配送式预制舱智能变电站技术概要doc

  技术与应用 配送式预制舱智能变电站技术 周文李杰 (江苏凌创电气自动化股份有限公司 ,江苏镇江 212009 摘要配送式智能变电站是一种新兴的变电站建设方案。本文主要介绍预制舱式智能变电站 , 文章从预制舱结构及电气接口上探讨了预制舱式智能变电站的二次系 统的几项关键技术 ,着重分 析了预制舱的结构、屏柜布局以及预制舱的配置方案 ,并对预制舱式变电站的电气接口形式进行 了研究。 关键词 :配送式 ;智能变电站 ;预制舱 ;IEc 61850 Distribution 1 ’ ype Prefabricated ModuleofIntUigent Substation Z 矗 D“耽以己 f 西 P (Jiangsu Lingchuang Electric Automation Co.,Ltd,zhenjiang,Jiangsu 212009 Abstract Distribution 融 pe intenigent substation is a new substation constmction project.This paper mainly introduced the cabin type intelligent substation,this paper discusses seVeral key techniques of two Drecast deck sVstem of intelligent substation from prefabricated cabin strIlctIlre and electrical interface,configuration scheme focuses on the analysis of the st九 lcture,the cabinet layout and prefabri-cated c a_bin pref曲 ricated cabin,and the pre class type transfomer substation electricalinterface studied。 Key words:distribution type;intenigent substation;prefobricated module;IEC 61850 配送式变电站是全寿命理念与标准化设计相融 合的产物 。与传统变电站相 比 ,配送式变电站的 二次系统主要技术突破有两点 :①建筑结构上采用 工厂预制设备 (如预制舱、预制混凝土结构物件替代 传统的二次设备室或传统的建筑物建设方案 ,现场 仅进行装配式作业 ;②电气接口标准化 ,由于智能 变电站一次与二次主要是采用光纤通信联系 ,电缆使 用大量减少 ,因此可采用电缆、光缆预制航空接头 替代传统的端 子排接线及光缆熔接 ,极大的提高施 工效率。通过实现 “标准化设计、工厂化加工、装 配式建设 ”,配送式变电站节约世界资源 ,节省投资 ,缩 短施工周期 ,降低了全寿命周期成本。 本文拟从预制舱的结构及电气接口上探讨配送 式智能变电站二次系统的几项关键技术。 预制舱的结构 1.1 预制舱的基本结构 预制式二次组合设备舱由舱体、二次设备、暖 通、照明、消防、安防、图像等设备构成 ,舱内所 有设备均在工厂内完成相关接线 个单体运输至现场。 为满足变电站设备正常运行的各种规定要求 ,以 及需满足户外运行的要求 ,预制舱整体均采用不锈 钢材料 ,舱体部分采用双层不锈钢 ,使得舱体满足 抗干扰等级要求 , 抗震强度大于 8 级以上。