组合式综合预制舱的应用

1、.wd专题03 组合式综合预制舱的应用摘 要本专题根据XX110kV变电站工程具体条件，结合新一代智能变电站示范工程试点站中预制舱和组合预制舱的使用情况，提出了组合式综合预制舱的概念。为贯彻国家电网公司的“标准化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工的建设原那么。在新一代智能变电站示范工程试点站中预制舱开场逐步代替传统建筑物，采用预制舱能够有效缩短变电站土建施工周期，减少现场施工、调试的工作量，缩短投运时间。但是由于独立的舱体数量过多，导致变电站的土地利用率缺乏。本次XX竞赛，我院分析、总结了过去在变电站的建设中预制舱设备使用情况，在预制舱的根基上提出了组合式综合预制舱的设想。组合式综合预制

2、舱将多个标准的、型预制舱拼接成一个能够容纳多个电压等级一次设备和二次及通信设备的综合性舱体。组合式综合预制舱的舱内可根据需要配置消防、安防、暖通、照明、通信等辅助设施，并在工厂内完成相关配线、调试等工作。其内部环境满足变电站一、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。经论证，组合式综合预制舱合理的有效提高了变电站的土地利用率，进一步深化了“两型三新一化的理念。目 录1 概述11.1 预制舱设备的开展现状11.2 预制舱舱体的选型原那么11.3 预制舱的分类22 预制舱和组合预制舱的 基本情况22.1 预制舱的定义和尺寸22.2 组合预制舱的定义和尺寸32.3 预制舱及组合预制舱与传

3、统建筑物的比照43 新型组合式综合预制舱53.1 组合式综合预制舱设想的起源63.2 组合式综合预制舱的定义63.3 组合式综合预制舱的优点73.4 组合式综合预制舱与组合预制舱的比照93.5 小结104 组合式综合预制舱的论证104.1 组合式综合预制舱舱体构造的论证104.2 组合式综合预制舱舱体安装接口选择论证114.3 组合式综合预制舱舱内辅助设备的论证144.4 组合式综合预制舱交通运输的论证144.5 组合式综合预制舱舱内设备检修空间的论证155 结 论181 概述1.1 预制舱设备的开展现状预制舱式组合设备在国外开展研究应用的时间较早，在20世纪80年代中期在美国就已经应用在整体

4、模块化的33kV变电站，在20世纪90年代在日本出现的整体模块化的66kV变电站也应用了预制式设备舱应用。ABB公司推出的集装箱式电气小屋在中东国家中已经得到较大范围的应用。在国内，35kV、10kV箱式变电站已在工程中得到广泛应用，集装箱式SVG设备、集装式直流熔冰设备、集装式光伏逆变器等中也应用广泛。2013年国家电网公司开展了新一代智能变电站示范工程建设，提出“标准化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工的建设原那么。按此原那么，在新一代智能化变电站中，几乎看不到任何建筑物，取而代之的是预制舱式组合设备。在国家电网公司的新一代智能变电站示范工程中重庆大石220kV变电站和湖北未来城11

5、0kV变电站为AIS变电站，均采用了预制舱式组合设备。新一代智能变电站的建设，对于预制舱式组合设备的应用积累了珍贵的经历，积极引导国内设备制造企业开展设备研制和技术创新。1.2 预制舱舱体的选型原那么1)外形设计美观大方，与外部环境相协调。如集装箱外表尽可能简洁，空调、换气口等部件的尺寸、位置设计合理，集装箱色彩选择与周围变压器、高压开关设备颜色和谐。2)舱体箱尺寸选择上要兼顾设备运检要求、平面布置要求以及运输要求。3)减少预制舱外部接线，设计统一接口。4)屏位布置合理，尽量扩大运行检修通道空间。5)最大化工厂安装调试，减少现场工作量。预制舱内设备安装、接线等工作尽量在工厂完成，现场仅开展预制

