(yù)制艙式變電站采用工廠化加工、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、模塊化生產(chǎn)、模塊化組合，具有施工周期短、現(xiàn)場作業(yè)少、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高、環(huán)保便捷等特點。變電站電氣設(shè)備全部采用預(yù)制艙安裝及模塊化設(shè)備，現(xiàn)場僅包含部分安裝及接線工作，電氣二次設(shè)備在廠內(nèi)已完成接線及部分調(diào)試工作，現(xiàn)場工作量大大減少，生產(chǎn)的高度集約化有效縮短了建設(shè)工期。

對于新能源項目建設(shè)周期短、投入使用快的要求，模塊化預(yù)制艙式變電站的這一優(yōu)勢得到了充分體現(xiàn)。以內(nèi)蒙某地一光伏電站升壓站為例，從設(shè)計到升壓站調(diào)試完成并網(wǎng)僅用時90d，其中設(shè)計階段30d，設(shè)備生產(chǎn)及廠內(nèi)預(yù)安裝45d，現(xiàn)場安裝調(diào)試15d。

1.2占地面積小，總投資較小

模塊化預(yù)制艙式變電站通過高度集成，可以大幅度優(yōu)化變電站的總平面布置，縮小變電站占地面積。相對于傳統(tǒng)戶外常規(guī)變電站，模塊化預(yù)制艙式變電站無主體建筑，高低壓電氣室均采用預(yù)制艙形式，可根據(jù)需要建設(shè)供水設(shè)備間。因此模塊化預(yù)制艙式變電站與傳統(tǒng)變電站相比，總占地面積較小。因為新能源項目中存在大量山區(qū)風(fēng)電項目，許多項目升壓站站址面積較小，開挖量較大，此類項目如果采用模塊化預(yù)制艙式變電站則具有一定的優(yōu)勢。相比傳統(tǒng)變電站，裝配式集成變電站占地面積可以節(jié)省約20%，總投資節(jié)省約5%～10%。

二、裝配式集成變電站的設(shè)計要點

2.1預(yù)制艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料要求

預(yù)制艙艙體骨架宜采用焊裝一體式結(jié)構(gòu)，應(yīng)有足夠的機械強度和剛度，主要鋼材材質(zhì)應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。在起吊、運輸和安裝時不會變形或損傷。艙體內(nèi)電氣設(shè)備不會因起吊運輸造成的變形影響開關(guān)、隔離等設(shè)備的操作、運行。艙體的底架部件由型鋼焊接而成，主要鋼材材質(zhì)應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼?？蚣?、門板及頂蓋應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板經(jīng)噴砂、熱噴鋅防腐處理工藝或采用不銹鋼材質(zhì)。內(nèi)部填充物采用建設(shè)部許可的巖棉板防火保溫材料，確保整個預(yù)制艙的保溫和防火性能。

艙體金屬構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行在50年內(nèi)不銹蝕的防腐處理，艙體外殼采用冷軋鋼板經(jīng)熱噴鋅防腐或采用不銹鋼板制作，金屬材料噴涂前必須經(jīng)過噴砂處理，并保證均勻一致，以增強防腐層的附著力。

2.2預(yù)制艙的布置要求

2.2.1高壓預(yù)制艙的布置

高壓預(yù)制艙的布置目前多采用單列布置，根據(jù)采用設(shè)備不同又分為2種方案：①采用常規(guī)真空開關(guān)柜，高壓預(yù)制艙布置要求應(yīng)參照《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)程》（DL/T5153—2014）內(nèi)表7.2.9-1高壓廠用配電裝置室的通道尺寸要求;②采用半封閉氣體金屬封閉開關(guān)，即HGIS設(shè)備，預(yù)制艙布置可緊貼艙壁布置，可以有效減少預(yù)制艙的體積。

