技術(shù)解析 | 35kV裝配式變電站在農村電網(wǎng)升級改造

摘要：35kV 裝配式變電站作為變電站建設的一種新模式正在迅速發(fā)展，尤其在農村電網(wǎng)升級改造工程中應用較為廣泛，以四川省瀘州市合江縣鳳鳴35kV 裝配式變電站為例，介紹了裝配式變電站的工程特點(diǎn)、技術(shù)方案，并對存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，總結了設計及建設中的一些經(jīng)驗。

根據《務(wù)院辦公廳轉發(fā)家發(fā)展改革委關(guān)于“十三五”期間實(shí)施新一輪農村電網(wǎng)改造升級工程意見(jiàn)的通知》（辦發(fā)（2016）9 號）的文件要求，為加強農村基礎設施建設，加快城鄉基本公共服務(wù)均等化進(jìn)程的重要舉措，實(shí)施新一輪農村電網(wǎng)改造升級工程。在農村電網(wǎng)布局中，35kV 變電站起著(zhù)至關(guān)重要的作用，在新一輪農村電網(wǎng)改造升級工程建設過(guò)程中，將有大量35kV 變電站改造或新建。為加快變電站建設速度、進(jìn)一步推進(jìn)變電站建設標準化工作，家電網(wǎng)公司提出了“標準裝配式變電站”的建設理念，目的是通過(guò)“標準化設計、工廠(chǎng)化加工、裝配式建設”模式的實(shí)踐與探索，實(shí)現變電站建設快速、高效的目標。這種模式和理念應用到農村電網(wǎng)35kV 變電站建設中，將極大地提高變電站的建設速度，縮短建設周期，同時(shí)減少土地占用面積、降低造價(jià)，做到與周?chē)h(huán)境協(xié)調、提高運行可靠性和減少設備維護工作量，實(shí)現家電網(wǎng)公司變電站“兩型一化”（環(huán)境友好型、資源節約型、工業(yè)化）的建設目標。

本文以四川省瀘州市合江縣鳳鳴35kV 裝配式變電站為例，介紹了裝配式變電站的工程特點(diǎn)，從裝配式開(kāi)關(guān)室、電氣二次設計、總平面布置、土建設計等方面進(jìn)行了詳細的技術(shù)分析，并對存在的主要問(wèn)題進(jìn)行了分析，總結經(jīng)驗和不足，以便形成更好的標準化裝配式變電站工程技術(shù)方案，在農村電網(wǎng)升級改造工程中積極推廣應用。

1、裝配式變電站特點(diǎn)

裝配式變電站與傳統變電站在電氣設備布置、土建設計和施工模式等方面不同，通過(guò)標準化設計、工廠(chǎng)預制生產(chǎn)、現場(chǎng)裝配安裝三大階段來(lái)建設變電站。其標準化設計、模塊化組合、工業(yè)化生產(chǎn)、集約化施工，使變電站建設走向資源消耗低、環(huán)境污染少、建設周期短、精細化建設的道路。

1.1 在土建方面的特點(diǎn)

充分體現了“裝配式”特點(diǎn)，采用預制鋼結構的建筑模式。變電站的各電壓等級開(kāi)關(guān)室箱體、結構支架、設備支架等全部采用組合式裝配鋼結構，所有鋼結構構件在工廠(chǎng)預制，進(jìn)行工業(yè)化、規?；a(chǎn)，技術(shù)統一化，規格標準化。待所有鋼結構件生產(chǎn)完畢，直接運至施工現場(chǎng)吊裝，進(jìn)行裝配組立，完成集約化施工。相比傳統變電站的鋼混結構土建工程，裝配式變電站具有施工周期短、現場(chǎng)作業(yè)少、環(huán)保便捷等特點(diǎn)，使變電站建設走向高科技精細化建設的道路。

1.2 在電氣方面的特點(diǎn)

