浅析模块化建设在智能变电站中的应用

浅析模块化建设在智能变电站中的应用

1.模块化变电站的发展

随着资源节约型与环境友好型设计建设的逐步推进,变电站建设模式必须走向减少土地占用、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,同时相关行业的技术发展也推动了变电站建设模式的发展。封闭式高压组合电容器的出现实现了高压设备的模块化;拔插式电缆附件的出现实现了工程的预制,缩短了现场施工和试验周期;电子技术和单片技术使综合自动化装置的体积大大缩小,分布式智能装置实现了综合自动化模块的工厂预制;永磁机构真空断路器及少维护、紧凑型开关柜的出现,提高了出线模块的可实施性;预制式组合钢结构框架和维护结构的不断涌现大大缩短了现场建(构)筑物的施工周期等等。

模块化变电站是推行变电站建设项目全寿命周期设计建设理念,遵循国家电网公司“两型一化”变电站设计建设导则,依据规程、规范和技术管理要求,在典型设计方案的基础上进行改进设计,优化平面布置和竖向设计。为加快推进智能电网建设,国家电网公司已推行过若干试点工程,有些变电站已经投入运行。

2.模块化变电站的技术特点分析

2.1高压开关模块

针对110kv电压的封闭式组合电器,可将其作为进出线模块基础,该设备集成化程度较高,能够配置避雷、电流互感、电压互感等设备。若进出线选择工厂预制方式,可选择拔插方式、电缆套管等方式,连接电缆插头,实现模块化,以便于安装维护和运行稳定。

2.2变压器模块

针对主变压器,可选择户外常规布置,以降低现场接线量,同时需要改进变压器进线端子和出线端子,在一次侧,可选择拔插油气套管、电缆附件,连接进线模块。在二次侧,可选择架空、电缆出线方式采用绝缘封闭方式。

2.3中压开关模块

针对10kv进出线、35kv进出线,有户外箱式、拼装式两种方式。在固定式开关柜、手车式开关柜中,拼装式较为常用,然而因常规开关柜的体积极大,增加了整体模块体积,提高了吊装和运输难度,使得箱体维护通道变窄,用户、厂家也十分不便。在近几年来,永磁真空开关运用较多,大多选择气体绝缘封闭、紧凑型开关柜,因重量较轻,体积较好,吊装运输极为方便,提高了模式可行性,在110kv、35kv变电站中应用较多。该类模式的在一个预制箱体内安装开关柜,选择双层金属材料、铝锌板制作箱体。采用隔热材料充填中间部分,箱体内设置通风系统,安装有空调设备,具有良好的隔热防潮功能。

3.模块化智能变电站建设关键技术

3.1总平面的相关布置

第一,主接线的优化工作。它的优化是采用集成度较高的设备,实现变电站内部设备的合理配置。主接线中还需要对变电站本期和未来所上规模的界限进行明确,并依据建设的实际提高建设各个模块化思想的透明度。第二,对站址条件的利用。可以对变电站区域内的环境和道路进行合理利用,缩短变电站的纵向尺寸和横向尺寸,把围墙建设所占的面积降为最小。第三,二次设备的集成应用。对于户外变电站来说,可以对配电装置周围的空余场地进行利用,合理配置预制舱式二次组合设备,实现整舱的配送和吊装等工作。这样就可以改变原有的二次屏柜现场的安装、接线以及调试模式,使设备的运行环境得到改善,也就减少了潜在因素对设备的影响;而户内的变电站建设可以采用模块化的二次组合设备,并且各个模块的功能有明确区分,减少现场接线工作,使其建设效率得到确保。

3.2.110kV某智能变电站模块化建设模式

110kV智能变电站位于蚌埠市,本期建设规模为:50MVA变压器1台,110kV出线2回,35kV出线3回,10kV出线8回,主变压器10kV侧安装1组3.6Mvar和1组4.8Mvar并联电容器。全站无传统建构筑物,本期共有4个设备舱,即10kV设备舱、35kV设备舱、110kV设备舱及安全工器具舱,设备及舱体厂内预制生产,整体运输,现场拼接,如图1所示

该110kV智能变电站采用模块化建设模式,探索应用了“建构筑物工厂化预制、二次设备模块化组合和二次设备即插即用”关键技术,有效提高了智能变电站建设效率。

3.3建构筑物工厂化预制

该智能变电站建构筑物工厂化预制范围,包括围墙、防火墙、电缆沟盖板和构支架等。(1)预制式围墙。采用型钢柱预制式围墙,即现场采用承插式预制柱基础,工厂化生产承插式预制柱及蒸压处理的轻质混泥土板。将预制的条状壁板插人预制柱的侧面四搏内,围墙板与搏口的缝隙采用高强度等级水泥砂浆境缝处理。柱基础采用现浇杯口独立基础,基础之间不设连梁。(2)预制式防火墙。采用现浇柱+ALC板,实现ALC板的装配化,柱基础采用台阶式独立基础。ALC板耐火时间大于3h,满足防火墙的防火要求。(3)预制式构支架构架。采用装配式钢管结构,柱材法兰或螺栓连接,构架与基础连接采用下埋式地脚螺栓。

3.4二次设备的集成形式

按照间隔和功能划分,可以将二次设备集成形式分为以下几种:即单间隔相近功能集成、单功能跨间隔集成、单间隔多功能集成、多功能跨间隔集成以及单间隔跨层多功能集成。这些不同的集成形式可以以较少的设备投入完成较多的功能作用,从而使其效益增加,第一,可以减少二次设备以及屏位数量,减少变电站的占地面积和交换机数量,从而使网络结构得到简化,提高了它的运行可靠性;第二,变电站的整体结构设置更为简单紧凑,其运行可靠性得到保障,能够实现从全站角度的整体协调管理和控制;第三,对装置间的接线起到简化作用,可以节省其他不必要环节的电缆线应用;第四,可以实现资源之间的相互共享,这种共享性可以进一步节省软件和硬件资源以及变电站的总体造价成本,使其所产生的一系列成本控制在合理范围内。

3.5二次设备即插即用

目前,智能变电站建设中普遍存在二次回路接线复杂,施工接线及检修查线困难的问题,制约了建设周期。为了提高智能变电站建设效率,对优化二次回路提出了更高的要求。

结束语

随着我国电力事业的不断发展,智能变电站建设取得了显著成就。模块化智能变电站建设模式有效提高了智能变电站建设效率,具备推广应用的价值。因此,要加强该方面技术的研究,更好的促进我国智能电网的发展。

参考文献:

[1]张泉林.二次系统调试技术在智能变电站中的应用研究[J].仪器仪表用户,2015,02:49-50+48.

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