在预制 舱顶部增加斜顶 ,对于南方地区 ,斜顶与箱顶保持 50 角 ,预防积水 ;对于北方地区 ,需要增大斜顶与 箱顶的角度 ,预防积水和积雪 ;同时斜顶还可以减 少箱顶阳光照射 ;同时舱体表面还涂有三层船舶用 防水涂料 ,大幅度的提升预制舱的防水、防锈性能。 舱体端面设置双开门 ,采用标准集装箱结构 , 最大的目的用于设施安装。在箱体侧面呈对角方向开 有两个风窗 ,风窗设置双向换气扇 ,一个为进风口 , ~个为出风口 ,工作状态时可使箱体形成空气对流 ; 风窗外设置窗罩 ,可以防雨、防尘及生物的进入。 依据 ISO 标准 ,预制舱的 “宽度 ×高度 ”一般均为 2438 ×2896mm, 很常用的长度主要有 20 英尺 (6058mm、 30 英尺 (9125mm、40 英尺 (12192mm 等(后文简称为 20 尺预制舱、 30 尺预制舱及 40 尺 预制舱。预制舱侧壁厚度通常为44mm,端壁厚度 为 80mm。 图 l 预制舱外观结构图 1.2 预制舱的内部空间和结构 舱体内部由二次设备、暖通、照明、消防、 安防、图像等设备构成 ,同时还需满足设备正常运行 和检修人员的工作需求 ,需对舱体内部进行装修 , 装修用到的材料选用防火防水材料 ,可在装修用到的材料和舱 壁之间添加隔热材料 ,阻挡阳光照射 ,保证箱体 隔热功能。 舱内的照明、暖通、可依据需求选不一样的 实现方式。为了有效的节约能源 , 可采用工作门 状态来开启自动照明 ;舱内安装空调和排风系统 , 并配置温湿度控制单元 ,实时采集柜内的温度和 湿度 ,调整舱内的运行环境 ;由于目前都采用无 人值守方式 ,舱内还需安装安防、图像监控、火 灾报警系统。 站用动力、照明、暖通、安防、图像监控、火 灾报警、插座等管线布置能安装在装修用到的材料墙板 内 ,也能够最终靠墙面明敷相应的管线。横向的管线 宜集成安装在装配式建筑的主梁板架内 ;竖向的管 线可根据自身的需求现场安装。 预制舱的屏柜配置 2.1 预制舱的屏柜布局 舱内部二次设备是采用屏柜方式布置 ,预制舱的 智能变电站屏柜的宽度通常按照800mm,为了节约 空间也可采用 600mm 宽的屏柜设计。为满足维护需 求,预制舱内屏背面的维护通道可考虑 600mm 宽 , 由于舱内空间存在限制 ,屏后的空间比较小 ,为了更 好的方便维护 ,二次设备厂家可将二次设备改成前 插式机箱结构 ,从而能够正面的操作、调试设备 , 大大节约内部空间 ;办公通道按照 1150mm 宽设计 , 在屏前还可依据需求配置折叠式办公桌 ,边屏侧壁 距离舱体内侧端面也应至少预留 600mm 的维护通 道。结合预制舱的实际净空尺寸 ,做出的 20 尺预制 技术与应用 舱、屏位布置图如图 2(俯视剖面所示。 屏背 i 四丑巫匹巨旦 屏正面 屏膏面 匡巨亘亘 屏正 i (b 屏宽 :800mm 图 2 尺预制舱俯视屏位布置方案图 由图 2 能够准确的看出 ,20 尺预制舱内较为贴切的屏 柜数量 5 面(屏宽 800mm 或 7 面(屏宽 600mm。 同样原则依据 20 尺、 30 尺及 40 尺预制舱内部的净 空尺寸计算出的适宜的屏柜数与除去舱体壁厚的两 端剩余空间总长度 (简称为剩余净空见表 l。 表 l 标准预制舱参数统计表 预制舱长度 屏柜宽度 屏柜宽度预制舱 ,mm 600mm 800mm 型号 屏柜数量 剩余净空 屏柜数量 剩余净空 总净空间 /面 ,nlm /面 ,rnm 20 尺 898 30尺 40尺 32 2.2屏柜的安装方法 控制柜采用并柜联接 ,沿集预制舱长度方向放 置。舱内底板上部布置槽钢两根 , 与底板焊接作为 控制柜安装基础 ,机柜底盘的地脚螺栓与槽钢固定。 为保障屏柜在箱体内运送过程中的稳定性 ,可增 加支架对屏柜背面做固定加强。