摘要：35kV 裝配式變電站作為變電站建設(shè)的一種新模式正在迅速發(fā)展，尤其在農(nóng)村電網(wǎng)升級改造工程中應(yīng)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，并對存在的問題進(jìn)行了分析，總結(jié)了設(shè)計(jì)及建設(shè)中的一些經(jīng)驗(yàn)。

根據(jù)《務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)家發(fā)展改革委關(guān)于“十三五”期間實(shí)施新一輪農(nóng)村電網(wǎng)改造升級工程意見的通知》（辦發(fā)（2016）9 號）的文件要求，為加強(qiáng)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加快城鄉(xiāng)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(nóng)村電網(wǎng)改造升級工程。在農(nóng)村電網(wǎng)布局中，35kV 變電站起著至關(guān)重要的作用，在新一輪農(nóng)村電網(wǎng)改造升級工程建設(shè)過程中，將有大量35kV 變電站改造或新建。為加快變電站建設(shè)速度、進(jìn)一步推進(jìn)變電站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化工作，家電網(wǎng)公司提出了“標(biāo)準(zhǔn)裝配式變電站”的建設(shè)理念，目的是通過“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化加工、裝配式建設(shè)”模式的實(shí)踐與探索，實(shí)現(xiàn)變電站建設(shè)快速、高效的目標(biāo)。這種模式和理念應(yīng)用到農(nóng)村電網(wǎng)35kV 變電站建設(shè)中，將極大地提高變電站的建設(shè)速度，縮短建設(shè)周期，同時減少土地占用面積、降低造價(jià)，做到與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)、提高運(yùn)行可靠性和減少設(shè)備維護(hù)工作量，實(shí)現(xiàn)家電網(wǎng)公司變電站“兩型一化”（環(huán)境友好型、資源節(jié)約型、工業(yè)化）的建設(shè)目標(biāo)。

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)，從裝配式開關(guān)室、電氣二次設(shè)計(jì)、總平面布置、土建設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了詳細(xì)的技術(shù)分析，并對存在的主要問題進(jìn)行了分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和不足，以便形成更好的標(biāo)準(zhǔn)化裝配式變電站工程技術(shù)方案，在農(nóng)村電網(wǎng)升級改造工程中積極推廣應(yīng)用。

1、裝配式變電站特點(diǎn)

裝配式變電站與傳統(tǒng)變電站在電氣設(shè)備布置、土建設(shè)計(jì)和施工模式等方面不同，通過標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠預(yù)制生產(chǎn)、現(xiàn)場裝配安裝三大階段來建設(shè)變電站。其標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、模塊化組合、工業(yè)化生產(chǎn)、集約化施工，使變電站建設(shè)走向資源消耗低、環(huán)境污染少、建設(shè)周期短、精細(xì)化建設(shè)的道路。

1.1 在土建方面的特點(diǎn)

充分體現(xiàn)了“裝配式”特點(diǎn)，采用預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)的建筑模式。變電站的各電壓等級開關(guān)室箱體、結(jié)構(gòu)支架、設(shè)備支架等全部采用組合式裝配鋼結(jié)構(gòu)，所有鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在工廠預(yù)制，進(jìn)行工業(yè)化、規(guī)模化生產(chǎn)，技術(shù)統(tǒng)一化，規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化。待所有鋼結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)完畢，直接運(yùn)至施工現(xiàn)場吊裝，進(jìn)行裝配組立，完成集約化施工。相比傳統(tǒng)變電站的鋼混結(jié)構(gòu)土建工程，裝配式變電站具有施工周期短、現(xiàn)場作業(yè)少、環(huán)保便捷等特點(diǎn)，使變電站建設(shè)走向高科技精細(xì)化建設(shè)的道路。

1.2 在電氣方面的特點(diǎn)

借鑒傳統(tǒng)變電站的電氣布局并加以改進(jìn)，劃分為35kV 裝配式開關(guān)室（含二次設(shè)備）、10kV 裝配式開關(guān)室（含無功補(bǔ)償設(shè)備）、主干式變壓器單元三大模塊。35kV 及10kV 開關(guān)柜均采用戶內(nèi)金屬鎧裝移開式開關(guān)設(shè)備，在工廠生產(chǎn)階段進(jìn)行電氣元件的封裝組合。除了集成一次設(shè)備外，裝配式變電站的二次設(shè)備也采用模塊化設(shè)計(jì)和組裝。二次設(shè)備按功能進(jìn)行模塊化分割，模塊間的控制電纜采用標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制電纜，接頭直接在廠家封裝，使現(xiàn)場能夠即插即用，從而降低工地組屏和接線的工作量，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(shè)計(jì)、建設(shè)中嚴(yán)格遵循 “安全性、適用性、通用性、經(jīng)濟(jì)型” 協(xié)調(diào)統(tǒng)一的原則，在《家電網(wǎng)公司輸變電工程典型設(shè)計(jì)——35kV 變電站分冊》（2006 年版）D-3方案基礎(chǔ)上，從設(shè)備裝配化、集成化角度出發(fā)考慮技術(shù)方案。

