预制舱式变电站设计及应用探索

预制舱式变电站设计及应用探索

张桓浩

南京锐轩建筑设计有限公司 江苏省南京市 210042

摘要：预制舱变电站作为一种全新的智能信息化变电站建施方式，在建设领域中没有形成较为完善的建施标准，想要解决这种现状，就要从预制舱式变电站多方面建施因素为侧重点，并制定出科学合理的预制舱式变电站的实际设计技术。本文以110kV变电站为基准，详细分析了预制舱式变电站的作用价值，以此证明，预制舱式变电站具有较高的灵动性，节约相关的场地占用率，合理减少施工日期，进一步优化工程成本。作为促进社会经济提升的主要方式之一，应重视预制舱式变电站在实际设计与建施中存在的问题，并具体提出了相关优化措施。

关键词：智能变电站；预制舱式建施模式；设计；应用

引言：现如今，国家越来越重视节约资源，实现环境友好的共同发展，电力行业作为我国国民经济的总要组成部分，为了实现国家提倡的理念，电力领域实现了自我超越，优化了电网的各个流程环节，积极寻找崭新的输送模式与科学合理的设计理念，进一步加快了现代化智能电网的建施的脚步。其中，最为优异的成果就是预制舱式变电站的实现，对于预制舱式变电站而言，最早的呈现方式为简易箱式变电站，并凭借着其标准化程度高、建施快捷、检修方便等诸多优势，已广泛适用于各个领域中。随着预制舱技术发展与推广，促使220kV及以下电压等级的变电站迎来了全新的发展契机，促使国家电网迎来了崭新的发展时期。

1.预制舱式变电站的结构特征以及优点

预制舱式变电站技术就是将电气系统中的主要设施，其中主要包含变压器、110kV侧进线组合电器、10kV开关柜、10kV高压并联电容器、10kV接地变及消弧线圈成套装置等相关设施。在工厂内将变电站内所需的各类设施当成一个整体装配在预制舱内，通过相物流运输将预制舱变电站送至工程现场进行安装调试即可投入使用。预制舱式变电站是预制舱理念在电力工程领域的延展，主要的适用对象为220kV及以下电压等级的变电站的建施。

1.1舱体结构与组成模块

预制舱式变电站主要的监管模式为无人值守变电站模式，外表类似于集装箱，主要框架是使用型钢以及冷轧钢板进行一体式组成的，而舱体外壳主要是由两层相应的冷轧钢板所构成的，内部注重保温，也加入了相应的防火防音的原材料层，而舱体尺寸的大小通常都是由内部设施的大小所决定的。通常情况下，按照相应的功能区分为6个区域。具体情况如图1所示，

图1：国家电网公司110kV新型的智能变电站效果图

1.2预制舱式变电站的建施优点

对于预制舱式变电站的优势特征而言，其一，节约土地资源，由于舱体与设施采用了一体化设计的相关安装模式，促使预制舱的整体占地面积较为紧凑，相较于传统类型的变电站，一定程度上优化了土地资源的占用比例，据调查发现，预制舱式变电站可节约20%〜30%的占地面积与建施高度，空间占用率明显降低。

其次，相较于传统的变电站，预制舱式变电站的版块布置更为灵活，主要建施的依据为立体建站，根据建施地区的差异，对各个版块进行科学合理的分配与布施。例如，根据山区的地貌为例，由于山区的地貌过于复杂，传统建站模式需将场地铺至平整才能确保有着空间进行建站作业，而版块化布施方式，可采取一字型等各个类型的方案进行建站作业，以此满足预制舱式变电站的建施需求。除此之外，预制舱式技术的出现，优化传统的建站过程，而具体优化特征为，优化了传统工序的流程，改善了设施安装测试的方式，调整了施工顺序，降低了工程步骤，进而减少了变电站的建设周期，进一步确保在规定时间内交付工程，具体传统变电站与预制舱式变电站的建设流程如图2、图3所示。由图可见，预制舱式变电站的建设工作流程分为一次或者两次进行开展作业，在日常开展预制舱式变电站建施作业时，应在现场进行一次设施安装，而二次设施同步时应在生产厂家进行版块化设计与安装，当完成二次完成建施作业后，采取预制舱体进行封装，运输至建施现场进行统一安装，进而节约了施工日期^[1]。

图2：传统变电站建造流程图

图3：预制舱式变电站建造流程图

2.标准制定的主要技术需求

2.1预制舱设计的主要技术要求

首先，应保证主体设施的使用寿命，确保主要设施结构符合国家建设变电所的标准，例如，抗震性、防火性、防腐蚀、机械强度等要求。另外，也应保障舱体的整体美观性、拓展性，促使各个功能分区的设施布置严谨，以满足无缝衔接远景工程的需求。除此之外，应了解周边环境的外貌，充分运用周边环境以及工程地质的优势，科学合理的安置建筑物以及变电所的相关设施，并且积极融入周边环境，促使与空间景观相互互补，形成一道独特的风景线^[2]。

