智能变电站预制舱技术应用

智能变电站预制舱技术应用

杨军明

西安西电新能源有限公司     陕西省西安市 710075

摘要：随着现代科技和社会的发展进步，各种先进理念和科学技术正在深刻改变变电站的建设模式。在多种因素的共同作用下。催生了预制舱式变电站这种先进形式，它绿色环保，安全高效，与环境及生态建设能够达到高度协调，代表了变电站建设的主流发展方向。本文对预制舱式变电站进行概括论述，就预制舱设计的技术应用和关键环节，以及变电站技术设计等进行详细研究，力求能够促进预制舱式变电站技术和智能化系统得到更大普及推广，实现规范化设计建造，促进国家电力事业再攀高峰。

关键词：智能变电站；预制舱；技术应用

引言：预制舱式变电站是电力工程基础设施建设的新兴产物，它融合了现代社会的先进发展理念，同时与建筑及施工的先进技术应用和组织管理理念相结合，形成了标准化设计，工厂化模块化生产制造组装及物流运输到现场吊装的建设流程，建设理念非常前卫，技术应用体现出巨大优势，推广前景非常广阔，未来必将取得更好发展。

1.预制舱式变电站技术介绍

在现代科技发展的推动下，变电站的建设及应用技术也在不断更新，其中预制舱式变电站就是现代科技与社会发展理念完美结合的成功范例。这种变电站系统的主要组成设备主要是变压器，二次设备，简称GIS的气体绝缘金属封闭开关，接地变压器以及无功补偿等。这些设备及配套设施再到最后的整体舱体建设完成，都是严格按照标准化设计方案，在工厂化生产模式下全部在厂内车间生产完成，并经过预组装完成再质量性能测试确认合格后再出厂的，期间的配线以及其它整个流程都有各自的独立模块，全部模块化产品生产完成在舱内完成拼装，再交由物流运输于变电站选址现场吊装安装成型。其实预制舱式是一种建设理念，它不仅体现在电力工程建设领域，预制舱式的变电站形式的出现，只是这种先进建设理念在电力建设领域的成功投射，它在电力工程领域的应用范围已经扩展到35千伏，110千伏以及220千伏等级别的变电站当中。这类变电站的形式大多为无人值守模式，模块化产品的外形设计借鉴了集装箱的外形灵感，它由冷轧钢板或者型钢为主体框架的焊接材质，整个结构形式为一体化模式，构成舱体外壳的是标准厚度的冷轧钢板，包括内部和外部两个分层，分层之间含有用于消音和阻燃的防护内衬和保温材料，防火设计标准是丙级一类，保证耐火3小时标准，具体的成舱规格还要结合内部设备布局和成型设备规模而定。本文的研究分析参考范例是新能源项目应用的110千伏电压等级预制舱式变电站，它采用了智能控制，内部的功能模块分区共6个。

