变电站预制式二次设备舱专题研究

1、变电站预制式二次设备舱专题研究 张焰民(福建永福工程顾问有限公司 , 福建福州 3501001概 述预制式二次组合设备舱 , 即采用型钢梁柱构造 , 舱 内 根 据 需要配置消防 、 安防 、 暖通 、 照明 、 通信等辅助设施 , 其环境满足 变电站二次设备运行条件及变电站运行调试人员现场 作业的 要求 。 舱内配置二次设备屏柜 (或机架 , 在工厂内已完成相关 配线 、 调试等工作 , 并作为一个整体运输至工程现场 。 预制舱到 现场实现 “ 即插即用 ”, 大幅减少现场调试时间 。目 前 , 国 内 主 流 设 备 厂 家 如 南 瑞 科 技 、 国 电 南 自 、 南 瑞 继 保 、

2、长园深瑞 、 许继等都已开展预制式二次组合设备的研究 。 2二次设备舱设计方案2.1预制舱的尺寸模数根据 标准配送式智能变电站建设技术导则 的要求 , 考虑 到目前设备舱的运输以公路 运输为主 , 为适应公路运输的特 点 , 提 高 运 输 效 率 及 可 靠 性 , 舱 体 运 输 不 宜 超 限 , 增 加 运 输 成 本 。依据 ISO 标准以及国标 系列 1集装箱外部尺寸和额定质 量 (GB1413-2008, 集装箱的宽度均为 2438mm , 长 度 有 四 种 (12192mm 、 9125mm 、 6058mm 、 2991mm ; 高 度 有 三 种 (2896mm 、 25

3、91mm 、 2438mm 。 预制舱的尺寸模数与集装箱同 标准 。预制舱内主要布置电力控制柜 , 控制柜标高为 2260mm , 接 入电缆分布在机柜顶部或柜底 , 柜顶 (底 上 (下 方需要桥架及 走线的空间 , 对舱内高度有一定的要求 。 因此 , 预制舱的运输高 度不宜超 2896mm 。若采用钢结构房 , 尺寸可以相对自由 , 但也必 须 考 虑 运 输 等相关要求 。2.2预制舱内部屏柜尺寸选择传 统 变 电 站 户 内 屏 (柜 外 形 尺 寸 一 般 采 用 2260mm ×800mm ×600mm (高 ×宽 ×深 , 高度 中包含

4、60mm 眉 头 ; 通 信 设 备屏 (柜 的外 形尺 寸 也 一 般 采 用 2260mm ×600mm ×600mm (高 ×宽 ×深 , 高度 中包含 60mm 眉头 。 考虑到智能变电站二次 柜内 端子排 数量 比 传统变电站相 比 大大减少 , 仅剩 少量电 源 及 告警端子排 。 因此可 取 消柜内装置 两侧竖端子排 或保 留单侧竖 端子 , 相应的柜体 (除 站控 层服务器 及 网 关机等少量屏柜外 尺 寸可 改 为 2260mm ×600mm ×600mm 。2.3二次设备舱布置方案该 方 案 采用传统屏柜不靠 墙

5、安装 , 前 后留 有 维护 通 道 , 对 厂家 而言 实现 起来最 方 便 。 缺 点 是 布置的屏柜 较 少 , 空间 利 用 率 低 , 适用 于 屏柜数量 较 少的 情况 。屏柜在舱内 沿 舱体长度方 向双 列布置 于 舱体 两侧 , 屏柜前 面朝向 舱内 , 屏柜 后 部 紧贴 舱 壁 , 如 图 1所示 。目前传统的机柜均要求前 后 开 门 , 屏的 正面 为 操 作及 显示 面 板 , 屏 的 背 面 为 接 线 区 , 因 此 如 果 要 靠 墙 安 装 , 就 要 取 消 后 门 , 机柜需 进 行相应的 改动 , 改 变现有机柜的接线方式 及接线 位 置 。 通 常 有以

6、下 几 种方 案 :(1 采用前开 门 接线的机柜 。通 过把 装置布置 于 机柜 门 上 , 装置 于 柜 门 移 动 , 实 现 装 置 背面 接线 , 可 从而解决 机柜 单侧 开 门所带来 的装置 背面 接线 困 难 的问 题 。(2 屏内装置 板 前安装 , 板 前接线 。屏柜前 面 开 门 , 后门 不开 , 装置采用 板 前安装 , 板 前 接 线 , 所 有接线 维护 等 操 作均在机柜 正面 完成 。 这 一形式的机柜 节省 空间 , 可实现二次设备 光纤 接 口 屏前接线 。 但需对屏内现有装 置的结构 做 相应的调整 , 目前国内长园深瑞 、 国电南自等厂家 有开 发这样