6、舱与外部设备的连接工作。1.3 预制舱的分类目前，电力工程中预制舱式组合设备根据舱体数量的不同主要分为两种：预制舱和组合式预制舱。2 预制舱和组合预制舱的 基本情况2.1 预制舱的定义和尺寸2.1.1 预制舱的定义预制舱由舱体及内部一、二次组合设备、舱体辅助设施、设备屏柜(或机架)等组成，舱内可根据需要配置消防、安防、暖通、照明、通信等辅助设施，并在工厂内完成相关配线、调试等工作，并作为一个整体运输至工程现场。其内部环境满足变电站一、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。2.1.2 预制舱的尺寸根据配送式智能变电站建设的要求，结合?超限运输车辆行驶公路管理规定?。预制舱主要分为型

7、、型和型。型预制舱：外部尺寸6200×2800×3133(mm)型预制舱：外部尺寸9200×2800×3133(mm)型预制舱：外部尺寸12200×2800×3133(mm)图2.1-1、2.1-2分别为一次设备预制舱和二次设备预制舱：图2.1-1 一次设备预制舱型预制舱图2.1-2 二次设备预制舱型预制舱2.2 组合预制舱的定义和尺寸2.2.1 组合预制舱的定义结合实际工程需求，由预制舱衍生出组合预制舱。组合预制舱由2个同型号的预制舱拼接而成，舱体内部和外部要求同预制舱。2.2.2 组合预制舱的尺寸型组合预制舱：外部尺寸6200&#

8、215;5600×3133(mm)型组合预制舱：外部尺寸9200×5600×3133(mm)型组合预制舱：外部尺寸12200×5600×3133(mm)运输时，需将拼接好的组合预制舱拆分成两个独立的预制舱运输至现场，在现场再次拼接图2.2-1、2.2-2分别为一次设备组合预制舱和二次设备组合预制舱：图2.2-1 一次设备组合预制舱两个型预制舱拼接而成图2.2-2 二次设备组合预制舱两个型预制舱拼接而成2.3 预制舱及组合预制舱与传统建筑物的比照2.3.1 预制舱及组合预制舱较传统建筑物的优点：1大幅降低现场湿作业，缩短变电站土建施工周期。2一、

9、二次设备一体化设计，一体化调试。设备模块化设计、工厂化定制和现场组合化拼装，实现“即装即用，大副减少现场施工、调试的工作量，缩短投运时间。2.3.2 预制舱及组合预制舱较传统建筑物的缺点：空间利用率缺乏。以国网新一代智能变电站示范工程中的某110kV变电站为例，如图2.3-1所示：图2.3-1 国网新一代智能变电站示范工程某110kV变电站实际效果图该变电站主变下方共12个电气设备组合预制舱视为电气设备，不视为建筑物：组合预制舱3个，电容器成套装置6套，户外箱式消弧线圈3台。为了保证各个设备的运行、维护空间，12个电气设备相互之间均留有过人、过检修设备的小道。导致变电站长、宽方向各增加了约10

10、米和2米。新一代智能变电站的建设过程中，一方面应积极响应“标准化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工的建设理念。另一方面，在土地资源日益紧缺的今天，我们更应提高变电站的紧凑化程度，提高土地的利用率。3 新型组合式综合预制舱3.1 组合式综合预制舱设想的起源预制舱及组合预制舱的工程应用，响应了国家电网公司提出的“标准化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工的建设原那么。因此在新一代智能化变电站中，传统建筑物 基本被预制舱式组合设备所取代。但是变电站的紧凑性都会打折扣，土地利用率难以合理。钢构造建筑物现场湿作业量小，土建施工工期短，在预制舱出现在变电站之前，已在多个变电站试点使用。如今，钢构