借鑒傳統變電站的電氣布局并加以改進(jìn)，劃分為35kV 裝配式開(kāi)關(guān)室（含二次設備）、10kV 裝配式開(kāi)關(guān)室（含無(wú)功補償設備）、主干式變壓器單元三大模塊。35kV 及10kV 開(kāi)關(guān)柜均采用戶(hù)內金屬鎧裝移開(kāi)式開(kāi)關(guān)設備，在工廠(chǎng)生產(chǎn)階段進(jìn)行電氣元件的封裝組合。除了集成一次設備外，裝配式變電站的二次設備也采用模塊化設計和組裝。二次設備按功能進(jìn)行模塊化分割，模塊間的控制電纜采用標準化預制電纜，接頭直接在廠(chǎng)家封裝，使現場(chǎng)能夠即插即用，從而降低工地組屏和接線(xiàn)的工作量，提高電氣安裝效率。

2、裝配式技術(shù)方案分析

鳳鳴35kV 裝配式變電站在設計、建設中嚴格遵循 “安全性、適用性、通用性、經(jīng)濟型” 協(xié)調統一的原則，在《家電網(wǎng)公司輸變電工程典型設計——35kV 變電站分冊》（2006 年版）D-3方案基礎上，從設備裝配化、集成化角度出發(fā)考慮技術(shù)方案。

2.1 裝配式開(kāi)關(guān)室

35 kV 開(kāi)關(guān)室采用裝配式結構，箱體長(cháng)11.8m，寬6.6m，考慮道路運輸限高，高3.5 m。箱體內布置有35kV 高壓開(kāi)關(guān)柜和二次設備，設備雙列面對面布置，屏間操作通道距離依據家標準《3～ 110kV 高壓配電裝置設計規范》（GB50060—2008）的相關(guān)條文要求確定為2800 mm，為減小箱體尺寸，箱體屏后封板設計成可拆卸的封板，方便屏后維護檢修。35kV裝配式開(kāi)關(guān)室較常規設計的開(kāi)關(guān)室面積少40 m2。

10kV 開(kāi)關(guān)室也采用裝配式結構， 箱體長(cháng)10.8m，寬6.0m，考慮道路運輸限高，高3.5m。箱體內布置有10kV 高壓開(kāi)關(guān)柜和10kV 并聯(lián)電容器補償裝置，設備雙列面對面布置，屏間操作通道距離依據家標準《3～110kV 高壓配電裝置設計規范（》GB50060—2008）的相關(guān)條文要求確定為2400mm，為減小箱體尺寸，箱體屏后封板設計成可拆卸的封板，方便屏后維護檢修。10kV 裝配式開(kāi)關(guān)室較常規設計的房屋開(kāi)關(guān)室面積少38m2。

開(kāi)關(guān)室采用標準化設計、工廠(chǎng)化生產(chǎn)，通過(guò)道路運輸到工地，到施工現場(chǎng)再進(jìn)行裝配組合，電氣安裝工期較傳統變電站減少近15d。

2.2 電氣總平面布置

根據站址所處的地形、地貌、出線(xiàn)方向及設備選型，變電站電氣總平面布置如下：主干式變壓器采用戶(hù)外布置，布置在變電站南側。35kV 裝配式開(kāi)關(guān)室布置在變電站西側，10kV 裝配式開(kāi)關(guān)室布置在變電站東側。35kV 進(jìn)站線(xiàn)路及主干式變壓器高、低壓側均采用電纜進(jìn)出線(xiàn)。裝配式變電站較傳統變電站占地面積節約近300m2。

2.3 電氣二次設計

二次設備含主變保護測控柜、電度表柜、公用測控柜、遠動(dòng)通信柜、光設備屏、交直流一體化電源裝置、監控主屏、圖像監視柜，布置在35kV 開(kāi)關(guān)室內，按設備功能分為監控模塊、通信模塊、電源模塊和全站監測系統模塊，各模塊間的聯(lián)系電纜未在工廠(chǎng)預制封裝，現場(chǎng)需大量接線(xiàn)，未做到即插即用，是本設計方案的一大缺憾。