2.预制舱设计的关键环节

第一，隔热设计。预制舱的舱顶包括顶盖以及其它分层箱体，内部的填料是复合类材料，彻底隔绝外部热量对舱内的袭扰。舱门的门框在截面上设计了防水功能，防水保护是双层模式，分别是气泡式密封条以及U型卡槽密封条，实现严密密封。舱体有接合的区域对密封性能要求极高，具体的构造包括阻燃泡沫，结构翻边，扣板以及加硅橡胶密封条，双重保险由密封材料以及机械结构共同组成，达到保温防尘以及严密密封的功效；第二，防水密封设计。预制舱式变电站是工厂生产组装成模块化单元后，才能在现场拼装完成的，成品质量和作业人员的专业素质以及环境条件有莫大的关系。在进行防水密封设计时，拼装期间的模块化单元以及底座部位的拼缝是重点关注部位，同时所有进出舱体的管线也要严密封堵，无论是方案设计，操作技术工艺以及材料选择都对防渗漏性能影响较大。防水结构如果采取迷宫式模式可达到良好防水成效；第三，防风设计。如果变电站选址位于台风灾害高发区域，预制舱式变电站在舱体骨架选材上要考虑足够的强度以及防腐性能。同时材料要适宜焊接作业，能够满足装配式施工需要。一般都选择碳素钢为舱体材料，焊接组装完成，固定材料为螺丝。舱体焊接组装采取一体化模式，优点是强度极高，防风性能良好。且长途运输不影响性能质量。舱体的顶盖，门板以及主体框架都是冷轧钢材质的双层设计，经过焊接组装实现更高防风性能。舱体顶盖坡度不仅要保证良好的散水性能，同时在迎风面积设计上越少越好，降低风的阻力。连接框架和顶盖的螺栓强度极高，保证1米距离内的固定点位大于等于2个，实现二者的高强连接和有效防风；第四，优化舱体门板。舱体的室门设计要重点考虑对抗风强度的结构设计要求，所有活动零件都要在抗风性能方面达标。活动零件以及整个室门都要进行防风拉杆设置，拉杆抗风性能要高，一旦开门要确保自动完成抗风闭锁，不但保证整体抗风。而且为作业人员提供安全保障，避免强风天气室门误关伤人；第五，防腐设计。舱体建设主要材质都是金属，因此需要进行科学的防腐设计。舱体潜在的腐蚀因素有人为因素，酸雨以及盐雾。以广东省某预制舱式变电站为例，广东是盐雾高发区，海风吹动盐分四处扩散，与湿度过大的空气混合在一起，对舱体是一种腐蚀性威胁。在优化设计方面，舱体的拼装焊接作业最好不要在现场进行，避免腐蚀因素侵入接缝，最好采取一体化焊接组装方式。骨架焊接材质为型钢，采取网状形式，设备出线要提前预留。骨架上的钢板须是整张铺装，采取满焊作业，完工后须打磨，再施以防水防腐，打造整体平整且防护到位的底座。舱体的材质最好选择耐候钢，利用它的极高防腐性能，对内部及大气腐蚀都能做到有效防御，表面再涂刷防腐漆效果更好。

3.智能变电站预制舱设计分析

①GIS预制舱设计。所有预制舱模块单元由工厂生产组装后，物流运输运抵施工现场完成拼装；检修口预留在舱顶；舱体周围预留接地点位，全部保证独立接地；舱体排水设计采取集中形式，不得留有积水；舱体内部专门设置气体监测设施，负责监测SF6气体的即时浓度；舱内设置火灾控制和自动预警设施，保证能和空调以及风机实现协调联动，安全逃生门必须是外推形式的，便于火灾危害时人员及时逃生；维护作业需要在舱顶进行的，可通过登舱梯上去；②主变预制舱设计。因为空间毕竟有限，格栅式舱壁位于主变预制舱的一边，其它三个边的舱壁都是防火墙，；格栅式顶盖有利于散热；终端控制系统散热由空调负责；一些主变舱体分节现场组装，完成主变组装后再进行舱体施工；③电容式预制舱设计。这种预制舱舱体单元由操作室以及电容器室组成，整个舱体由工厂生产组装后整体运输到现场拼装。电容器预制舱设计为卧式，操作室一边一个设置两个电容器室，对运维管理有利；顶盖为活动形式，便于安装电容器；七氟丙烷灭火系统设置在电容器室内，便于及时救火；室内设置空调，温度和湿度传感器以及除湿机，保证温湿度达标；采取集中排水式舱体设计，不留积水。

结束语：由此可见，预制舱式建筑设计应用是一种发展趋势，它在很多建筑领域都很适用，预制舱式变电站只是其中之一。这种舱体需要在专业设计和技术应用下才能实现，在包括35千伏，110千伏以及220千伏等在内的电压等级变电站中已经广泛使用。作业人员应把握隔热设计，防水密封设计，防风设计，门板设计以及防腐设计等关键技术环节，全面优化完善GIS预制舱，主变预制舱以及电容式预制舱的技术设计，提高预制舱式变电站的质量性能。

参考文献

[1]戴建清,刘强兴.智能变电站预制舱式二次组合设备方案探析[J].机电信息,2015(36):2.

[2]王雷涛,齐小赞,周挥毫.新一代智能变电站预制舱照明设计[J].电气应用,2014(20):4.

[3]冯君岐.标准配送式变电站预制舱设计探讨[J].商品与质量:房地产研究,2014.