2.1 裝配式開關(guān)室

35 kV 開關(guān)室采用裝配式結(jié)構(gòu)，箱體長11.8m，寬6.6m，考慮道路運(yùn)輸限高，高3.5 m。箱體內(nèi)布置有35kV 高壓開關(guān)柜和二次設(shè)備，設(shè)備雙列面對面布置，屏間操作通道距離依據(jù)家標(biāo)準(zhǔn)《3～ 110kV 高壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)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(shè)計(jì)成可拆卸的封板，方便屏后維護(hù)檢修。35kV裝配式開關(guān)室較常規(guī)設(shè)計(jì)的開關(guān)室面積少40 m2。

10kV 開關(guān)室也采用裝配式結(jié)構(gòu)， 箱體長10.8m，寬6.0m，考慮道路運(yùn)輸限高，高3.5m。箱體內(nèi)布置有10kV 高壓開關(guān)柜和10kV 并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置，設(shè)備雙列面對面布置，屏間操作通道距離依據(jù)家標(biāo)準(zhǔn)《3～110kV 高壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)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(shè)計(jì)成可拆卸的封板，方便屏后維護(hù)檢修。10kV 裝配式開關(guān)室較常規(guī)設(shè)計(jì)的房屋開關(guān)室面積少38m2。

開關(guān)室采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)，通過道路運(yùn)輸?shù)焦さ兀绞┕がF(xiàn)場再進(jìn)行裝配組合，電氣安裝工期較傳統(tǒng)變電站減少近15d。

2.2 電氣總平面布置

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

2.3 電氣二次設(shè)計(jì)

二次設(shè)備含主變保護(hù)測控柜、電度表柜、公用測控柜、遠(yuǎn)動通信柜、光設(shè)備屏、交直流一體化電源裝置、監(jiān)控主屏、圖像監(jiān)視柜，布置在35kV 開關(guān)室內(nèi)，按設(shè)備功能分為監(jiān)控模塊、通信模塊、電源模塊和全站監(jiān)測系統(tǒng)模塊，各模塊間的聯(lián)系電纜未在工廠預(yù)制封裝，現(xiàn)場需大量接線，未做到即插即用，是本設(shè)計(jì)方案的一大缺憾。

2.4 土建設(shè)計(jì)

35kV及10kV 裝配式開關(guān)室的基礎(chǔ)均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱式結(jié)構(gòu)，該層結(jié)構(gòu)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。該型式基礎(chǔ)施工僅需15d左右，較傳統(tǒng)房屋開關(guān)室模式大幅度縮短施工周期。

3、存在的問題及解決方法

3.1 裝配式開關(guān)室的箱體尺寸偏大，存在運(yùn)輸、擴(kuò)建等問題

本方案裝配式開關(guān)室的箱體尺寸根據(jù)家標(biāo)準(zhǔn)《3～110kV 高壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)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(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，造成箱體體積過大，制作成本加大，并且不便于運(yùn)輸和現(xiàn)場安裝施工。農(nóng)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(shè)計(jì)時，若忽略了運(yùn)輸條件，會造成無法正常運(yùn)到工地，運(yùn)輸工程中可能需要修路、伐樹等，影響施工工期和造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在箱體設(shè)計(jì)時要弄清運(yùn)輸條件，當(dāng)常規(guī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式不能滿足要求時，要采用拼裝式等非標(biāo)模式。

很多農(nóng)網(wǎng)升級改造項(xiàng)目，地方供電公司（局）根據(jù)近期負(fù)荷和遠(yuǎn)期負(fù)荷，兼顧投資金額，往往在箱體內(nèi)先上本期設(shè)備，預(yù)留二期設(shè)備位置。有些廠家為了節(jié)省成本或其他原因，在設(shè)計(jì)時不考慮二期擴(kuò)建工程的方便性，造成二期施工困難，不便于設(shè)備的安裝調(diào)試。

在實(shí)際工程設(shè)計(jì)時，不能簡單套用傳統(tǒng)變電站房屋開關(guān)室的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，要結(jié)合工程實(shí)際，依據(jù)裝配式變電站家標(biāo)準(zhǔn)《高壓/ 低壓預(yù)裝式變電站》（GB17647 ）和《高壓/ 低壓預(yù)裝箱式變電站選用導(dǎo)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)出線單元將元器件鑲嵌到箱體間隔框架內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)型式簡單，便于現(xiàn)代工業(yè)化流水線生產(chǎn)，同時采取上述的一些優(yōu)化設(shè)計(jì)措施，來滿足運(yùn)輸、擴(kuò)建等的要求，真正體現(xiàn)裝配式變電站標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、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(shè)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(xiàn)場安裝調(diào)試工作量

