组合式综合预制舱的应用摘要本专题根据XX110kV变电站工程具体条件，结合新一代智能变电站示范工程试点站中预制舱和组合预制舱的使用情况，提出了组合式综合预制舱的概念。

为贯彻国家电网公司的“标准化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工”的建设原则。

在新一代智能变电站示范工程试点站中预制舱开始逐步代替传统建筑物，采用预制舱能够有效缩短变电站土建施工周期，减少现场施工、调试的工作量，缩短投运时间。

但是由于独立的舱体数量过多，导致变电站的土地利用率不足。

本次XX竞赛，我院分析、总结了过去在变电站的建设中预制舱设备使用情况，在预制舱的基础上提出了组合式综合预制舱的设想。

组合式综合预制舱将多个标准的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型预制舱拼接成一个能够容纳多个电压等级一次设备和二次及通信设备的综合性舱体。

组合式综合预制舱的舱内可根据需要配置消防、安防、暖通、照明、通信等辅助设施，并在工厂内完成相关配线、调试等工作。

其内部环境满足变电站一、二次设备运行条件及变电站运行调试人员现场作业的要求。

经论证，组合式综合预制舱合理的有效提高了变电站的土地利用率，进一步深化了“两型三新一化”的理念。

1 概述 (1)1.1预制舱设备的发展现状 (1)1.2预制舱舱体的选型原则 (1)1.3预制舱的分类 (2)2 预制舱和组合预制舱的基本情况 (2)2.1 预制舱的定义和尺寸 (2)2.2 组合预制舱的定义和尺寸 (3)2.3 预制舱及组合预制舱与传统建筑物的对比 (4)3 新型组合式综合预制舱 (5)3.1 组合式综合预制舱设想的起源 (6)3.2 组合式综合预制舱的定义 (6)3.3 组合式综合预制舱的优点 (7)3.4 组合式综合预制舱与组合预制舱的对比 (9)3.5 小结 (10)4 组合式综合预制舱的论证 (10)4.1 组合式综合预制舱舱体结构的论证 (10)4.2 组合式综合预制舱舱体安装接口选择论证 (11)4.3 组合式综合预制舱舱内辅助设备的论证 (14)4.4 组合式综合预制舱交通运输的论证 (14)4.5组合式综合预制舱舱内设备检修空间的论证 (15)5 结论 (18)1.1预制舱设备的发展现状预制舱式组合设备在国外开展研究应用的时间较早，在20世纪80 年代中期在美国就已经应用在整体模块化的33kV变电站，在20世纪90 年代在日本出现的整体模块化的66kV变电站也应用了预制式设备舱应用。

ABB公司推出的集装箱式电气小屋在中东国家中已经得到较大范围的应用。

在国内，35kV、10kV箱式变电站已在工程中得到广泛应用，集装箱式SVG设备、集装式直流熔冰设备、集装式光伏逆变器等中也应用广泛。

2013年国家电网公司开展了新一代智能变电站示范工程建设，提出“标准化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工”的建设原则。

按此原则，在新一代智能化变电站中，几乎看不到任何建筑物，取而代之的是预制舱式组合设备。

在国家电网公司的新一代智能变电站示范工程中重庆大石220kV 变电站和湖北未来城110kV变电站为AIS 变电站，均采用了预制舱式组合设备。

新一代智能变电站的建设，对于预制舱式组合设备的应用积累了宝贵的经验，积极引导国内设备制造企业开展设备研制和技术创新。

1.2预制舱舱体的选型原则（1)外形设计美观大方，与外部环境相协调。

如集装箱外表尽可能简洁，空调、换气口等部件的尺寸、位置设计合理，集装箱色彩选择与周围变压器、高压开关设备颜色和谐。

（2)舱体箱尺寸选择上要兼顾设备运检要求、平面布置要求以及运输要求。

（3)减少预制舱外部接线，设计统一接口。

（4)屏位布置合理，尽量扩大运行检修通道空间。

（5)最大化工厂安装调试，减少现场工作量。

预制舱内设备安装、接线等工作尽量在工厂完成，现场仅开展预制舱与外部设备的连接工作。

1.3 预制舱的分类目前，电力工程中预制舱式组合设备根据舱体数量的不同主要分为两种：预制舱和组合式预制舱。

2 预制舱和组合预制舱的基本情况2.1 预制舱的定义和尺寸2.1.1 预制舱的定义预制舱由舱体及内部一、二次组合设备、舱体辅助设施、设备屏柜(或机架)等组成，舱内可根据需要配置消防、安防、暖通、照明、通信等辅助设施，并在工厂内完成相关配线、调试等工作，并作为一个整体运输至工程现场。

其内部环境满足变电站一、二次设备运行条件及变电站运行调试人员现场作业的要求。

2.1.2 预制舱的尺寸根据配送式智能变电站建设的要求，结合《超限运输车辆行驶公路管理规定》。

预制舱主要分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。

Ⅰ型预制舱：外部尺寸6200×2800×3133(mm) Ⅱ型预制舱：外部尺寸9200×2800×3133(mm) Ⅲ型预制舱：外部尺寸12200×2800×3133(mm) 图2.1-1、2.1-2分别为一次设备预制舱和二次设备预制舱：2图2.1-1 一次设备预制舱（Ⅲ型预制舱）图2.1-2 二次设备预制舱（Ⅲ型预制舱）2.2 组合预制舱的定义和尺寸2.2.1 组合预制舱的定义结合实际工程需求，由预制舱衍生出组合预制舱。

