预制舱式二次设备在智能变电站中的应用

唐钢

摘要：随着社会经济的不断发展，人们的生产和生活对电力的需求不断增加，为保障电力的稳定、安全输送，电力行业就需要不断提高变电站的运行质量和水平。当前，预制舱式二次设备的应用，促进了变电站的智能化发展，有效提升了变电站的建设水平。本文从智能变电站建设情况出发，对预制舱式二次设备在智能变电站中的应用特点及布置方案进行了分析，以供相关人员参考。

关键词：预制舱;智能变电站;预制舱式组合二次设备

当前，我国经济发展速度不断加快，对能源的需求也不断增加，部分地区经常发生负荷突然增加导致电网无法满足供电需求问题，一些大型的庆典、重要的节假日以及突然自然灾害等都对电力供应能力提出了更高的要求。传统的综合自动化变电站建设模式，已经难以满足当前社会对电力的需求，智能化变电站成为未来电网发展的主要方向。二次设备预制舱式变电站是当前智能变电站建设的一种新模式，通过对预制舱式二次设备的有效应用，能够有效提升智能变电站的建设速度和质量，在智能变电站的建设与发展中有着重要的应用价值。

1、预制舱式二次设备的使用特点

预制舱式二次设备将二次设备放在预制舱中，并按照相应的设计进行合理的布置，完成生产后，厂家设备进行接线调试，然后送至现场进行安装。与传统变电站相关设备相比，制舱式二次设备的生产有着标准化的特点，有着集成度高的特点，设备生产效率高，且产品质量也能得到更好的保证。预制舱式二次设备锁采取的是就地布置方式，因此二次光缆的铺设长度不用太长，大大减少了二次光缆铺设成本。同时预制舱式二次设备的接线工作量更少，工作效率更高。为进一步保障变电站的正常运行，还应当不断提高变电站相关设备的安全性和经济性，确保相关设备之间的通用，确保设备发生故障时，能够及时更换，保证变电站的稳定运行。为保证预制舱式二次设备的正常运输，还应当对舱体的外形尺寸进行合理的设计。

2、预制舱式二次设备的布置方案

2.1舱体结构

预制舱式二次设备的舱体材料通常选择的是不锈钢材料，有着很强的抗腐蚀性，以保证预制舱式二次设备能够更好的适应不同的环境。同时预制舱式二次设备的舱体结构，通常采用的是金属六面体结构，能够有效提升舱体的抗电磁辐射能力，相应的防护能力等级一般能够达到IP54。由于预制舱式二次设备建设地点大多是户外环境，因此在预制舱的舱壁夹层中要设置相应的保温层，并保证舱体的防火性能，相应的等级应当高于V2级。预制舱保温层所使用的材料厚度一般超过45mm，这样才能有效提升舱体的保温能力。

2.2舱体结构设计

舱体结构设计中，应当结合舱体实际应用环境，加强舱体结构的刚性，才能保障预制舱式二次设备的有效应用。为增强预制舱结构整体的刚性，可以采用双H型钢柱的形式来设计主体结构，通过焊接来保障梁之间稳固连接[1]。如果是标准的双开门的设计方案，可以将其设计为设备进出的通道，门宽要保证设备能够有效进出，且防火性能等级要达到二级。舱体可以不进行窗户设计，轴流风机可以直接安装在墙面，并做好相应的防护罩，防止雨水、灰尘进入风机中，以免影响风机的正常运行。舱体顶部要设计为斜顶，这样可以让其与箱顶形成一定的夹角，防止积水问题。关于舱体空调、照明及换气扇等相关电气设备的设计安装，要注意保证舱体中插座、配电盒、走线槽等的合理布置。同时，还应当为消防、监控系统预留电缆铺设的位置。预制舱式二次设备的舱体与地网之间的接触点面积不能超过100mm×80mm，接地电阻也不能大于0.1Ω。在设置接地导体时，要注意所使用的铜带面积应不小于30mm2。

2.3二次装置优化

当前，智能变电站的二次装置所采用的大多是后接线前显示，且柜体大多是前后开门设计，因此占用的空间也相对较大。预制舱式二次设备中，相关装置采取单列布置方式，则变电站需要设置的二次设备舱相对较多，成本较大。如果相应的二次装置需要留有光纤接口，保证保护、测控及故障录波等光纤接入，就可以选择前接线前显示的设计方式，对二次装置进行优化，将其设计为前开门布置型式，屏柜布置采取双列布置方式[2]。由此可见，预制舱内装置结构对二次屏柜的布置形式有着一定的影响，屏柜可以采取单列布置方式，也可以采取双列布置方式。预制舱式二次设备中屏柜内部的端子排数量相对较少，因此与传统的变电站所采用的屏柜相比，能够进一步优化二次屏柜的尺寸，有效减少二次屏柜的占用面积，提高预制舱的屏柜容量[3]。比如保护、测控类的二次屏柜，可以通过取消屏柜两侧竖端子排，压缩屏柜横向尺寸的方式优化屏柜整体尺寸;服务器类的屏柜，相应的装置采取横向布置方式，柜体采用正面和侧面个同时开门的形式，并将其不止在屏柜端头，能够有效减少屏柜对空间的占用。