以上2種布置方式在實際工程中均有應(yīng)用，采用真空柜預(yù)制艙占地面積較大，但價格相對便宜，適用于用地面積相對寬松的項目。采用HGIS預(yù)制艙占地較小，但價格較真空。

2.2.2二次預(yù)制艙的布置

二次屏柜數(shù)量較多，一般在預(yù)制艙中采用雙列布置，以節(jié)約預(yù)制艙面積。目前在實際工程中二次預(yù)制艙主要采用前接線形式的屏柜和采用常規(guī)后接線的屏柜這兩種屏柜。采用前接線形式的屏柜即屏柜內(nèi)部接線端子排采用可轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)，接線時將端子排轉(zhuǎn)至屏前，接線完成后又將端子排轉(zhuǎn)回。這種形式的屏柜優(yōu)點是不需要在預(yù)制艙上做艙體開口，密封及防火性能較好，但端子排轉(zhuǎn)動時會造成接線松脫以及轉(zhuǎn)動軸易故障等問題。采用常規(guī)后接線的屏柜為檢修接線方便，在屏柜后方艙體上開檢修門，即屏柜接線時打開后方檢修門即可。這種屏柜接線檢修方便，不存在接線因轉(zhuǎn)動發(fā)生松脫的問題，但艙體開門數(shù)量很多，預(yù)制艙整體密封性能變差，由于許多山區(qū)風(fēng)電項目升壓站位于高海拔高濕度地區(qū)，預(yù)制艙防水問題不易解決。此外由于艙體開門，應(yīng)考慮預(yù)制艙與室外帶油設(shè)備之間的防火間距，這使電氣設(shè)備的布置受到限制。

2.3其他設(shè)計要求

為確保艙體的高低壓、自動化、變壓器等設(shè)備的可靠運行，并實現(xiàn)防塵、防潮，預(yù)制艙艙體均需要密封。高壓和低壓的進(jìn)出線電纜孔采用方便密封的孔，為確?，F(xiàn)場電纜連接后的有效密封，應(yīng)考慮隨設(shè)備配置電纜多徑密封件。預(yù)制艙外殼形狀應(yīng)不易積塵、積水，頂蓋邊沿應(yīng)設(shè)有滴水沿，防止雨水回流進(jìn)入艙體。艙體制作盡可能少用外露緊固件，以免螺釘穿通外殼使水導(dǎo)入殼內(nèi);對穿通外殼的孔，均應(yīng)采取相應(yīng)的密封措施。在氣候寒冷地區(qū)，預(yù)制艙的穿墻上方雨檐部分，應(yīng)設(shè)有防止冰雪融水形成冰凌的結(jié)構(gòu)措施。艙體應(yīng)具備良好的隔熱性能，保證艙內(nèi)設(shè)備在項目所在地氣候條件下運行時所有電氣設(shè)備的溫度不高于其允許的最高溫度，不低于其允許的最低溫度。

三、結(jié)語

模塊化預(yù)制艙式變電站由于采用工廠化加工、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、模塊化生產(chǎn)、模塊化組合，具有施工周期短、現(xiàn)場作業(yè)少、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高、環(huán)保便捷等特點。

電氣設(shè)備全部采用預(yù)制艙安裝及模塊化設(shè)備，現(xiàn)場僅包含部分安裝及接線工作，電氣二次設(shè)備在廠內(nèi)已完成接線及部分調(diào)試工作，現(xiàn)場工作量大量減少，生產(chǎn)的高度集約化有效縮短了建設(shè)工期。目前我國新能源政策變化較快，因此大部分項目都對建設(shè)時間有所要求，將預(yù)制艙式變電站引入新能源產(chǎn)業(yè)將給新能源項目的建設(shè)帶來有力變革，有效縮短項目建設(shè)周期，同時也帶來一定的經(jīng)濟效益，將會推動新能源產(chǎn)業(yè)的更快發(fā)展。

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（作者單位：特變電工新疆新能源股份有限公司）