7、 的 产品 。 在保 持 现有装置 硬 件结构 基 本不变的 情况 下 , 可 将 装置 面板翻起 , 实现 板 前安装 , 板 前接线 。以一个 40尺舱体为 例 , 该 方 案 可 安 装 32面 屏 位 , 空 间 利 用率 最 高 , 适用 于纯 保 护测 控柜的舱体 。 该 方 案 也不适用布置 站控 层服务器 柜 , 因为 服务器 柜的尺寸 偏 大 , 普遍较 深 , 能 达 到 2260mm ×600mm ×900mm 以上 ; 另 外 , 也不适用布置通信屏柜 , 因为通信屏柜 普遍还 不能实现前接线方式 。该 方 案 特 别 适用 于 布置通信屏柜或站控

8、层服务器 柜 , 满足摘 要:结合国家电 网 相关研究成 果 , 对预制式二次组合设备舱的模 块化 设置及布置方 案 、 屏柜结构 、 尺寸及接 口 、 舱体 材料选择 等 进 行 专 题 研究 。关键词:预制舱 ; 预制式二次组合设备图 1 单舱体设备双列靠墙布置示意图图 2舱体拼接, 设备不靠墙布置示意图79广东科技 2014.7. 第 14期规范空间要求 , 运行维护方便 。 两个舱共用空调 、 照明等辅助系 统 , 节约部分投资 。3预制舱总体设计预制舱总体设计应符合现行国家标准和设计规范的要求 , 结 合工程实际 , 合理选用材料 、 结构方案和构造措施 , 保证结构在运 输 、 安

9、装过程中满足强度稳定性和刚度要求及防水 、 防火 、 防腐 、 耐久等设计要求 。 预置舱内设备应满足相关规程规范的要求 。 预制舱式二次组合设备的功能要求分为预制舱结构要求 、 预制舱二次屏柜布置要求 、 预制舱电气及负责设施配置要求 、 与预制舱线缆接口要求 、 预制舱接地及抗干扰要求等 。3.1舱体结构目前二次设备舱体结构通常有两种设计方案 , 分述如下 : (1 标准集装箱式结构方案采用集装式框架结构 , 整体结构及零部件都按国际通用标 准 , 易实现标准化 , 质量有保证 ; 利用现有集装箱厂家产能和装 备 , 批量生产 , 投资少 , 经济效益好 ; 通常二次厂家与集 装箱厂 家配

10、合 , 通过改进短时间内就可研究出整舱结构 , 节省研发时 间和成本 。 但集装箱在外观造型美观处理较困难 , 且集装箱式 设备舱的外壳采用一般钢板 , 要定期维护 。(2 钢结构房方案采用钢结构房 , 舱体整体框架及所有零件重 新 研 制 , 实 现 标准化困难 , 质量标准由各厂家自行把握 。 其最大优点是可以 根据不同需求 , 灵活设计出不同尺寸的结构方案 。预制舱主体结构一般采用 H 型钢柱和 H 型钢梁 , 梁柱间 采用焊接或螺栓连接 。 舱体底部加 设水平或纵向工字钢或 槽 钢 , 加强舱体的整体性 。 所有钢构件考虑工程站址的气象条件 , 采取 可 靠 的防腐措施 。钢结构房方案

11、的外壳材料选 择更 为灵活 , 除 可以与集装箱 一 样 选 择金属 性材料外 , 也 可选用各种新型的 建筑 材料 , 目前 大家 广泛 关 注 的是 金邦 板 。金邦 板是一种新型的外 墙 板 , 以水 泥 、 粉煤灰 、 硅粉 、 珍 珠 岩 为主要 原 料 , 加 入复 合 纤 维 增 强 , 经 真 空 高压挤 成型 , 并 经 高 温高压蒸汽养 护 , 精细 加工与 多层喷涂而 成 。 具 有 绿色环 保 , 轻 质 高 强 , 隔音隔热 , 耐水防火 , 耐 候 抗 冻 、 价格 实 惠 等 特 点 。 金邦 板 寿命长 , 理 论上 可与 建筑寿命 相 当 。3.2隔热材料与内

12、饰方案由 于 设备舱置 于户 外 , 需 隔热 保 温 , 同时布 置 于 配 电 装 置 区 , 或 临近带油 设备时 , 对隔热 材料 还 要求有防火性能要求 。 选 择 优质防火 岩棉作 为设备舱外壳与内 侧壁之 间的 夹层 材料 。 岩 棉 , 又称岩石棉 、 是 矿物棉 的一种 , 以 天然岩石 及 矿物 等为 原 料 制成的 蓬松状 短 细纤 维 , 夹层 内 壁附岩棉厚 度约为 50mm , 具 有 很 好的 隔热 保 温 防火性能 , 防火性能不 低于 V1级 。4预制舱辅助系统方案4.1舱内智能温控系统为 使 箱体内部维 持 恒 温 (25 , 舱 体 设 置 2台 空 调

