變電站預制式二次設備艙專題研究

1、變電站預制式二次設備艙專題研究 張焰民(福建永福工程顧問有限公司 , 福建福州 3501001概 述預制式二次組合設備艙 , 即采用型鋼梁柱構(gòu)造 , 艙 內(nèi) 根 據(jù) 需要配置消防 、 安防 、 暖通 、 照明 、 通信等輔助設施 , 其環(huán)境滿足 變電站二次設備運行條件及變電站運行調(diào)試人員現(xiàn)場 作業(yè)的 要求 。 艙內(nèi)配置二次設備屏柜 (或機架 , 在工廠內(nèi)已完成相關(guān) 配線 、 調(diào)試等工作 , 并作為一個整體運輸至工程現(xiàn)場 。 預制艙到 現(xiàn)場實現(xiàn) “ 即插即用 ”, 大幅減少現(xiàn)場調(diào)試時間 。目 前 , 國 內(nèi) 主 流 設 備 廠 家 如 南 瑞 科 技 、 國 電 南 自 、 南 瑞 繼 保 、

2、長園深瑞 、 許繼等都已開展預制式二次組合設備的研究 。 2二次設備艙設計方案2.1預制艙的尺寸模數(shù)根據(jù) 標準配送式智能變電站建設技術(shù)導則 的要求 , 考慮 到目前設備艙的運輸以公路 運輸為主 , 為適應公路運輸?shù)奶?點 , 提 高 運 輸 效 率 及 可 靠 性 , 艙 體 運 輸 不 宜 超 限 , 增 加 運 輸 成 本 。依據(jù) ISO 標準以及國標 系列 1集裝箱外部尺寸和額定質(zhì) 量 (GB1413-2008, 集裝箱的寬度均為 2438mm , 長 度 有 四 種 (12192mm 、 9125mm 、 6058mm 、 2991mm ; 高 度 有 三 種 (2896mm 、 25

3、91mm 、 2438mm 。 預制艙的尺寸模數(shù)與集裝箱同 標準 。預制艙內(nèi)主要布置電力控制柜 , 控制柜標高為 2260mm , 接 入電纜分布在機柜頂部或柜底 , 柜頂 (底 上 (下 方需要橋架及 走線的空間 , 對艙內(nèi)高度有一定的要求 。 因此 , 預制艙的運輸高 度不宜超 2896mm 。若采用鋼結(jié)構(gòu)房 , 尺寸可以相對自由 , 但也必 須 考 慮 運 輸 等相關(guān)要求 。2.2預制艙內(nèi)部屏柜尺寸選擇傳 統(tǒng) 變 電 站 戶 內(nèi) 屏 (柜 外 形 尺 寸 一 般 采 用 2260mm ×800mm ×600mm (高 ×寬 ×深 , 高度 中包含

4、60mm 眉 頭 ; 通 信 設 備屏 (柜 的外 形尺 寸 也 一 般 采 用 2260mm ×600mm ×600mm (高 ×寬 ×深 , 高度 中包含 60mm 眉頭 。 考慮到智能變電站二次 柜內(nèi) 端子排 數(shù)量 比 傳統(tǒng)變電站相 比 大大減少 , 僅剩 少量電 源 及 告警端子排 。 因此可 取 消柜內(nèi)裝置 兩側(cè)豎端子排 或保 留單側(cè)豎 端子 , 相應的柜體 (除 站控 層服務器 及 網(wǎng) 關(guān)機等少量屏柜外 尺 寸可 改 為 2260mm ×600mm ×600mm 。2.3二次設備艙布置方案2.3.1方案一 :單個艙體設備單

5、列排放該 方 案 采用傳統(tǒng)屏柜不靠 墻 安裝 , 前 后留 有 維護 通 道 , 對 廠家 而言 實現(xiàn) 起來最 方 便 。 缺 點 是 布置的屏柜 較 少 , 空間 利 用 率 低 , 適用 于 屏柜數(shù)量 較 少的 情況 。2.3.2方案二 :單艙體設備雙列靠墻布置屏柜在艙內(nèi) 沿 艙體長度方 向雙 列布置 于 艙體 兩側(cè) , 屏柜前 面朝向 艙內(nèi) , 屏柜 后 部 緊貼 艙 壁 , 如 圖 1所示 。目前傳統(tǒng)的機柜均要求前 后 開 門 , 屏的 正面 為 操 作及 顯示 面 板 , 屏 的 背 面 為 接 線 區(qū) , 因 此 如 果 要 靠 墻 安 裝 , 就 要 取 消 后 門 , 機柜需

