110kV预装式模块化变电站在电网应用的探讨

110kV预装式模块化变电站在电网应用的探讨

栾 震

徐州华美电力工程有限责任公司， 江苏 徐州 221000

摘要;预装式模块化变电站的建站模式不同于传统建站模式，在智能电网发展中的应用具有较大意义。介绍了传统建站模式后，本文以某110kV预装式模块化变电站为例的从投资、现场实施等方面对比分析了预装式模块化变电站在110kV电网中的应用优势。

关键词：110kV；预装式模块化；变电站；电网；应用

0 引言

电力系统技术革命是能源革命的重要组成部分，而这一技术革命的关键在于智能电网发展。放眼全球，智能电网已经成为全球电网发展和科技进步的大趋势，欧美等发达国家已将其上升为国家战略。我国在智能电网关键技术、装备和示范应用方面具有良好的发展基础和国际竞争力。面向应对气候变化、保障能源安全、带动国家产业升级的国家战略诉求，立足于国家战略布局和经济发展的近中期需求，加快智能电网技术发展与应用具有重大战略意义。自2007年以来，国家电网实施变电站“两型一化”，即建设资源节约型、环境友好型以及工业化变电站。通过开发新资源，研发新技术来推动变电站建设向前发展，贯彻落实国家可持续绿色发展战略。以标准化设计、工厂化加工、模块化建设为原则的预装式模块化建站模式减少了现场“湿作业”，实现变电站模块设计、工厂制造、整体运输、快速安装的工业化制造流程，极大的提高智能变电站建站效率，这也是智能化变电站未来发展趋势。

1 传统建站模式[1]

1.1 户外型变电站

此模式变电站的高压开关设备采用户外布置形式，变压器放置在户外。10kV设备采用户内开关柜形式布置在开关室内。

1.2 户内形变电站

电气设备全部或部分安装在户内。110kV部分多选用气体绝缘封闭式组合设备（GIS），10kV设备采用户内开关柜形式布置在开关室内。

1.3 地下或半地下型变电站

类似于户内型变电站，只是将电气设备部分或者全部安装在地下而已，但是建设费用却相对更高。

2 模块化建站模式发展

在国内，变电站模块化技术是先从局部模块开始然后逐渐扩展的。应用的电压等级也是逐渐升高的。1997年，已经出现10kV开关设备及二次装置在工厂预装的模式，2000年推出的YKJ一体化建站模式使得35kV电压等级的变电站建设大为简化，35kV、10kV开关设备及二次装置均可在工厂预装，2006年提出了全封闭、全绝缘的模块化建站思路。GIS封闭式组合电器以及其配套的拔插式电缆附件的出现而至成熟，确保了高压设备工厂预制的安全可靠。综合自动化模块等分布式智能的广泛应用更是大大缩小了自动化系统装置的体积和设备整体占用空间。有赖于行业技术不断的进步，110kV电压等级预装式模块化变电站建站模式的终于在2011年贵州小河区四方变首次应用。

3 110kV某预装式模块化变电站工程简况

3.1 建设规模

（1）变电站主接线：110kV配电装置采用单母线分段接线，10kV配电装置采用单母线分段接线。

（2）主变压器容量：最终2×25MVA，电压等级110/10kV；本期2×25MVA,一次建成。

（3）110kV配电装置：最终2回进线，本期一次建成。

（4）10kV配电装置：最终36回，本次18回出线，均采用电缆沿电缆沟出线，预留18回。

（5）无功补偿：2组，本期一次建成，每段10kV母线均配置无功补偿装置一套，每组容量为6000kVar，采用分组自动补偿（1800+1800+2400 kVar）。

（6）消弧线圈：2套，本期一次建成；每段10kV母线均配置接地变-消弧线圈成套装置一套，其中接地变容量为500kVA（含消弧线圈315kVA、站用变容量160kVA）。

3.2 建站模式

该站采用预装式模块化建站模式。土建部分为各预制舱体及主变基础、事故油池、围墙、大门、防火墙以及给排水等；电气部分有进线模块、变压器模块、出线模块、二次设备模块、无功补偿模块和生活辅助模块六大模块。电气部分除主变模块外其他模块全部安装于预制舱体内。设备在工厂安装调试好后长途运输到现场，通过吊装于预制舱基础上。舱体外壳采用敷铝锌板双层金属材料，内部填充保温隔热材料，舱内配置排风扇、工业空调等调温控温装置。

