裝配式技術應用：35kV裝配式變電站在農村電網升級改造工程中起到大作用
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根據《國務院辦公廳轉發國家發展改革委關于實施“十三五”時期新一輪農村電網改造升級工程實施意見的通知》(國辦發〔2016〕9號)文件要求，為加強農村基礎設施建設，加快城鄉基本公共服務均等化進程，實施新一輪農村電網升級改造工程。在農村電網布局中，35kV變電站起著重要作用。在新一輪農村電網升級改造工程建設中，將有大量35kV變電站改造或新建。為加快變電站建設，進一步推進變電站建設標準化，國家電網公司提出了“標準預制變電站”的建設理念。目的是通過對“標準化設計、工廠化加工、裝配式施工”模式的實踐與探索，實現變電站建設快速高效的目標。將這種模式和理念應用到35kV農村電網變電站的建設中，將大大提高變電站的建設速度，縮短建設周期，減少占地面積和成本，實現與周圍環境的協調，提高運行可靠性，減輕變電站的工作量設備檢修，實現國家電網公司變電所“兩型一變”(環保、資源節約型、產業化)建設目標。
1、裝配式變電站特點
裝配式變電站與傳統變電站在電氣設備布置、土建設計和施工模式等方面不同，通過標準化設計、工廠預制生產、現場裝配安裝三大階段來建設變電站。其標準化設計、模塊化組合、工業化生產、集約化施工，使變電站建設走向資源消耗低、環境污染少、建設周期短、精細化建設的道路。
1.1 在土建方面的特點
充分體現了“裝配式”特點，采用預制鋼結構的建筑模式。變電站的各電壓等級開關室箱體、結構支架、設備支架等全部采用組合式裝配鋼結構，所有鋼結構構件在工廠預制，進行工業化、規模化生產，技術統一化，規格標準化。待所有鋼結構件生產完畢，直接運至施工現場吊裝，進行裝配組立，完成集約化施工。相比傳統變電站的鋼混結構土建工程，裝配式變電站具有施工周期短、現場作業少、環保便捷等特點，使變電站建設走向高科技精細化建設的道路。
1.2 在電氣方面的特點
借鑒傳統變電站的電氣布局并加以改進，劃分為35kV 裝配式開關室(含二次設備)、10kV 裝配式開關室(含無功補償設備)、主變壓器單元三大模塊。35kV 及10kV 開關柜均采用戶內金屬鎧裝移開式開關設備，在工廠生產階段進行電氣元件的封裝組合。除了集成一次設備外，裝配式變電站的二次設備也采用模塊化設計和組裝。二次設備按功能進行模塊化分割，模塊間的控制電纜采用標準化預制電纜，接頭直接在廠家封裝，使現場能夠即插即用，從而降低工地組屏和接線的工作量，提高電氣安裝效率。
2、裝配式技術方案分析
鳳鳴35kV 裝配式變電站在設計、建設中嚴格遵循 “安全性、適用性、通用性、經濟型” 協調統一的原則，在《國家電網公司輸變電工程典型設計——35kV 變電站分冊》(2006 年版)D-3方案基礎上，從設備裝配化、集成化角度出發考慮技術方案。
2.1 裝配式開關室
35 kV 開關室采用裝配式結構，箱體長11.8m，寬6.6m，考慮道路運輸限高，高3.5 m。箱體內布置有35kV 高壓開關柜和二次設備，設備雙列面對面布置，屏間操作通道距離依據國家標準《3～ 110kV 高壓配電裝置設計規范》(GB50060—2008)的相關條文要求確定為2800 mm，為減小箱體尺寸，箱體屏后封板設計成可拆卸的封板，方便屏后維護檢修。35kV裝配式開關室較常規設計的開關室面積少40 m2。
10kV 開關室也采用裝配式結構， 箱體長10.8m，寬6.0m，考慮道路運輸限高，高3.5m。箱體內布置有10kV 高壓開關柜和10kV 并聯電容器補償裝置，設備雙列面對面布置，屏間操作通道距離依據國家標準《3～110kV 高壓配電裝置設計規范(》GB50060—2008)的相關條文要求確定為2400mm，為減小箱體尺寸，箱體屏后封板設計成可拆卸的封板，方便屏后維護檢修。10kV 裝配式開關室較常規設計的房屋開關室面積少38m2。
開關室采用標準化設計、工廠化生產，通過道路運輸到工地，到施工現場再進行裝配組合，電氣安裝工期較傳統變電站減少近15d。
2.2 電氣總平面布置
根據站址所處的地形、地貌、出線方向及設備選型，變電站電氣總平面布置如下：主變壓器采用戶外布置，布置在變電站南側。35kV 裝配式開關室布置在變電站西側，10kV 裝配式開關室布置在變電站東側。35kV 進站線路及主變壓器高、低壓側均采用電纜進出線。裝配式變電站較傳統變電站占地面積節約近300m2。
2.3 電氣二次設計
二次設備含主變保護測控柜、電度表柜、公用測控柜、遠動通信柜、光設備屏、交直流一體化電源裝置、監控主屏、圖像監視柜，布置在35kV 開關室內，按設備功能分為監控模塊、通信模塊、電源模塊和全站監測系統模塊，各模塊間的聯系電纜未在工廠預制封裝，現場需大量接線，未做到即插即用，是本設計方案的一大缺憾。
2.4 土建設計
35kV及10kV 裝配式開關室的基礎均采用現澆鋼筋混凝土箱式結構，該層結構凈空2m，地上0.6m，地下1.4m，作為電纜夾層使用，方便電纜進出線。該型式基礎施工僅需15d左右，較傳統房屋開關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 裝配式開關室的箱體尺寸偏大，存在運輸、擴建等問題
本方案裝配式開關室的箱體尺寸根據國家標準《3～110kV 高壓配電裝置設計規范》(GB50060)的相關條文要求確定，箱體的操作通道和檢修通道沿