6、進 行相應的 改動 , 改 變現(xiàn)有機柜的接線方式 及接線 位 置 。 通 常 有以下 幾 種方 案 :(1 采用前開 門 接線的機柜 。通 過把 裝置布置 于 機柜 門 上 , 裝置 于 柜 門 移 動 , 實 現(xiàn) 裝 置 背面 接線 , 可 從而解決 機柜 單側(cè) 開 門所帶來 的裝置 背面 接線 困 難 的問 題 。(2 屏內(nèi)裝置 板 前安裝 , 板 前接線 。屏柜前 面 開 門 , 后門 不開 , 裝置采用 板 前安裝 , 板 前 接 線 , 所 有接線 維護 等 操 作均在機柜 正面 完成 。 這 一形式的機柜 節(jié)省 空間 , 可實現(xiàn)二次設備 光纖 接 口 屏前接線 。 但需對屏內(nèi)現(xiàn)有裝

7、 置的結(jié)構(gòu) 做 相應的調(diào)整 , 目前國內(nèi)長園深瑞 、 國電南自等廠家 有開 發(fā)這樣 的 產(chǎn)品 。 在保 持 現(xiàn)有裝置 硬 件結(jié)構(gòu) 基 本不變的 情況 下 , 可 將 裝置 面板翻起 , 實現(xiàn) 板 前安裝 , 板 前接線 。以一個 40尺艙體為 例 , 該 方 案 可 安 裝 32面 屏 位 , 空 間 利 用率 最 高 , 適用 于純 保 護測 控柜的艙體 。 該 方 案 也不適用布置 站控 層服務器 柜 , 因為 服務器 柜的尺寸 偏 大 , 普遍較 深 , 能 達 到 2260mm ×600mm ×900mm 以上 ; 另 外 , 也不適用布置通信屏柜 , 因為通信屏柜

8、 普遍還 不能實現(xiàn)前接線方式 。2.3.3方案三 :兩個艙體拼接 , 設備不靠墻安裝 該 方 案是 在方 案 一 基礎(chǔ) 上的 改進 , 采用 拼 艙方 案 , 如 圖 2所示 。該 方 案 特 別 適用 于 布置通信屏柜或站控 層服務器 柜 , 滿足摘 要:結(jié)合國家電 網(wǎng) 相關(guān)研究成 果 , 對預制式二次組合設備艙的模 塊化 設置及布置方 案 、 屏柜結(jié)構(gòu) 、 尺寸及接 口 、 艙體 材料選擇 等 進 行 專 題 研究 。關(guān)鍵詞:預制艙 ; 預制式二次組合設備圖 1 單艙體設備雙列靠墻布置示意圖圖 2艙體拼接, 設備不靠墻布置示意圖79廣東科技 2014.7. 第 14期規(guī)范空間要求 , 運行

9、維護方便 。 兩個艙共用空調(diào) 、 照明等輔助系 統(tǒng) , 節(jié)約部分投資 。3預制艙總體設計預制艙總體設計應符合現(xiàn)行國家標準和設計規(guī)范的要求 , 結(jié) 合工程實際 , 合理選用材料 、 結(jié)構(gòu)方案和構(gòu)造措施 , 保證結(jié)構(gòu)在運 輸 、 安裝過程中滿足強度穩(wěn)定性和剛度要求及防水 、 防火 、 防腐 、 耐久等設計要求 。 預置艙內(nèi)設備應滿足相關(guān)規(guī)程規(guī)范的要求 。 預制艙式二次組合設備的功能要求分為預制艙結(jié)構(gòu)要求 、 預制艙二次屏柜布置要求 、 預制艙電氣及負責設施配置要求 、 與預制艙線纜接口要求 、 預制艙接地及抗干擾要求等 。3.1艙體結(jié)構(gòu)目前二次設備艙體結(jié)構(gòu)通常有兩種設計方案 , 分述如下 : (1