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2. 进线模块。进线模块集中于110kV GIS预制舱内。110kV配电装置采用封闭式组合电器（GIS），工厂预装于舱体内。整个舱体分两部分运输，预制舱体外壳采用焊接，GIS设备通过波纹管对接，现场吊装时外壳与舱内设备同时对接。进出线采用工厂预制的整体式电缆套管和可插拔式电缆插接头。进出线电缆由舱体下方电缆间进出。

3. 变压器模块。变压器置于室外。两台主变中间砌筑防火墙。主变高压侧采用电缆转跳线方式；低压侧采用绝缘管母方式。

4. 出线模块。本期18回10kV出线均采用KYN28A-12型户内金属铠装抽出式开关中置柜。工厂预装于10kV预制舱内。舱体分9段运输，现场拼接后开关柜只需安装母排及管母进线即可完成一次安装。统一采用电缆出线模式。此外，消弧线圈和站用变均置于10kV预制舱内。

5. 二次设备模块。二次设备模块主要包括保护屏、交直流屏、故障录波屏、电度表屏、通信屏以及综自系统后台部分，均为变电站标配。采用开放式IEC61850规约。二次设备模块集中于二次设备预制舱内。该舱体还包含一间资料室、一间会议室和一间休息室。为节约空间，二次设备舱采用二层设计，置于10kV预制舱上部，由楼梯上下。

6. 无功补偿模块。无功补偿装置采用户内式无功补偿成套设备，工厂预装于无功补偿预制舱内。

7. 生活辅助模块。生活辅助模块包含一间门卫室、一间消防设备储藏室以及一间盥洗室。所有部分均于工厂预制。

此外，变电站消防系统、防雷接地系统、照明系统等均采用常规配置，消防系统工厂预装，防雷接地和照明系统现场安装。

4 预装式模块化变电站应用优势

4.1 与常规变电站比较[2]

如表一所示，对比常规变电站建站模式，预装式模块化建站模式在占地面积、投资等方面均有一定的优势。表一 常规变电站与预装式模块化变电站对比

4.2 应用效果总结

（1）全站无建筑物、少构筑物、减少外部审批、节地节资。在项目可研、初设阶段降低审批复杂度。

（2）在招标阶段规避设备采购风险，设备集成供货，减少厂家数量、降低协调管理难度。

（3）降低项目实施管理难度、工厂化加工及设备安调与土建基础并行开展，减少施工过程风险。

（4）模块化设计，一二次深度融合、集成设计、实现模块化整体配送。

（5）模块内连接厂内完成，模块间线缆预制、实现即插即用。现场安装仅为重复线缆连接工作，减少了现场安装工作量，提高安装调试阶段质量，缩短建设周期。

（6）投资节约化。有效缩短施工周期、节约人力物力、减少征地面积。

（7）环境友好。现场无大规模土建施工作业，有利于周边环境保护。

（8）现场无高空作业等高风险作业项目，施工安全易于把控，有利于强化现场安全管理。

（9）可回收性。考虑到建设单位本矿山的采掘年限仅为二十年，变电站届时可做到整体回收再利用。

5 结论

预装式模块化的建站思路遵循“安全性、 适用性、 通用性、 经济性” 协调统一原则 ，实现了安全可靠、 技术先进、 节约环保、 节地节资，工厂化加工和装配式建设。变电站针对功能量体裁衣，设备及技术高度集成。设备制造工厂化，施工现场简洁、快速、高效；变电站运行智能化；单元设计模块化，灵活组合模块易扩容；建设材料节约化，占地面积缩小，降低建站总体成本。通过某110kV变电站的应用，证明预装式模块化建站模式具有较高的可推广性，在110kV电网中应用前景较广。

[1] 王少晖，李绍星，柳国良.模块化变电站的建站模式及其经济性能比较[J].电气技术，2012，02：77-81.

[2] 陈勇，叶桦，蒋菊香，尚海，庄艳兰.110kV预装式紧凑型变电站在云南电网应用的探讨[J].中国电业技术，2014，01：67-69.