机架式预制舱成套组合二次设备的应用研究

刘学宝 徐爱华 吕卫涛

【摘 要】现阶段，我国的电网基建项目中已经广泛采用了标准配送式变电站，作为变电站重要的组成部分，机架式预制舱成套组合设备具备装配方便、体积小、占地面积小、方便接线等优势，有效提高了施工效率。为了进一步发挥预制舱成套组合二次设备的功能，本文探讨了设备的优化方案。

【关键词】变电站;机架式;预制舱成套组合设备;应用;设计

现阶段，电网工程的工艺要求、工程质量正面临资源缺乏、建设工期短的挑战。现有的变电站模式早已经不适合电网工程的建设需求，要向提高变电站的施工进度和建设质量，必须采用标准化、模块化以及工厂化的生产模式，只在施工现场进行简单组装即可。面对日益紧张的土地资源、空间资源，电网工程的征地难度越来越大，所以，变电站的建设还必须考虑如何节约用地、保护环境。在此背景下，具有紧凑、集成特点的机架式预制舱成套组合设备受到了广泛关注。

1、机架式预制舱成套组合二次设备介绍

预制舱舱内的屏柜尺寸、屏柜结构随着试点工程的推进发生了多次改变。在2013年的首批试点工程中，屏柜采用的是单列布置方案，考虑屏柜的容量问题，厂家选择了宽度为600mm的屏柜，运用了前后接线的结构，屏柜内的空间能够基本满足接线、运行、维护的需求，首批试点工程的预制舱宽度只有2500mm，所以舱内的维护空间非常狭窄。次年，为了方便维护，标准预制舱的宽度确定为2800mm，不仅运用了“前接线、前显示”的装置，而且还采用了平柜双列靠墙布置方案，增加了舱内屏柜的数量。宽度为600mm的屏柜内部空间狭小，所以统一将宽度增加到800mm。

这样一来，预制舱内可容纳的屏柜数量就会减少，十分不利于工程的开展。如果恢复到之前600mm的宽度，那么设备的运行、维护空间又会略显拥挤。针对这一问题，需要进一步优化预制舱内的机柜宽度，然后选择体积、型号合适的设备装置在舱内。

机柜结构的形式会对设备的运行、维护产生影响，因此要优化预制舱内的屏柜结构，为设备的接线、运行、维护、更换提供方便。机架式结构正是在此背景下产生的，根据GB/T19520标准，机架是一种按照预定间距配置的成对的构件，垂直排列，既可以安装在地板、墙壁上，也可以固定在天花板上。现阶段，常用的机架式方案主要有以下三种：

1.1根据功能划分设备的区域

这种机架式方案是根据舱内设备的不同功能来划分区域，并进行安装的。机架的最上端是空开安装区域，机架的最下端是附件的安装区域，中间区域安装的是二次设备，竖向走线槽以及屏柜端子则安装在右侧区域。

1.2外露集成式机架结构的安装

这种机架结构最典型的特征是二次设备的完全外露，机架单体分为两部分：左侧用来安装设备、右侧用来维护设备。机架内、机架间和舱内采用的是开放式的维护通道，由于设备外露，机架的深度尺寸也会缩小，从600mm减到550mm，中间的维护通道就会适当的增加宽度到100mm，操作空间更加宽广。

1.3装置防护封板模块化机架结构的安装

这种机架结构最大的特点是实现了机架安装基础与预制舱的一体化制作，机架的内部功能模块是单独制造的，并采用了模块化安装方式。安装完功能单元之后，把防护封板设置在机架的正面，不仅给操作提供了方便，而且又能避免误碰误撞。

2、变电站预制舱二次组合设备的优化方案

国内的220KV、110KV变电站统一采用预制舱成套组合二次设备，将传统的继电保护室、主控室取而代之。220KV、110KV的预制舱内全部采用了单间隔保护、电源系统、监控系统、多间隔保护等设备。舱体根据电压的等级进行分散设置，预制舱内统一设置了光缆集中转接柜，主要的作用是转接和外部配合的光缆，转接柜与各个屏柜之间连接的设备由厂商在工厂内完成，采用定制接插件对接光缆，现场不需要进行光缆的熔接。

2.1优化装置的结构

无论是常规保护还是测控装置，全部使用背板接线，前置操作显示面板，屏柜采用前后开门的方式。为了减少屏柜的占地面积，建议采用“笔记本式”的前接线装置，将屏柜的后开门取消，在装置前进行操作、维护。在保持装置现有的硬件结构的同时，还要将操作显示面板、面板以及装置插箱全部保留下来，通过铰链将显示面板的一侧与插箱面板连接起来。正常工作的过程中，显示屏会把插箱内部的接线器、板卡、端子接线给遮挡起来。操作显示屏的时候，只需要将屏柜门打开便可。如果要对连接器、板卡、端子接线等装置进行检修，只需要将屏柜门后打开，然后把面板朝上旋转便可。

2.2优化屏柜结构

①端子排數量减少：二次设备之间实现网络化的信息传输，能够极大的减少保护测控柜端子排的数量，只需要保留下交换机等装置的故障接线端子和对时端子便可。

②压板的数量减少：智能变电站通过软报文的形式传送信息，取消了传统出口压板和功能压板。

③功能元器件的数量减少：网络化的信息传输省掉了许多功能插件，让机箱的布置更为紧凑，节约了大量空间，实现了小体积装置。传统的硬压板被软压板代替之后，都会让变电站二次设备的结构更加简洁。二次设备屏柜上的把手、模拟面板、按钮也被一并取消，更方便设备的运行、维护。

2.3优化舱内的二次设备

优化后，设备采用的是前接线装置，屏柜采用的是前开门结构，屏柜的正面朝向舱内，背面朝向舱体，没有设置后门。屏柜采用双列布置的形式，节约了屏后的空间，提高了舱内空间的利用率，根据屏柜的具体特点来确定预制舱的舱体尺寸：I型尺寸（长×宽×高）：6200m×2500mm×3133mm。II型（长×宽×高）：9200mm×2500mm×3133mm。III型（长×宽×高）：12200mm×2500mm×3133mm。

结束语

本文对机架式预制舱成套组合二次设备的装置与优化进行了综述，希望能为相关研究提供理论依据。

参考文献：

[1]彭朝钊，程凌飞，刘邦海，等.智能变电站预制舱式二次组合设备舱体环境控制优化研究[J].电力系统保护与控制，2017，45（19）：143-147.

[2]刘武周，王海波，杜涛，等.浅谈预制舱式组合电器 在高海拔高寒地区的设计及应用[J].电器工业，2019，（7）：73-78.

[3]何银国，邓庆红，陈霖华，等.预制舱式组合二次设备的模块化自动集成系统设计[J].自动化与仪器仪表，2019，（4）：41-44.

（作者单位：1.2.青岛特锐德电气股份有限公司;3.青岛众瑞智能仪器有限公司）