10、 標準集裝箱式結(jié)構(gòu)方案采用集裝式框架結(jié)構(gòu) , 整體結(jié)構(gòu)及零部件都按國際通用標 準 , 易實現(xiàn)標準化 , 質(zhì)量有保證 ; 利用現(xiàn)有集裝箱廠家產(chǎn)能和裝 備 , 批量生產(chǎn) , 投資少 , 經(jīng)濟效益好 ; 通常二次廠家與集 裝箱廠 家配合 , 通過改進短時間內(nèi)就可研究出整艙結(jié)構(gòu) , 節(jié)省研發(fā)時 間和成本 。 但集裝箱在外觀造型美觀處理較困難 , 且集裝箱式 設備艙的外殼采用一般鋼板 , 要定期維護 。(2 鋼結(jié)構(gòu)房方案采用鋼結(jié)構(gòu)房 , 艙體整體框架及所有零件重 新 研 制 , 實 現(xiàn) 標準化困難 , 質(zhì)量標準由各廠家自行把握 。 其最大優(yōu)點是可以 根據(jù)不同需求 , 靈活設計出不同尺寸的結(jié)構(gòu)方案 。預制

11、艙主體結(jié)構(gòu)一般采用 H 型鋼柱和 H 型鋼梁 , 梁柱間 采用焊接或螺栓連接 。 艙體底部加 設水平或縱向工字鋼或 槽 鋼 , 加強艙體的整體性 。 所有鋼構(gòu)件考慮工程站址的氣象條件 , 采取 可 靠 的防腐措施 。鋼結(jié)構(gòu)房方案的外殼材料選 擇更 為靈活 , 除 可以與集裝箱 一 樣 選 擇金屬 性材料外 , 也 可選用各種新型的 建筑 材料 , 目前 大家 廣泛 關(guān) 注 的是 金邦 板 。金邦 板是一種新型的外 墻 板 , 以水 泥 、 粉煤灰 、 硅粉 、 珍 珠 巖 為主要 原 料 , 加 入復 合 纖 維 增 強 , 經(jīng) 真 空 高壓擠 成型 , 并 經(jīng) 高 溫高壓蒸汽養(yǎng) 護 , 精細

12、 加工與 多層噴涂而 成 。 具 有 綠色環(huán) 保 , 輕 質(zhì) 高 強 , 隔音隔熱 , 耐水防火 , 耐 候 抗 凍 、 價格 實 惠 等 特 點 。 金邦 板 壽命長 , 理 論上 可與 建筑壽命 相 當 。3.2隔熱材料與內(nèi)飾方案由 于 設備艙置 于戶 外 , 需 隔熱 保 溫 , 同時布 置 于 配 電 裝 置 區(qū) , 或 臨近帶油 設備時 , 對隔熱 材料 還 要求有防火性能要求 。 選 擇 優(yōu)質(zhì)防火 巖棉作 為設備艙外殼與內(nèi) 側(cè)壁之 間的 夾層 材料 。 巖 棉 , 又稱巖石棉 、 是 礦物棉 的一種 , 以 天然巖石 及 礦物 等為 原 料 制成的 蓬松狀 短 細纖 維 , 夾層

13、內(nèi) 壁附巖棉厚 度約為 50mm , 具 有 很 好的 隔熱 保 溫 防火性能 , 防火性能不 低于 V1級 。4預制艙輔助系統(tǒng)方案4.1艙內(nèi)智能溫控系統(tǒng)為 使 箱體內(nèi)部維 持 恒 溫 (25 , 艙 體 設 置 2臺 空 調(diào) , 一 臺 工 作 , 一 臺 備用 。 當 一 臺 空調(diào)出現(xiàn) 故障 時 , 及時 切換至另 一 臺 空 調(diào)運行 , 同時發(fā)出 故障警報 , 保 障 柜內(nèi) 環(huán)境 的穩(wěn)定 。 同時在箱體 內(nèi)設置 溫濕 度 傳感器 , 實時 監(jiān)視 箱體內(nèi)部的運行 環(huán)境 。4.2艙內(nèi)照明及應急照明系統(tǒng)本 著 節(jié)能 環(huán) 保的理 念 , 箱內(nèi)照明設備 均采 用 冷光源 。 預制 艙進 門 處照明