组合预制舱由2个同型号的预制舱拼接而成，舱体内部和外部要求同预制舱。

2.2.2 组合预制舱的尺寸Ⅰ型组合预制舱：外部尺寸6200×5600×3133(mm) Ⅱ型组合预制舱：外部尺寸9200×5600×3133(mm) Ⅲ型组合预制舱：外部尺寸12200×5600×3133(mm) （运输时，需将拼接好的组合预制舱拆分成两个独立的预制舱运输至现场，在现场再次拼接）图2.2-1、2.2-2分别为一次设备组合预制舱和二次设备组合预制舱：3图2.2-1 一次设备组合预制舱（两个Ⅲ型预制舱拼接而成）图2.2-2 二次设备组合预制舱（两个Ⅰ型预制舱拼接而成） 2.3 预制舱及组合预制舱与传统建筑物的对比 2.3.1 预制舱及组合预制舱较传统建筑物的优点：（1）大幅降低现场湿作业，缩短变电站土建施工周期。

（2 ）一、二次设备一体化设计，一体化调试。

设备模块化设计、工厂化定制和现场组合化拼装，实现“即装即用”，大副减少现场施工、调试的工作量，缩短投运时间。

42.3.2 预制舱及组合预制舱较传统建筑物的缺点：空间利用率不足。

以国网新一代智能变电站示范工程中的某110kV变电站为例，如图2.3-1所示：图2.3-1 国网新一代智能变电站示范工程某110kV变电站实际效果图该变电站主变下方共12个电气设备（组合预制舱视为电气设备，不视为建筑物）：组合预制舱3个，电容器成套装置6套，户外箱式消弧线圈3台。

为了保证各个设备的运行、维护空间，12个电气设备相互之间均留有过人、过检修设备的小道。

导致变电站长、宽方向各增加了约10米和2米。

新一代智能变电站的建设过程中，一方面应积极响应“标准化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工”的建设理念。

另一方面，在土地资源日益紧缺的今天，我们更应提高变电站的紧凑化程度，提高土地的利用率。

3 新型组合式综合预制舱53.1 组合式综合预制舱设想的起源预制舱及组合预制舱的工程应用，响应了国家电网公司提出的“标准化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工”的建设原则。

因此在新一代智能化变电站中，传统建筑物基本被预制舱式组合设备所取代。

但是变电站的紧凑性都会打折扣，土地利用率难以合理。

钢结构建筑物现场湿作业量小，土建施工工期短，在预制舱出现在变电站之前，已在多个变电站试点使用。

如今，钢结构建筑在预制舱“标准化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工”的优势面前基本淡出了电力工程的建设。

钢结构建筑与变电站建设的结合虽然短暂，但是留下了不少的经验。

本次XX竞赛，我院在分析、总结了过去在变电站的建设中预制舱设备和钢结构建筑的使用情况，提出了组合式综合预制舱的设想。

3.2 组合式综合预制舱的定义组合式综合预制舱是指：通过合理的组合，将多个标准的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型预制舱拼接成一个能够容纳多个电压等级一次设备和二次及通信设备的综合性舱体。

组合式综合预制舱的舱内可根据需要配置消防、安防、暖通、照明、通信等辅助设施，并在工厂内完成相关配线、调试等工作。

其内部环境满足变电站一、二次设备运行条件及变电站运行调试人员现场作业的要求。

6图3.2-1 XX变组合式综合预制舱效果图3.3 组合式综合预制舱的优点图3.3-2 XX变组合式综合预制舱平面布置图如图3.3-2所示，组合式综合预制舱把预制舱的优点和钢结构建筑及传统建筑物的优点相结合，在保证“标准化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工”等建设原则的情况下，提高了变电站的紧凑度，有效提高了土地利用率。

7XX变组合式综合预制舱内部分为二次室、35kV/10kV室和电容器室。

其中二次室由2 个2.8m ×6.2m 的Ⅰ型预制舱拼接而成，35kV/10kV 室由4 个2.8m ×9.2 的Ⅱ型预制舱拼接而成，电容器室由2 个2.8m ×6.2m 的Ⅰ型预制舱拼接而成。

整个组合式综合预制舱轮廓尺寸为30.8m×5.6m。

图3.3-3为XX110kV变电站电气总平面布置图：图3.3-3 XX110kV变电站电气总平面布置图如图3.3-3所示，组合式综合预制舱的使用，结合本站对110kV 配电装置部分及站内道路的优化，使得XX变整站宽度由可研（见图83.3-4）的61.2米优化为33米，宽度减少了62%。

图3.3-4 XX110kV变电站可研电气总平面布置图3.4 组合式综合预制舱与组合预制舱的对比本工程在组合式综合预制舱内一、二次设备的数量和尺寸不变的前提下，采用组合预制舱的方案做对比，由于要保留各组合预制舱之间的运维空间，导致变电站宽度由33米增至42米，宽度增加了27%。

图3.4-1为XX110kV变电站采用组合预制舱的布置图：9图3.4-1 一、二次设备采用组合预制舱的布置图3.5 小结采用组合式综合预制舱一方面能够积极响应“标准化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工”的建设理念。

另一方面能大幅提高土地使用率。

进一步深化了“两型三新一化”的理念。

4 组合式综合预制舱的论证 4.1 组合式综合预制舱舱体结构的论证为确保整体牢固度,利用专业的仿真分析软件,对舱体抗震、抗风、吊装等多种工况做了仿真分析,确保舱体结构安全可靠。

1）底座：采用田字型或井型网格结构,并考虑屏柜电缆孔位置进行调整，满焊连接并在每个网格四周与3mm 厚钢板断续焊连接成整体。

102）墙体:立柱与横檀条组成矩阵用拉杆连成整体,再用角铁斜撑组成三角结构加强。

3）屋顶:横檀条与顶部横梁三面焊接后用M16拉杆连接成一片, 提高整体牢固度。