13、, 一 台 工 作 , 一 台 备用 。 当 一 台 空调出现 故障 时 , 及时 切换至另 一 台 空 调运行 , 同时发出 故障警报 , 保 障 柜内 环境 的稳定 。 同时在箱体 内设置 温湿 度 传感器 , 实时 监视 箱体内部的运行 环境 。4.2舱内照明及应急照明系统本 着 节能 环 保的理 念 , 箱内照明设备 均采 用 冷光源 。 预制 舱进 门 处照明以行程 开 关 控 制 开闭 , 保 障 箱 门开启 时照明装置 启动 。 舱内配置 了日光灯 、 应 急灯 。 日光灯 进行 基 本照明 , 并 且 可以实现 手动 和自 动控 制 。 若 有 停 电 情况 发生 , 应 急灯

14、 可以维 持 90min 的照明时间 。 舱内照明 灯安 装在舱体 顶 部中间 , 沿 舱 体 长 度方向布置两 排 。本工程 全 站 采 用 智 能照明系统 , 可实现 对 照明设备的 智 能 控 制 、 故障报警 等功能 。4.3通风换气采 用通 风窗 的 形 式 , 在箱体 侧面对角 各设置一 台换 气 扇 , 工 作 时 使 箱体内 形 成空气 对 流 , 根据集装箱内空间 容 量 , 按 每 小 时可 循环 6次计 算 (家 居 标准 , 换 气 扇风 量大 于 200m 3/h。 采 用大功 率 工 业换 气 扇 , 具 有 很 好的防 尘 能 力 , 能 够 在 风沙场 地 良

15、好运行 。4.4视频监控系统在箱内柜间设置两 台监控摄像头 , 实现 对 箱内 操作 和运行 的 监控 , 提高 集装箱运行的稳定性 , 同时实现 安 防的功能 。 4.5消防报警及灭火器材在舱体 顶 部中 央安 装自 动烟雾探测器 , 在舱体外部 安 装 声 光报警器 , 当侦测到 舱体有 烟雾即 发出 声光报警 。舱体配备自 动灭 火设备 , 与火 灾报警 设备相 连 , 在 发 生 火 灾险情 时 , 可实现自 动灭 火 , 且 对 设备及 人员 不造成 损害 。 由 于 舱内设备 均 为电气电 子类 产 品 , 普 通的水及 泡沫灭 火 器 不 适 用 , 常用的电气 类灭 火材料有

16、七氟丙烷 、 气 溶胶 、 干 粉灭 火 剂 等 。 5预制舱电缆敷设方案采 用电缆 采 用底部进线方式 。 舱体底部 采 用架空防 静 电 隔 板 (防 静 电板下需有 200mm 左右 架空 高 度 , 架空 层 内 铺 设 行 线架 。 防 静 电 隔 板可 随 时 打开 , 便于 生产维护 。 舱体底部预 留 屏 柜底 座安 装槽 , 分两 侧 布置 。6现场实现整舱 “即插即用”除 通 信专业 电缆外 , 预制舱内 采 用预制 光 缆 , 这 是 一 种 在 光 缆两 端事先 预制连接 器 的 室 外 光 缆连接 技 术 。 在 光 缆 单 端 或 双 端 预制连接 器 、 即 插

17、即 用的预制 光 缆 技 术 , 以及 小 型化 、 高 密 度的新型连接 器技 术 , 相 对于传 统的 光 缆 熔 接工 艺 而 言 , 可以 在大 幅降 低 现 场 施工强度 , 消 除传 统 熔 接 操作带 来 的 多 种质量 风险 , 提高 系统 长 期运行可 靠 性 。 预制 光 缆 具 备 室 外 光 缆的 高 防护性 , 通过大规 模 工厂预制的方式保证产 品 工 艺 水平和生产 周 期 , 插 接 简 便 , 可以大 幅 提高智 能 变 电站 建 造效 率 和 建 造质 量 , 是 智 能 变 电站 光 缆系统 建 设的发 展 方向 。7电磁屏蔽预制舱 顶 部与底部 均 为钢板 , 四周密 布钢柱 , 形 成 六 面 体 , 通过 良 好接地 , 形 成可 靠 的 六 面 屏 蔽 体 , 电 磁 屏 蔽 效 果 好 。 8结束语预制式二次组合设备舱厂内 已完 成 相 关 配 线 、 调 试 等 工 作 , 实现整舱的 “ 即