如图 3 所示。 在确保运行方便的情况下 ,也可采用双列靠墙 布置方式 ,中间预留检修过道。 2014 年第 4 期鼍 _蠢求 I 89 技术与应用 图 3 内部安装示意 电缆、光缆配置及接线 电缆、光缆接口的标准化 针对智能变电站一次设备与二次设备间电缆连 接特点及使用需求和二次设备间光缆连接特点及使 用需求 ,可采用预制式电缆和光缆。 为实现模块化、装配式作业 ,预制式二次组合 设备舱与外部设备之间的连接采用航空式插头或圆 形带锁紧式的光电连接器 ,实现了接口的标准化 , 舱内设备与舱外设备之间通过表转化接口转接 ,转 接接口可安装在舱体上 ,也可在舱内设置专门的转接屏柜 ,如图 4 所示。与传统变电站琐碎的端子排 接线相比 ,二次专业接线施工工作量的显著减少 , 有效的减少施工公司 ,提高了可靠性。 图 4 内部转接屏示意图 图 4 中部是二次屏柜的背部面板 ,所有户外设 备进出屏柜的光缆和电缆均通过该背板实现与屏内 装置的连接 ,配送式变电站实现标准化设计后 ,各 类保护、测控屏柜的背部面板可采用通用尺寸、通 用开孔 ,实现模块化安装。光电连接器本身的壳体 应具备多种材质及镀层 ,满足多种环境下的应用。 外部预制缆与箱体以及箱体之间的设备连接器应满 足外壳防护等级 IP67,以防止雨水、杂物等进入设 备内部 ,箱体内部设备接口外壳防护等级 IP65,具 有优秀的抗振动、耐冲击性能 ,便于运输、安装等 环境下正常使用。 3.2 电缆光缆的走线方式 上进线电缆桥架 电缆采用上部进线方式 ,电缆从箱体后面中间 90I 电 _奠柬 2014 年第 4 期 位置 上部引入 ,在进线口外设置防雨结构 ,电缆沟 通过斜坡爬上 ,如图 5 所示。 图 5 上进线电缆接入 在箱顶设置两根横梁 ,通过横梁将电缆桥架吊 装。电缆通过桥架从箱体后面中间位置上部引入后 左右分流 ,通过垂直固线架自机柜顶部进入机柜。电 缆桥架到柜顶预留空间 ,方便线缆引入机柜。线缆入 口采取密封措施 ,防止雨水、灰尘及小动物进入。 2 舱体底部进线方式 在预制舱底部空腔中设置走线槽 ,在靠近屏柜 双开门一侧的集装箱箱壁上开孔并安装标准大小安 装面板 ,将柜内多芯连接器插头尾部的光缆和电缆 通过线槽引至集装箱箱壁 ,并通过线槽引至安装面 板,线缆端部端接多芯连接器插座 ,将插座固定于安装面板上 ,将集装箱外部线缆沟槽内预制有连接 器插头的光缆和电缆同样引至集装箱安装面板处 , 此时通过通过头座对接即可在集装箱外部就可以完成 互连 ,如图 6 所示。 图 6 底部走线方式示意图 预制舱及二次设备的配置沟槽 本文以一个典型的 220kV 变电站为例探讨预制 舱的配置 ,该 220kV 变电站主变两台 ;220kV 采用 双母线kV 采用双母线kV 采用户内开关柜 ,单母线 监控系统站控层设备预制舱 依照国家电网科 (2012143号文的要求 ,监 控系统站控层设备应配置监控主机两台、数据服务 器两台、综合应用服务器两台、数据通信网关机 4 台、图形网关机两台 ,共组 5 面屏柜。站控层设备 还包括按照双平面建设的两面调度数据网设备屏、 1 面火灾报警系统控制屏及 1 面智能辅助系统设备 屏,加上两面时间同步系统柜及为两面为服务器供 电的 UPS 系统屏柜 ,站控层预制舱的屏柜数量可达 到 13 面屏左右 ,故可考虑为站控层设备设 1 只 40 尺预制舱。 4.2220kV 间隔层预制舱 220kV 间隔层设备包括线路保护、母联保护、 母线保护、主变保护、间隔测 控装置、故障录波及 网络报文记录分析装置 ,电能计量表等设备 ,按照 本文案例的变 电站规模 ,220kV 部分屏柜数量在 20 面左右 ,220kV 间隔层设备可考虑配置两只 40 尺预 制舱 ,其中各间隔公用的设备 ,如母线保护、故障 录波及网络报文记录分析装置 可布置在该预制舱 内,其他各间隔的保护及电能表屏等可平均分配在 2 只预制舱 内。 