11、造建筑在预制舱“标准化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工的优势面前 基本淡出了电力工程的建设。钢构造建筑与变电站建设的结合虽然短暂，但是留下了不少的经历。本次XX竞赛，我院在分析、总结了过去在变电站的建设中预制舱设备和钢构造建筑的使用情况，提出了组合式综合预制舱的设想。3.2 组合式综合预制舱的定义组合式综合预制舱是指：通过合理的组合，将多个标准的、型预制舱拼接成一个能够容纳多个电压等级一次设备和二次及通信设备的综合性舱体。组合式综合预制舱的舱内可根据需要配置消防、安防、暖通、照明、通信等辅助设施，并在工厂内完成相关配线、调试等工作。其内部环境满足变电站一、二次设备运行条件及变电站运行调

12、试人员现场作业的要求。图3.2-1 XX变组合式综合预制舱效果图3.3 组合式综合预制舱的优点图3.3-2 XX变组合式综合预制舱平面布置图如图3.3-2所示，组合式综合预制舱把预制舱的优点和钢构造建筑及传统建筑物的优点相结合，在保证“标准化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工等建设原那么的情况下，提高了变电站的紧凑度，有效提高了土地利用率。XX变组合式综合预制舱内局部为二次室、35kV/10kV室和电容器室。其中二次室由2个2.8m×6.2m的型预制舱拼接而成，35kV/10kV室由4个2.8m×9.2的型预制舱拼接而成，电容器室由2个2.8m×6.2m的型

13、预制舱拼接而成。整个组合式综合预制舱轮廓尺寸为30.8m×5.6m。图3.3-3为XX110kV变电站电气总平面布置图：图3.3-3 XX110kV变电站电气总平面布置图如图3.3-3所示，组合式综合预制舱的使用，结合本站对110kV配电装置局部及站内道路的优化，使得XX变整站宽度由可研见图3.3-4的61.2米优化为33米，宽度减少了62%。图3.3-4 XX110kV变电站可研电气总平面布置图3.4 组合式综合预制舱与组合预制舱的比照本工程在组合式综合预制舱内一、二次设备的数量和尺寸不变的前提下，采用组合预制舱的方案做比照，由于要保存各组合预制舱之间的运维空间，导致变电站宽度由3

14、3米增至42米，宽度增加了27%。图3.4-1为XX110kV变电站采用组合预制舱的布置图：图3.4-1 一、二次设备采用组合预制舱的布置图3.5 小结采用组合式综合预制舱一方面能够积极响应“标准化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工的建设理念。另一方面能大幅提高土地使用率。进一步深化了“两型三新一化 的理念。4 组合式综合预制舱的论证4.1 组合式综合预制舱舱体构造的论证为确保整体结实度,利用专业的仿真分析软件,对舱体抗震、抗 风、吊装等多种工况做了仿真分析,确保舱体构造安全可靠。1底座：采用田字型或井型网格构造,并考虑屏柜电缆孔位置进展调整，满焊连接并在每个网格四周与3mm厚钢板断续焊

15、连接成整体。2墙体:立柱与横檀条组成矩阵用拉杆连成整体,再用角铁斜撑组成三角构造加强。3屋顶:横檀条与顶部横梁三面焊接后用M16拉杆连接成一片,提高整体结实度。4.2 组合式综合预制舱舱体安装接口选择论证单个预制舱自工厂完成组装调试后运抵变电站进展就位安装，对于舱体与变电站内土建根基接口可采取以下三种方式。4.2.1平板式伐形根基平板式伐形根基是将场地平整并碾压密实后浇筑钢筋混凝土平板，这一平板作为建筑物或设备根基。此种接口详见图10。此种方式设备舱根基设计、施工不受设备承重点分布影响，安装就位较为便捷，但由于舱体底板与混凝土平板直接接触，不利于平板潮气散发，舱体底板受潮较为严重且难于巡视、维