本方案二次設(shè)計(jì)仍沿襲傳統(tǒng)變電站的設(shè)計(jì)思路，二次設(shè)備布置在35kV 開關(guān)室內(nèi)，設(shè)備分散，零部件眾多，設(shè)備進(jìn)場后需要大量的協(xié)調(diào)指揮工作，設(shè)備間的控制電纜需現(xiàn)場制作電纜頭，一根根排布，所有安裝結(jié)束后方可調(diào)試，大大增加了施工現(xiàn)場的安裝調(diào)試工作量。裝配式變電站可考慮單設(shè)二次設(shè)備室，設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)和組裝，模塊間的控制電纜采用標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制電纜，生產(chǎn)階段完成元器件集成、接口封裝及一些簡單的調(diào)試工作，設(shè)備進(jìn)場后只需組合安裝，做到即插即用，從而降低工地組屏和接線的工作量，提高電氣安裝效率，真正體現(xiàn)裝配式變電站在電氣安裝應(yīng)用方面的“裝配”模式。建議在設(shè)備招標(biāo)中，對二次設(shè)備采用打包集合招標(biāo)模式，由一個供應(yīng)商提供所有二次設(shè)備，做到整體規(guī)劃集成。

3.3 裝配式開關(guān)室的箱體防水、保溫、防腐等問題

裝配式變電站的箱體防雨一直是困擾箱變生產(chǎn)廠家的一個主要問題，尤其在南方多雨地區(qū)更為突出。目前，大多數(shù)箱變生產(chǎn)廠家采用頂部對接和側(cè)立柱對接、涂防水密封膠來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(yùn)行一段時間后難免出現(xiàn)漏雨或滲水現(xiàn)象。要想從根本上解決該問題，需要從箱體頂部及對接立柱結(jié)構(gòu)上下功夫，如將“回水沿”和對接蓋板相互重疊，并對結(jié)構(gòu)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。通過箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和密封材料的改進(jìn)，箱體可以做到更好地防雨。

目前市場上箱體外殼主流材料是鋼板，對于寒冷地區(qū)采用雙層鋼板內(nèi)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(yùn)輸及現(xiàn)場安裝過程中難免出現(xiàn)磕碰，導(dǎo)致掉漆銹蝕等問題。即使現(xiàn)場進(jìn)行補(bǔ)漆，由于箱體體積較大，不可能進(jìn)行整體噴漆，導(dǎo)致箱體的整體外觀效果變差。目前內(nèi)一些箱變生產(chǎn)廠家開始使用敷鋁鋅板箱體、外觀CCA 防腐木板條。另外，通過外技術(shù)引進(jìn)，一些廠家在箱體外殼材料中開始應(yīng)用玻璃纖維增強(qiáng)水泥材料外殼，其抗太陽輻射能力強(qiáng)，又不易產(chǎn)生凝露且散熱效果好。通過這些材料和工藝的應(yīng)用，可以較好的解決保溫、防腐等問題。

總之，要從根本上解決35kV 裝配式變電站的箱體防水、保溫、防腐等問題，設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)積極穩(wěn)妥地采用新材料、新技術(shù)、新工藝，在箱體的招標(biāo)技術(shù)規(guī)范文件中，對箱體材料的選擇、技術(shù)的應(yīng)用、工藝的確定等方面做詳細(xì)的技術(shù)要求。

4、結(jié)束語

通過四川省瀘州市合江縣鳳鳴35kV 裝配式變電站的設(shè)計(jì)、施工實(shí)踐，說明裝配式變電站在建設(shè)過程中，全方位、全過程地節(jié)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開關(guān)室采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)，采用現(xiàn)場裝配式施工，極大縮短施工工期，產(chǎn)生明顯的社會經(jīng)濟(jì)效益，從而降低工程投資。在“十三五”期間的農(nóng)村電網(wǎng)升級改造工程中，35kV 變電站的建設(shè)將呈現(xiàn)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(shè)計(jì)，整體統(tǒng)籌考慮設(shè)計(jì)方案，進(jìn)一步優(yōu)化開關(guān)室箱體尺寸，做好箱體的防雨、保溫、防腐等，對二次設(shè)備進(jìn)行集合招標(biāo)，整體規(guī)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(nóng)網(wǎng)升級改造工程中發(fā)揮更大作用。

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