其次，应充分考虑地区差异的水文气象条件，避免恶劣的天气气候影响预制舱变电所的正常运作，而相关的高寒区域，应满足抗冻抗灾的需求，增强舱体内的保温状态，降低舱体内的温度流失速率，从而导致变电所无法完成相应的作业，而沿海多台风区域应充分满足相应的抗风需求，与此同时，舱体设施应满足现代化企业的建施需求，例如，变电站四周的墙体等相关设施应采取装配式建筑物的建施模式进行实时建施。除此之外，预制舱式变电所应符合国家建设的需求，采取一体化是设计与安装，确保系统实现高度集成的状态，进一步确保现场建施作业的安全快捷，以此满足绿色环保的建设理念。

最后，预制舱式变电所的设计应充分考虑日后维护，舱内应采取科学合理的电力智能监测、环境监测技术，以此实现无人值守、智能运维管控，同时也最大程度节约能源消耗，为日后维护检修提供便利条件。除此之外，预制舱设施应采取新型的四新技术，形成科学合理的生产工艺流程，进一步节约建设成本，以此提升设施的经济适用性^[3]。

3.应用场景

根据调查证明，预制舱式变电站主要应用在以下状况，城区变电站的建设困难主要源自征地困难以及建施周期过长等状况，因此，科学合理的运用预制舱式技术建施变电所，可明显提升变电站建施的效率，而设施舱体所使用的新型声屏技术可极大程度上降低周边广大人民群众的担忧，而独特的舱体外观，可以充分与周边环境相协调，以此满足简洁美观的规划需求。除此之外，在郊区日常建设变电所时，主要的难题就是如何应对恶劣的周边环境，而预制舱式变电所的智能化进一步减少了日常巡检的作业，由于舱体内部系统存在高度集成，为设备的实时监管提供了相应的便捷，而舱体外部拥有着更为高强度的隔绝性，避免外部环境因素影响变电所的正常运作^[4]。

4. 预制舱式变电站的设计和建设优化建议

预制舱式变电的建施作为现如今较为复杂的系统工程之一，在建设中，涉及到了各个领域的核心要素，促使相关人员没有按照相关流程去建施预制舱式变电所，严重导致预制舱式变电所不符合相关标准。其次，由于我国预制舱式变电所起步较晚。建设理念也没有得到相关的优化，促使舱体和设施的运作以及检修等各个方面缺乏相关经验以及理念，基于此，应充分考虑预制舱式变电所的设计与建设初衷，从多方面思考优化措施^[5]。

首先，应充分考虑建施预制舱式变电所的地区气候因素以及运行环境等实时状况，优化差异建设，根据当地状况，侧重于相关建设方面，例如，对于高寒地区而言，应重点倾向防冻保温的功能，在地形复杂错乱的山区，应重点侧重于变电所的稳定性，南方沿海区域，应重点倾向于防风、防潮湿等性能，为变电所的正常运作提供科学合理的空间环境，与此同时，在选择预制舱式变电所建施的地址时，尽量排除污染艳以及下风侧口，进一步避免各类污染源影响预制舱式变电站的正常运作。除此之外，当地区地质条件过差时，应事前做好设施舱基处理，充分提升沉降检测的性能^[6]。

其次，预制舱的整体品质以及各项指标应符合国家建设变电所的需求，与此同时，也应满足实时工程的状况。除此之外，综合舱的置配应满足检修人员的需求，方便检修人员进行更为高效的检修工作，以此实现基本的巡检运维的要求。

最后，要想确保电缆能够顺利的输送电力，就要确保舱体电缆的进出位置以及内外连通情况具备更强的密封性，进一步保证日常输送电力时，不会由于电缆的各类状况，影响输电的稳定性。除此之外，在二次设施安装时，尽可能选择预制光缆以及电缆，以此确保电力输送的安全稳定性，实现二次接线即插立用的状态^[7]。

结束语：随着我国“碳达峰、碳中和”伟大目标的提出，使得电力行业迎来了全新的发展契机。预制舱式变电站作为一种环境友好型、资源节约型的变电站建施模式，必将在我国电力行业发展的浪潮中发挥越来越重要的作用。

参考文献：

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[2]高婷婷. 生物质沼气发电预制舱式变电站设计方案与应用[J]. 科技经济导刊, 2020, v.28;No.715(17):43+83.

[3]金晶,郑紫尧. 智能变电站预制舱二次设备布置及走线方案优化研究[J]. 机电信息, 2020, No.635(29):62-63.

[4]肖利建,高爽. 预制舱式变电站在高海拔光伏项目中的应用[J]. 四川水力发电, 2020, v.39;No.215(04):139-143.

[5]燕飞飞、王说说、许天元. 预装式变电站预制舱吊具设计与有限元分析[J]. 机电信息, 2020, No.642(36):6-8.

[6]许成昊. 110kV标准配送式变电站的设计与发展[J]. 电工技术, 2020, No.529(19):63-65.

[7]邹平丽. 传统土建新能源变电站与模块化预制舱变电站对比分析[J]. 机电信息, 2020, 000(015):38-39.