4.3110kV 间隔层预制舱 110kV 线路保护目前多采用保护、测控一体化 装置 ,每个间隔的保护测控一体化装置组 1 面屏 , 按照本文案例 ,110kV 间隔层设备屏柜在 13 面左右 , 可配置 1 只 40 尺预制舱 ,用于容纳该电压等级所有 间隔层屏柜 ,也可配置两只 30 尺预制舱 ,将各间隔 屏柜平均分配于两只预制舱内 ,公用设备布置在其 中任一预制舱内。 一个典型的 220kV 变电站内可能布置有 6~8 个预制舱 ,为了兼顾变电站总平面布置的规整、美 观及层次性 ,预制舱应采用按照电压等级或专业类 别分开布置的方 式 ,同时 ,为了简化预制舱布置时 的统筹考虑的难度 ,一个变电站内的预制舱 ,其尺 寸种类应尽量少 ,有条件时 ,宜将同一尺寸、同一 技术与应用 专业功能的预制舱集中布置。 随着新一代智能变电站规范的提出 ,智能变电 站二次设备的功能将更加集成 ,因此二次设备的数 量将来还能进一步减少 ,舱体的数量也会相应减少。 结论 配送式变电站由于其特殊的建筑结构与电气接 口标准 ,实现了工厂化加工与装配式建设 ,缩短施 工周期 ,降低了全寿命周期成本 ,是一个很具有 前景的方案。在其试运行阶段 ,应尽快完成配送式 变电站的标准制定工作 ,以推动其有序发展 ,如: 1 预制舱配置标准与屏柜布置规程。传统的屏 柜布置方式难以适用于预制式二次组 合设备舱方 案,而目前并无新的规程规范指导配送式变电站的 建设 ,因此预制舱布置方案对与屏柜布置相关的二 次设备规程的编制提出了要求。 2 电气接口标准。配送式变电站对二次屏柜提 出了新的标准化设计的基本要求 ,航空插头和光电连接器 的使用上的要求二次屏柜从传统的端子排标准化设计转 变为光电连接器接口板的标准化设计。由于使用预 制接口连接 ,光缆和电缆的长度需要去现场测量具 体长度后定制。 3 随只能变电站的推广 ,一次设备的智能化 将有很大提高 ,过程层网络也会慢慢的安全可靠 , 因此二次设备和一次设备之间可实现网络化连接即 一二次设备之间只需简单的网络光缆接口 ,可大大 减少光缆的使用。 作者简介 周 文(1989.,男,工学学士 ,助理工程师 ,主要是做数字化变 电站的互感器、合并单元 (Mu 和数字化电能表测试及调试工作。 (上接第 82 贞 的壁挂式直流电源就足可以够用了。在很多的项目 中已开始采用此种操作电 源供电方式 ,都取得了很 好的效益。 结论 一方面跟着社会经济持续不断的发展 ,用户对电力供 应的质量和可靠性要求也慢慢变得 高。作为完成最后 “一公里 ”和 “一百米 ”供电任务的配电 (开关 站的重要性日益突 出。另一方面 ,配电 (开关站 自供电源方式也从最初的 TV 二次绕组供电、增加 二次 绕组或中问变压器供电 ,到采用 DC 和 UPS供 电方式 ,其供电技术和设备制造水平也 在持续不断的发展 中。因此 ,广大工程技术人员应该按照每个用户用电性 质、配电 (开关站主 接线方式等工程实践 ,选用 合适的、性价比较高、可靠性较好的自供电源方式 , 以保 证配电 (开关站可靠稳定运行。 作者简介 陈建军 (1972.,男,广东省佛山市南海区 ,工程师 ,工学学士 研究方向为输配电工程 技术和运行管理。 2014 年第 4 期鼍 _奠纛 f 91

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