2.4 土建設計

35kV及10kV 裝配式開(kāi)關(guān)室的基礎均采用現澆鋼筋混凝土箱式結構，該層結構凈空2m，地上0.6m，地下1.4m，作為電纜夾層使用，方便電纜進(jìn)出線(xiàn)。該型式基礎施工僅需15d左右，較傳統房屋開(kāi)關(guān)室模式大幅度縮短施工周期。

3、存在的問(wèn)題及解決方法

3.1 裝配式開(kāi)關(guān)室的箱體尺寸偏大，存在運輸、擴建等問(wèn)題

本方案裝配式開(kāi)關(guān)室的箱體尺寸根據家標準《3～110kV 高壓配電裝置設計規范》（GB50060）的相關(guān)條文要求確定，箱體的操作通道和檢修通道沿

用房屋模式的變電站設計標準，造成箱體體積過(guò)大，制作成本加大，并且不便于運輸和現場(chǎng)安裝施工。農網(wǎng)升級改造工程大多處于交通不便或站址受限的地方，在箱體設計時(shí)，若忽略了運輸條件，會(huì )造成無(wú)法正常運到工地，運輸工程中可能需要修路、伐樹(shù)等，影響施工工期和造成不必要的經(jīng)濟損失。因此，在箱體設計時(shí)要弄清運輸條件，當常規產(chǎn)品設計模式不能滿(mǎn)足要求時(shí)，要采用拼裝式等非標模式。

很多農網(wǎng)升級改造項目，地方供電公司（局）根據近期負荷和遠期負荷，兼顧投資金額，往往在箱體內先上本期設備，預留二期設備位置。有些廠(chǎng)家為了節省成本或其他原因，在設計時(shí)不考慮二期擴建工程的方便性，造成二期施工困難，不便于設備的安裝調試。

在實(shí)際工程設計時(shí)，不能簡(jiǎn)單套用傳統變電站房屋開(kāi)關(guān)室的設計標準，要結合工程實(shí)際，依據裝配式變電站家標準《高壓/ 低壓預裝式變電站》（GB17647 ）和《高壓/ 低壓預裝箱式變電站選用導則》（DL/T537 ）的相關(guān)條文要求，可采用固定間隔式箱體，即按照進(jìn)出線(xiàn)單元將元器件鑲嵌到箱體間隔框架內，這種結構型式簡(jiǎn)單，便于現代工業(yè)化流水線(xiàn)生產(chǎn)，同時(shí)采取上述的一些優(yōu)化設計措施，來(lái)滿(mǎn)足運輸、擴建等的要求，真正體現裝配式變電站標準化設計、模塊化組合、工業(yè)化生產(chǎn)、集約化施工等特征。

3.2 二次設備未在生產(chǎn)階段完成元器件集成、接口封裝等，增加施工現場(chǎng)安裝調試工作量

本方案二次設計仍沿襲傳統變電站的設計思路，二次設備布置在35kV 開(kāi)關(guān)室內，設備分散，零部件眾多，設備進(jìn)場(chǎng)后需要大量的協(xié)調指揮工作，設備間的控制電纜需現場(chǎng)制作電纜頭，一根根排布，所有安裝結束后方可調試，大大增加了施工現場(chǎng)的安裝調試工作量。裝配式變電站可考慮單設二次設備室，設備采用模塊化設計和組裝，模塊間的控制電纜采用標準化預制電纜，生產(chǎn)階段完成元器件集成、接口封裝及一些簡(jiǎn)單的調試工作，設備進(jìn)場(chǎng)后只需組合安裝，做到即插即用，從而降低工地組屏和接線(xiàn)的工作量，提高電氣安裝效率，真正體現裝配式變電站在電氣安裝應用方面的“裝配”模式。建議在設備招標中，對二次設備采用打包集合招標模式，由一個(gè)供應商提供所有二次設備，做到整體規劃集成。