2.4光缆和电缆敷设

通过预制舱内部的尾缆与控制电缆，将预制舱内二次设备与相关装置插件连接起来，能够保证预制舱内部相关屏柜的“零光配”和少量“横排端子”;预制舱外部的光缆连接方式，可以通过智能控制柜来与其他二次设备进行连接，智能控制柜可以用1或2根的多芯光缆，就能确保智能控制柜与其他二次设备的有效连接，简化光缆连接方式，提高连接效率[4]。预制舱外部的光缆、电缆在进行连接时，可以采取集中配线方案，在预制舱二次设备的建设现场，对集中配线区接插智能控制柜的连接器。预制舱内部接线，主要在工厂生产中就完成其内部尾缆和电缆的接线，不必在施工现场进行敷设。通过设置预制电缆和光缆的方式，就能保障二次设备使用中相关电缆和光缆的随时连接使用，有效提升了设备的使用便捷性。

2.5實例分析

本文以中山市110kV同福变电站工程为例，采用预制舱式二次设备，要求设备在户外能够稳定运行，具备很强的抗冲击能力，并要提升设备防盗、防腐剂防破坏能力。具体施工中，110kV变电站采用了1台主变的设计方案，其中110kV侧出线4回，采用架空或电缆进出线，10kV侧出线3×15回，采用电缆出线。二次设备舱体内布置了监控、保护、测控、计量及直流等12面柜，二次设备的柜体结构、外形尺寸采用均为2260×800×600mm（高×宽×深），预制舱总体体积小巧，结构紧凑。

3、预制舱式二次设备的应用优势

3.1施工周期短

传统变电站的实际施工过程中，往往会受到现场施工影响，要求相应的二次屏柜应当在土建施工完成后才能进行安装，二次系统中的光缆和电缆在进行接线时，也需要在一次设备完成安装后才能进行，如图1所示。变电站在调试二次系统时，往往会受到一、二次设备安装的限制，必须在完成接线后，才能进行调试工作，因此传统变电站二次设备的建设周期往往相对较长。但采用预制舱式二次设备，可以在工厂完成设备安装与调试工作，并通过对二次设备功能进行有效的整合，进而提升设备的集中与集成度，这样就能够缩短施工周期，有利于实现相关施工资源的节约。

3.2工作量減少

智能变电站的调试往往涉及到多个项目，相应的技术也较为复杂，因此调试工作需要厂家售后人员驻场参与调试工作，这在一定程度上降低了变电站的建设效率。随着智能变电站的进一步推广，厂家与相关调试单位也面临着更为复杂的调试工作。采用预制舱式二次设备，改变了联调模式，采取工厂联调与现场调试相结合的模式，通过在工厂中对设备的运行情况进行模拟，进而确定变电站五防逻辑、信号点命名以及SCD文件，施工现场只需要连接一次设备后，对设备采取传动试验，大大缩减了工作量。

3.3工作环境良好

智能变电站的建设过程中，施工现场的环境也比较差，且存在较大的灰尘，大量的装置光口接线过程中，难以对其进行有效的保护，使得装置光口后期的运行性能和寿命受到很大的影响。预制舱式二次设备则采用的是厂内联调方式，能够有效避免现场安装风险，工作环境更加良好，且施工过程中不会造成污染问题，进而保证设备的安全可靠运行。

4、结语

随着电力行业的快速发展，智能变电站类型不断增加，本文通过对110kV同福变电站中预制舱式二次设备的应用进行研究，进一步了解了预制舱式二次设备特点。应用预制舱式二次设备，能够有效提升变电站的建设质量，并能够降低变电站建设成本，改变了变电站以往二次系统的建设模式，对变电站的智能化发展有着重要的推动作用。

参考文献

[1]张治森.分析智能变电站中预制舱式二次设备的应用研究[J].电子乐园，2019（10）：1.

[2]金晶，郑紫尧.智能变电站预制舱二次设备布置及走线方案优化研究[J].机电信息，2020（29）：2.

[3]蔡晶，许成昊，林清如，等.预制舱式变电站设计及应用探索[J].广东电力，2019，32（8）：8.

[4]李仲元，杨辅荣，孔宪扬.模块化变电站预制舱应用及设计探讨[J].安徽建筑，2019，25（2）：3.