14、以行程 開 關(guān) 控 制 開閉 , 保 障 箱 門開啟 時照明裝置 啟動 。 艙內(nèi)配置 了日光燈 、 應 急燈 。 日光燈 進行 基 本照明 , 并 且 可以實現(xiàn) 手動 和自 動控 制 。 若 有 停 電 情況 發(fā)生 , 應 急燈 可以維 持 90min 的照明時間 。 艙內(nèi)照明 燈安 裝在艙體 頂 部中間 , 沿 艙 體 長 度方向布置兩 排 。本工程 全 站 采 用 智 能照明系統(tǒng) , 可實現(xiàn) 對 照明設備的 智 能 控 制 、 故障報警 等功能 。4.3通風換氣采 用通 風窗 的 形 式 , 在箱體 側(cè)面對角 各設置一 臺換 氣 扇 , 工 作 時 使 箱體內(nèi) 形 成空氣 對 流 , 根據(jù)

15、集裝箱內(nèi)空間 容 量 , 按 每 小 時可 循環(huán) 6次計 算 (家 居 標準 , 換 氣 扇風 量大 于 200m 3/h。 采 用大功 率 工 業(yè)換 氣 扇 , 具 有 很 好的防 塵 能 力 , 能 夠 在 風沙場 地 良 好運行 。4.4視頻監(jiān)控系統(tǒng)在箱內(nèi)柜間設置兩 臺監(jiān)控攝像頭 , 實現(xiàn) 對 箱內(nèi) 操作 和運行 的 監(jiān)控 , 提高 集裝箱運行的穩(wěn)定性 , 同時實現(xiàn) 安 防的功能 。 4.5消防報警及滅火器材在艙體 頂 部中 央安 裝自 動煙霧探測器 , 在艙體外部 安 裝 聲 光報警器 , 當偵測到 艙體有 煙霧即 發(fā)出 聲光報警 。艙體配備自 動滅 火設備 , 與火 災報警 設備相

16、連 , 在 發(fā) 生 火 災險情 時 , 可實現(xiàn)自 動滅 火 , 且 對 設備及 人員 不造成 損害 。 由 于 艙內(nèi)設備 均 為電氣電 子類 產(chǎn) 品 , 普 通的水及 泡沫滅 火 器 不 適 用 , 常用的電氣 類滅 火材料有 七氟丙烷 、 氣 溶膠 、 干 粉滅 火 劑 等 。 5預制艙電纜敷設方案采 用電纜 采 用底部進線方式 。 艙體底部 采 用架空防 靜 電 隔 板 (防 靜 電板下需有 200mm 左右 架空 高 度 , 架空 層 內(nèi) 鋪 設 行 線架 。 防 靜 電 隔 板可 隨 時 打開 , 便于 生產(chǎn)維護 。 艙體底部預 留 屏 柜底 座安 裝槽 , 分兩 側(cè) 布置 。6現(xiàn)場實

17、現(xiàn)整艙 “即插即用”除 通 信專業(yè) 電纜外 , 預制艙內(nèi) 采 用預制 光 纜 , 這 是 一 種 在 光 纜兩 端事先 預制連接 器 的 室 外 光 纜連接 技 術(shù) 。 在 光 纜 單 端 或 雙 端 預制連接 器 、 即 插 即 用的預制 光 纜 技 術(shù) , 以及 小 型化 、 高 密 度的新型連接 器技 術(shù) , 相 對于傳 統(tǒng)的 光 纜 熔 接工 藝 而 言 , 可以 在大 幅降 低 現(xiàn) 場 施工強度 , 消 除傳 統(tǒng) 熔 接 操作帶 來 的 多 種質(zhì)量 風險 , 提高 系統(tǒng) 長 期運行可 靠 性 。 預制 光 纜 具 備 室 外 光 纜的 高 防護性 , 通過大規(guī) 模 工廠預制的方式保證產(chǎn) 品 工 藝 水平和生產(chǎn) 周 期 , 插 接 簡 便 , 可以大 幅 提高智 能 變 電站 建 造效 率 和 建 造質(zhì) 量 , 是 智 能 變 電站 光 纜系統(tǒng) 建 設的發(fā) 展 方向 。7電磁屏蔽預制艙 頂 部與底部 均 為鋼板 , 四周密 布鋼柱 , 形 成 六 面 體 , 通過 良 好接地 , 形 成可 靠 的 六 面 屏 蔽 體 , 電 磁 屏 蔽 效 果 好 。 8結(jié)束語預制式二次組合設備艙廠內(nèi) 已完 成 相 關(guān) 配 線 、 調(diào) 試 等 工 作 , 實現(xiàn)整艙