16、修。4.2.2 条形根基根据条形根基布置方式，可分为纵向条形根基和横向条形根基两种，现分述如下。4.2.3 纵向条形根基纵向条形根基为沿舱体长方向平行设置两条根基，舱体搁置于根基之上，详见图11。此种方式防止了舱体底板与混凝土平板直接接触所产生的不利于平板潮气散发、舱体底板受潮严重的缺陷。但由于舱体纵向长度过大，此种方式仍不方便日常巡视、维护。4.2.4 横向条形根基横向条形根基详见图12。此种形式不仅舱底底板散潮通风进出风面大于纵向条形根基，更有利于通风、散湿，而且舱底横向尺寸较短，可实现日常巡视和维护。但舱体根基固定不牢靠，舱体整体美观性较差。4.2.5 圈梁根基圈梁根基详见图13。根基采

17、用预埋镀锌钢管，配合接口舱设计沟槽，集中埋管走线，同时舱体底部根基设计具备保暖功能，舱体整体效果较美观。4.3 组合式综合预制舱舱内辅助设备的论证组合式综合预制舱，放置于户外，平时无人值守，需要配置一套辅助控制单元，实现对舱内的状况进展图像监视、安全警卫、火灾报警和录像，并且能够对舱内的照明、火灾报警及消防、安全警卫、环境控制等子系统实现智能联动控制。考虑到预制舱的独特性，辅助控制单元必须简单有效，并具有较高的智能化、自动化水平，能够让工作人员看到现场的实时图像，获取现场的数据资料，实现远程监控现场。特别是当发生入侵、火灾、漏水等异常情况时，能够迅速收到报警，以便能及时处置问题。必要时还能控制

18、现场的通风、温控等设备，真正提高工作效率、减少人员到现场的次数。辅助控制单元可以实时接收各个终端装置上传的各种模拟量、开关量及视频图像信号，分类存储信息并进展分析、计算、判断、统计和其他处理。该系统以网络为核心，完成各子系统的信息采集和监控，将以上信息上传至本地一体化信息平台，并远传到监控中心和调度中心。辅助控制单元包括：视频监控、火灾监测和报警、灯光控制、温湿度监测、温控系统控制、语音 。根据需要，还可以增参加侵检测、水浸检测等功能。4.4 组合式综合预制舱交通运输的论证根据?超限运输车辆行驶公路管理规定?，结合配送式智能变电站建设的要求。预制舱主要分为型、型和型。型预制舱：外部尺寸6200

19、×2800×3133(mm)型预制舱：外部尺寸9200×2800×3133(mm)型预制舱：外部尺寸12200×2800×3133(mm)XX变组合式综合预制舱由4个型预制舱和4个型预制舱拼接而成。在工厂内对组合式综合预制舱的舱内一、二次设备和辅助设备安装、调试完毕之后，将其拆卸成4个型预制舱和4个型预制共8个预制舱，单个预制舱及其内部设备作为一个整体运输至工程现场再次进展拼接。4.5 组合式综合预制舱舱内设备检修空间的论证4.5.1 二次室检修空间的论证图4.5-1为XX变组合式综合预制舱二次室的平面布置图：图4.5-1 XX变组合

20、式综合预制舱二次室平面布置图除21P通信屏柜采用前显示侧接线外，其余均采用前显示前接线，二次前接线屏柜采用800mm宽，较新一代智能变电站建设初期600mm宽的屏柜有效增加检修空间。二次室配置工作桌椅、巡视通道等，空调外机贴顶安装于巡视通道上方，不影响检修、运维。该二次舱布置方案完全可以满足检修运维的需要。4.5.2 35kV、10kV室检修空间的论证图4.5-2为XX变组合式综合预制舱35kV、10kV室的平面布置图：图4.5-2 XX变组合式综合预制舱35kV、10kV室平面布置图35kV 、10kV室内含35kV SF6充气开关柜、10kV SF6充气开关柜、35kV站用变、10kV站用变和35kV消弧线圈。35kV、10kV站用变均可利用舱内空间进展检修。35kV充气式开关柜和10kV充气式开关柜采用开关柜屏后贴墙户内布置，其中仅35kV、10kV主变进线柜和分段柜柜内的穿心式电流互感器需屏后进展检修和更换。本工程采取在预制舱墙体预留检修孔的方案实现屏后检修。