用房屋模式的變電站設計標準，造成箱體體積過大，制作成本加大，并且不便于運輸和現場安裝施工。農網升級改造工程大多處于交通不便或站址受限的地方，在箱體設計時，若忽略了運輸條件，會造成無法正常運到工地，運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濟損失。因此，在箱體設計時要弄清運輸條件，當常規產品設計模式不能滿足要求時，要采用拼裝式等非標模式。
很多農網升級改造項目，地方供電公司(局)根據近期負荷和遠期負荷，兼顧投資金額，往往在箱體內先上本期設備，預留二期設備位置。有些廠家為了節省成本或其他原因，在設計時不考慮二期擴建工程的方便性，造成二期施工困難，不便于設備的安裝調試。
在實際工程設計時，不能簡單套用傳統變電站房屋開關室的設計標準，要結合工程實際，依據裝配式變電站國家標準《高壓/ 低壓預裝式變電站》(GB17647 )和《高壓/ 低壓預裝箱式變電站選用導則》(DL/T537 )的相關條文要求，可采用固定間隔式箱體，即按照進出線單元將元器件鑲嵌到箱體間隔框架內，這種結構型式簡單，便于現代工業化流水線生產，同時采取上述的一些優化設計措施，來滿足運輸、擴建等的要求，真正體現裝配式變電站標準化設計、模塊化組合、工業化生產、集約化施工等特征。
3.2 二次設備未在生產階段完成元器件集成、接口封裝等，增加施工現場安裝調試工作量
本方案二次設計仍沿襲傳統變電站的設計思路，二次設備布置在35kV 開關室內，設備分散，零部件眾多，設備進場后需要大量的協調指揮工作，設備間的控制電纜需現場制作電纜頭，一根根排布，所有安裝結束后方可調試，大大增加了施工現場的安裝調試工作量。裝配式變電站可考慮單設二次設備室，設備采用模塊化設計和組裝，模塊間的控制電纜采用標準化預制電纜，生產階段完成元器件集成、接口封裝及一些簡單的調試工作，設備進場后只需組合安裝，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，真正體現裝配式變電站在電氣安裝應用方面的“裝配”模式。建議在設備招標中，對二次設備采用打包集合招標模式，由一個供應商提供所有二次設備，做到整體規劃集成。
3.3 裝配式開關室的箱體防水、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廠家的一個主要問題，尤其在南方多雨地區更為突出。目前，大多數箱變生產廠家采用頂部對接和側立柱對接、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量，且防水密封膠使用壽命一般在3 年左右，變電站運行一段時間后難免出現漏雨或滲水現象。要想從根本上解決該問題，需要從箱體頂部及對接立柱結構上下功夫，如將“回水沿”和對接蓋板相互重疊，并對結構件的所接處進行防銹處理，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)進行鑲邊、壓接后再鎖接。通過箱體結構設計和密封材料的改進，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，對于寒冷地區采用雙層鋼板內加保溫材料的做法。鋼板對噴漆處理工藝要求較高，箱體在道路運輸及現場安裝過程中難免出現磕碰，導致掉漆銹蝕等問題。即使現場進行補漆，由于箱體體積較大，不可能進行整體噴漆，導致箱體的整體外觀效果變差。目前國內一些箱變生產廠家開始使用敷鋁鋅板箱體、外觀CCA 防腐木板條。另外，通過國外技術引進，一些廠家在箱體外殼材料中開始應用玻璃纖維增強水泥材料外殼，其抗太陽輻射能力強，又不易產生凝露且散熱效果好。通過這些材料和工藝的應用，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，設計過程中，應積極穩妥地采用新材料、新技術、新工藝，在箱體的招標技術規范文件中，對箱體材料的選擇、技術的應用、工藝的確定等方面做詳細的技術要求。
4、結束語
通過四川省瀘州市合江縣鳳鳴35kV 裝配式變電站的設計、施工實踐，說明裝配式變電站在建設過程中，全方位、全過程地節約資源，大幅降低占地面積，減少對資源及能源的消耗，35kV及10kV開關室采用標準化設計、工廠化生產，采用現場裝配式施工，極大縮短施工工期，產生明顯的社會經濟效益，從而降低工程投資。在“十三五”期間的農村電網升級改造工程中，35kV 變電站的建設將呈現任務重、要求高、工期緊、征地難等特點，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，需要對其進一步優化設計，整體統籌考慮設計方案，進一步優化開關室箱體尺寸，做好箱體的防雨、保溫、防腐等，對二次設備進行集合招標，整體規劃集成，做好工程管理的優化組織，從而使35kV 裝配式變電站在農網升級改造工程中發揮更大作用。以上內容就是“裝配式技術應用：35kV裝配式變電站在農村電網升級改造工程中起到大作用”，更多裝配式新發展新資訊，歡迎繼續關注環球網校裝配式建筑行業頻道!點擊下方免費下載，獲取裝配式精華考點/課程講義。
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