3.3 裝配式開(kāi)關(guān)室的箱體防水、保溫、防腐等問(wèn)題

裝配式變電站的箱體防雨一直是困擾箱變生產(chǎn)廠(chǎng)家的一個(gè)主要問(wèn)題，尤其在南方多雨地區更為突出。目前，大多數箱變生產(chǎn)廠(chǎng)家采用頂部對接和側立柱對接、涂防水密封膠來(lái)防止箱體漏雨或滲水。這種做法很難保證防水密封膠的質(zhì)量，且防水密封膠使用壽命一般在3 年左右，變電站運行一段時(shí)間后難免出現漏雨或滲水現象。要想從根本上解決該問(wèn)題，需要從箱體頂部及對接立柱結構上下功夫，如將“回水沿”和對接蓋板相互重疊，并對結構件的所接處進(jìn)行防銹處理，另外，在箱體頂部對接蓋板處、箱體對接立柱處等采用專(zhuān)用密封條（使用壽命30年以上）進(jìn)行鑲邊、壓接后再鎖接。通過(guò)箱體結構設計和密封材料的改進(jìn)，箱體可以做到更好地防雨。

目前市場(chǎng)上箱體外殼主流材料是鋼板，對于寒冷地區采用雙層鋼板內加保溫材料的做法。鋼板對噴漆處理工藝要求較高，箱體在道路運輸及現場(chǎng)安裝過(guò)程中難免出現磕碰，導致掉漆銹蝕等問(wèn)題。即使現場(chǎng)進(jìn)行補漆，由于箱體體積較大，不可能進(jìn)行整體噴漆，導致箱體的整體外觀(guān)效果變差。目前內一些箱變生產(chǎn)廠(chǎng)家開(kāi)始使用敷鋁鋅板箱體、外觀(guān)CCA 防腐木板條。另外，通過(guò)外技術(shù)引進(jìn)，一些廠(chǎng)家在箱體外殼材料中開(kāi)始應用玻璃纖維增強水泥材料外殼，其抗太陽(yáng)輻射能力強，又不易產(chǎn)生凝露且散熱效果好。通過(guò)這些材料和工藝的應用，可以較好的解決保溫、防腐等問(wèn)題。

總之，要從根本上解決35kV 裝配式變電站的箱體防水、保溫、防腐等問(wèn)題，設計過(guò)程中，應積極穩妥地采用新材料、新技術(shù)、新工藝，在箱體的招標技術(shù)規范文件中，對箱體材料的選擇、技術(shù)的應用、工藝的確定等方面做詳細的技術(shù)要求。

4、結束語(yǔ)

通過(guò)四川省瀘州市合江縣鳳鳴35kV 裝配式變電站的設計、施工實(shí)踐，說(shuō)明裝配式變電站在建設過(guò)程中，全方位、全過(guò)程地節約資源，大幅降低占地面積，減少對資源及能源的消耗，35kV及10kV開(kāi)關(guān)室采用標準化設計、工廠(chǎng)化生產(chǎn)，采用現場(chǎng)裝配式施工，極大縮短施工工期，產(chǎn)生明顯的社會(huì )經(jīng)濟效益，從而降低工程投資。在“十三五”期間的農村電網(wǎng)升級改造工程中，35kV 變電站的建設將呈現任務(wù)重、要求高、工期緊、征地難等特點(diǎn)，裝配式變電站尤其適合資金不足、站址受限等問(wèn)題的地方。

目前35kV 裝配式變電站尚存在一些不足之處，需要對其進(jìn)一步優(yōu)化設計，整體統籌考慮設計方案，進(jìn)一步優(yōu)化開(kāi)關(guān)室箱體尺寸，做好箱體的防雨、保溫、防腐等，對二次設備進(jìn)行集合招標，整體規劃集成，做好工程管理的優(yōu)化組織，從而使35kV 裝配式變電站在農網(wǎng)升級改造工程中發(fā)揮更大作用。

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