預制艙式變電站集成技術(shù)
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預制艙式變電站集成技術(shù)1 預制艙內(nèi)設(shè)備預制技術(shù)預制艙式變電站按照設(shè)備預制程度可分為全預制式和部分預制式。全預制式將包括變壓器在內(nèi)的所有電氣設(shè)備均預制在預制艙內(nèi)，現(xiàn)場只需做基礎(chǔ)、接地、模塊間及模塊和電網(wǎng)系統(tǒng)間接線等工作。部分預制式一般對變壓器或變壓器和高壓配電裝置等采取室外安裝方式，二次模塊和中壓配電模塊采用預制艙方式，預制艙式變電站主要模塊如圖5所示。
將110kV預制艙式變電站按照設(shè)備預制的可操作性、費用成本、時間成本、節(jié)地等方面進行評估分析，分為推薦預制、可預制和不推薦預制三個級別。主要設(shè)備預制范圍推薦見表3，表3中預制小件包括小型預制基礎(chǔ)（包括路燈、端子箱、氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（gas insulated switchgear, GIS）母線過橋支墩、空調(diào)室外機等小型基礎(chǔ)）、預制式雨水口及集水井、預制式排水溝、預制壓頂及電纜溝蓋板、預制式巡視小道及操作地坪。
變壓器模塊預制方面，由于變壓器質(zhì)量重、體積大及散熱要求高等原因，一般不采用預制艙式。若采用預制艙式，主要有兩種方式：一種是變壓器本體預制在艙體內(nèi)，散熱器安裝在戶外并采用圍欄遮擋；另一種分為變壓器預制艙和散熱器預制艙兩部分，在散熱器預制艙合理設(shè)置散熱孔和風機等，以滿足熱工要求。變壓器進出線一般采取電纜方式，可省去變電架構(gòu)。高壓配電裝置模塊預制方面，為便于預制和降低預制艙的尺寸，高壓配電裝置應(yīng)選取緊湊型組合電器，艙內(nèi)設(shè)備整體布置根據(jù)間隔數(shù)量和項目現(xiàn)場地形進行設(shè)計，可選擇橫向分艙結(jié)構(gòu)或縱向分艙結(jié)構(gòu)，高壓配電裝置模塊分艙結(jié)構(gòu)如圖6所示。現(xiàn)場組裝時，相鄰的預制艙GIS模塊通過法蘭連接，并采用密封環(huán)進行密封。
圖6 高壓配電裝置模塊分艙結(jié)構(gòu)
中壓配電裝置模塊預制方面，宜選擇緊湊型、壽命長、免維護的開關(guān)柜，如充氣柜。設(shè)備和預制艙的固定方式采用螺栓或點焊固定。預制艙內(nèi)開關(guān)柜可采取單列或雙列布置，各種通道的最小寬度（凈距）滿足標準要求，預制艙設(shè)置泄壓通道。二次系統(tǒng)模塊預制方面，自采用預制艙式二次組合設(shè)備以來，預制艙內(nèi)屏柜經(jīng)歷單列布置、機柜前后接線方式，到“前接線、前顯示”的雙列布置方式，以上方式都存在艙體及屏柜重復防護處理、屏柜內(nèi)空間利用率不高、艙體尺寸過大、屏間連線多、接線復雜等問題。目前國內(nèi)二次廠商提出預制艙式二次組合機架式結(jié)構(gòu)方案，機架式結(jié)構(gòu)采用多層次標準化設(shè)計體系，將機架式結(jié)構(gòu)與預制艙本體結(jié)構(gòu)統(tǒng)一制造、安裝，空間利用率高，接線也相對方便。二次走線采取“工廠預制敷設(shè)，光纜電纜隔開，對外集中進出線”的方式，二次預制艙線纜走線通道如圖7所示。
艙內(nèi)二次設(shè)備的連接采用預制光纜和預制電纜方式，如柜內(nèi)二次裝置間連接采用跳纖、艙內(nèi)不同屏柜間二次裝置連接宜采用尾纜、現(xiàn)場戶外柜與預制艙光纖連接采用雙端預制光纜，實現(xiàn)即插即用。
2 預制艙現(xiàn)場基礎(chǔ)技術(shù)
預制艙現(xiàn)場基礎(chǔ)主要有電纜溝式、鋼筋水泥墩式和鋼支柱式三種，預制艙現(xiàn)場基礎(chǔ)如圖8所示。采用電纜溝的方式，艙體密封性和保溫性能更好，整站外觀更為整潔，但在通風不良的情況下，因電纜溝濕度高，存在凝露、霉變等現(xiàn)象，加速預制艙底座的腐蝕。除基礎(chǔ)設(shè)計和施工時優(yōu)化通風排水情況下，有條件宜安裝排水、除濕和排氣等裝置，以降低電纜溝濕度，延長預制艙使用壽命。
有文獻預制艙式變電站基礎(chǔ)采用鋼筋水泥墩或者鋼支柱，通風性能遠強于電纜溝式，變電站基礎(chǔ)通常離地2m，電纜夾層附著底座之下，電纜安裝方便。水泥墩具備防銹、抗腐、不易變形和價格低等優(yōu)點。鋼支柱式基礎(chǔ)工廠生產(chǎn)預裝、現(xiàn)場快速拼裝，但防銹抗腐能力要求高，運維檢修時不如電纜溝式方便。預制艙主要分為Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型，但實際工程項目中，由于設(shè)備較多，同時為了運維檢修方便，采用一個預制艙難以滿足要求，需要采用兩個或多個同型號的預制艙拼接成組合式預制艙。拼接主要有對艙體長度、寬度方向擴展兩種方式，預制艙現(xiàn)場拼裝示意見表4，可根據(jù)艙內(nèi)設(shè)備布置方式和數(shù)量進行選擇。
艙體單元在吊裝、運輸和拼接過程中，安裝三角輔助支撐結(jié)構(gòu)，并在艙體拼接完成后拆除，以彌補由于缺少一面或兩面艙壁帶來的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題。預制艙底、艙頂、艙壁拼接一般采用螺栓連接，在拼縫處涂抹密封膠或貼密封膠條，并通過預留孔洞注入保溫材料，提高艙體保溫性能。但在艙頂屋面處理時，除以上處理方式外，還需在拼縫上方增加蓋板，防止拼縫開裂漏水等隱患。在建站土地面積受限的地方，可采取雙層預制艙建站模式，單、雙層預制艙變電站如圖9所示。雙層艙艙體骨架分上下兩層，每層骨架整體焊接，上下層骨架堆積需保證足夠的強度和剛度。
