产品与解决方案 2013年第8期 102 110kV预装式变电站在电网中的 应用与分析
单 晖 （许继集团有限公司，河南 许昌 461001）
摘要 根据国内高压预装式变电站的产品现状、产品发展、产品特点进行了分析说明。以佛山110kV示范变电站为例，介绍了高压预装式变电的新技术及优势。为110kV预装式变电站的设计和应用提供了一种方案。 关键词：110kV；预装式变电站；应用与分析
1 产品概述 预装式变电站（也称为箱式变电站），按电压等级通常分为高压预装式变站和低压预装式变电站。 低压预装式变电站（包括欧变和美变）是将10kV环网设备、变压器、低压开关设备和辅助设备预装到一个或几个箱体内，这种产品在国内应用较早，技术成熟和技术门槛低，国内生产的厂家比较多、竞争激烈。 高压预装式变电站是将高压和中压开关设备、变压器（一般大于4000kVA时放于户外）、综合自动化系统、交直流电源系统、通信设备等预装到一个或几个箱体内，这种产品实际是对欧变产品的升级完善。该产品技术含量相对较高，要求厂家具备一定的系统集成能力和产品整体配套能力，国内生产该产品的厂家相对较少，相对低于预装式变电站竞争没有那么激烈。 国内一些大的生产预装式变电站的公司生产高压预装式变电站已经有10多年的历史了，具有较高产品设计能力和丰富的实践经验，在总结了经验和教训的基础上，结合大量的市场调研需求，推出了新型的高压预装式变电站（即110kV预装式变电站，也称为模块化组合式变电站）。
2 产品现状和发展 根据国家电网公司“两型一化”的变电站建设设计导则和《国家电网公司“十二五”农网科技发展纲要》的要求，变电站建设模式必然推行典型设计和标准化建设，走向减少土地占用、降低变电站造价、缩短建设周期、与周围环境协调、提高运行
可靠性、较少设备维护的发展模式；另外，国家电网公司也在不断地推进坚强智能电网及新一轮农网升级改造建设。因此，针对110kV及以下电压等级变电站的建设，亟待推出一种新的变电站建设模式。 其实，国家电网公司应该说在2000年左右第一次农网改造时，就在部分省份采用了高压预装式变电站这种模式，通过十几年的应用，这种建站模式的优缺点已充分体现，国内主要厂家都在进行产品改进，以便克服产品缺陷，完善产品功能。而在南方电网的广东省，早在几年前也在一些地市的用户工程中用到了高压预装式变电站，主要是35kV/10kV的变电站。 在南方电网公司，高压预装式变电站主要应用在农网的35kV及以下电压等级中。2010年底，贵州省第一座110kV高压预装式变电站（模块化变电站)-四方变电站顺利投入运行。这也是南方电网在主网内的第一座110kV高压预装式变电站，随后这种模式的变电站在贵州省进行了推广。南方电网公司在对这种模式的变电站进行评估后，对产品设计、施工模式、运行效果等方面进行了研讨，并在2012年委托广东电网公司重新完善了这种产品模式，之后在佛山地区完成2座110kV示范变电站。2012年12月底，这两座变电站顺利投运，得到广东省各级领导、设计院和监理公司的好评，达到了预期的效果。
3 产品特点 新型的高压预装式变电站是针对目前变电站建设过程中存在的问题而制定的解决方案，其主要特点如下。 产品与解决方案 2013年第8期 1031）建设周期短 工厂集成化、模块化生产，大大缩短施工周期，并可大大减少运行维护工作量，提高运行可靠性。以广东佛山110kV变电站为例，常规110kV变电站建站周期需要6～8个月，而佛山两个110kV变电站用了不到4个月（113天）时间，施工周期缩短了1/3。 2）现场工作量少 变电站内各设备主要在工厂内预制好、调试完毕，运抵现场后即可按照模块对接方式进行拼装，现场施工量少、调试工作少。另外，取消了房建模式的配电房和值班室，大大减少了现场的土建工作量。 3）占地面积小 变电站内各模块可以根据地形灵活布置，受变电站地形影响小，选址方便；另外，各模块均采用紧凑化设计、占地少。这样整个变电站的占地面积就可以大大减少。以佛山110kV变电站为例，比常规室内变电站相比，占地面积减少1/4。 4）安全可靠性高 由于现场工作量少，施工难度小，大大减少现场高空作业环节，降低安全风险，施工安全风险更易控制。变电站不再构架高耸、架空线交错，站内裸露带电部位较少，因此变电站运行过程中，可靠性高。 5）服务接口少 对于1个110kV变电站来说，可以将整个变电站设备交由预装式变电站厂家集中完成，也可主变压器和110kV GIS设备单独招标外，其余由预装式变电站厂家集中完成，这样现场协调工作量小，减少了服务接口。 6）施工质量易于控制 变电站内主要设备均可在工厂内进行标准化制造（统一的制造标准、严格的质量控制），运抵现场后即可按照模块对接方式进行拼装，充分发挥了工厂化制造质量、工艺一致性较高的优点。 7）后期扩建方便 以广东佛山两个110kV示范站为例，全站总平面布置采用模块化设计思路，单台主变及变高GIS设备组合为一独立变高模块，每台主变（共3台主变，本期上两台）对应的10kV开关柜及10kV接地设备设一个独立的预装式箱体。总平面布置设计时，根据实际站址条件、变电站建设规模及线路进、出线方向，对各模块进行合理拼接。这样，后期#3主变扩建施工时，对#1、#2主变及其对应模块的正常运行几乎没有影响。 8）易与环境协调 变电站不再构架高耸、架空线交错，站内裸露带电部位较少，易与周围环境相协调，对环境影响少，减少民事纠纷风险。 9）投资节省 通过前面几个特点的描述，如减少了占地面积、现场土建工作量、现场安装调试工作量、运行维护工作量等，整个变电站的投资还是比较节省的，以佛山110kV示范变电站为例，总体投资节省了10%。
4 佛山110kV示范变电站新技术及亮点 1）站内不设构架 110kV配电装置采用GIS设备户外紧邻主变变高侧布置，主变高压侧与GIS之间采用软导线直跳，110kV出线采用电缆出线，使全站不再需要跳线构架，大大节省了土建投资，同时由于全站设备高度低，防雷设施及其投资也相应减少。
图1 2）变电站综合布线设计 目前国内已建成的预装式变电站，均为在预装式箱体下方做一个约2m高的半地下电缆层，预装式箱体底板开设两个入孔作为进出电缆层的通道，此种方式运行人员进出电缆层很不方便，更不利于发生消防事故时的逃生要求，存在较大安全隐患，且造价高。 本次试点预装式变电站特改进了全站电缆敷设设计，取消预装式箱体下方的半地下电缆层，在每个预装式箱体的本体底座内设200mm高的电缆夹层，夹层内用于敷设二次电缆和站用电系统的低压电缆。10kV出线电缆采用埋管的方式自开关柜进入产品与解决方案 2013年第8期 104 箱体外的电缆沟。此敷设方式运行方便、安全，且易于维护，工程造价也相应降低。 3）配套资料工具室（含警传室）采用预装式箱体 在预装式变电站中，门卫室，资料室，工具室，卫生间等几个附属功能用房组成的配套资料工具室采用预装式箱体（集装箱式建筑）。预装式箱体采用工厂预制，现场安装的模式。生产过程及安装过程大大降低废弃物的产生，生产到建成使用的速度提高40%～60%，各种使用性能优于传统建筑，可降低日常能耗。符合绿色节能变电站设计理念。经过合理设计满足建筑功能和空间使用需求，它的墙板、顶板及底架具有良好的强度刚性，它的防水隔热隔音功能满足居住舒适性需求。 4）主变低压侧母线桥设计 对于预装式10kV箱体，主变低压进线母线桥若采用架空进线，穿墙处不好封堵，容易渗水，且不美观。因此本站采用绝缘铜管母线在电缆沟内敷设，自开关柜底进线，不存在箱体防水问题，且不影响变电站现场美观。
图2 5）室内采光采用光导照明光系统 为满足箱体密闭性、防火性，并符合变电站绿色、环保、节能设计理念，预装式变电站中的10kV配电装置箱体及继电器室箱体的墙体可不开窗，采用屋顶光导照明光系统。 光导照明系统以室外自然光线为光源，通过特殊的传输装置将光线导入到室内需要照明的场所，得到由自然光带来的特殊照明效果，是一种绿色健康、节能环保的新型照明产品。该系统无需使用电
能等常规能源，因此不存在因传统发电带来的环境污染，同时也没有因用电带来的安全隐患。由于采集太阳光的光导管绿色照明系统结构简单，安装方便，成本较低，实际照明效果很好。这种新型节能装置已经广泛应用于传统绿色节能建筑，并取得了良好的社会经济效益。 把光导照明光系统应用于预装式变电站的轻钢结构预装式建筑中是一种创新，把新型的建筑形式和新型的采光系统结合起来应用。这种结合有利于保持轻钢结构建筑的完整性，满足设备的运行维护使用，更能体现光导照明光系统的优越性。 图3是导光系统及照明效果。
图3 6）室内环境达到恒温恒湿 为解决箱体内通风降温的要求，并实现变电站运行节能降耗，根据南方预箱装变电站的实际运行条件，在箱体通风降温设计中安装了节能新风系统，通过机械通风系统，提高箱体内的换气次数，初步降低箱体内温度；同时配置温控系统，联锁空调，在温度达到定值时，启动空调实施降温，有效降低箱体内温度。同时，通风及空调系统设置节能装置，根据箱体内温度智能控制箱内设备的运行，达到节能降耗的目的。
5 结论 通过对新型高压预装式变电站的分析说明，在国家电网公司和南方电网公司110kV变电站的建站模式中，采用高压预装式变电站的模式是完全可行和有必要的，产品具有很高的可推广性价值。
作者简介 单 晖（1979-），男，双学士，工程师，从事变电站系统集成方案研究工作。