预制舱式二次组合设备在智能变电站内布置方案研究

预制舱式二次组合设备在智能变电站内布置方案研究
摘要：智能变电站采用预制舱式组合二次设备方案，简化现场作业，大大缩短
建设周期。

本文针对国家电网公司220kV智能变电站的典型设计，提出预制舱式
二次组合设备的配置原则，分别就屏柜双列、单列的布置方式提出典型设计方案，并通过对比分析，提出几点建议。

关键字：智能变电站配送式预制舱二次设备
2013年颁布的《国家电网公司标准化成果(输变电工程通用
设计、通用设备)应用目录》中的设计方案是当下国网公司变电站的主要建设依据，通用
设计中未包含220kV配送式变电站的建设方案。

国网公司在2012~2014年陆续开展了标准配
送式变电站试点工程，各工程均为个性化设计，方案各异，没有开展预制舱技术在国网公司
变电站通用设计中的典型配置方案的研究工作。

本文以220kV变电站典型设计中220-C-2方案为例，提出预制舱式二次组合设备的配置
原则，分别就屏柜双列、单列的布置方式，对比分析了相应的预制舱式二次组合设备应用方案。

1、预制舱式二次组合设备方案选型
1.1 预制舱外形尺寸
国网公司标准预制舱的宽度为2800mm，外部高度统一为3133mm，根据舱体长度划分
为I、II 、III型，舱体尺寸及造价如表1所示。

在220kV、110kV变电站工程中，I型舱由于尺
寸过小可容纳屏柜数量不多，很少使用，II、III型舱为实际选用的主要舱体形式。

1.2 预制舱二次屏柜布置方案
舱内柜体可采用单列布置与双列布置两种方式，屏柜数量和屏柜尺寸如表1所示。

（1）单列布置方案：二次设备采用2260×600×600mm(高×宽×深)屏柜，屏柜可前后开门，柜前维护通道不小于900mm，柜后维护通道不小于600mm，两侧维护通道不小于800mm。

；
（2）双列布置方案：舱内将两排屏柜靠墙安装，取消后门，屏内设备采用前接线、前显
示式二次装置，二次设备采用 2260×800×600mm(高×宽×深)屏柜，增加屏柜横向空间，方便运行检修。

比较分析：单列布置方案的优点是屏柜前后开门，符合传统施工与运维习惯，缺点是舱
内布置的屏柜较少，空间利用率低。

双列布置的预制舱内部空间紧张，设备运行维护相对不便，但能布置更多的柜体，减少整站的预制舱数量及投资。

另III型舱采用单列布置可容纳的屏柜数量与II型舱采用双列布置相同，均为17面屏，如图
1所示，且造价相近，配置预制舱时应给予充分考虑。

1.3 “前接线前显示”二次装置
传统的综自保护屏柜均采用前后开门、后部接线的结构型式，而预制舱内屏柜双列布置时，屏体背部靠墙安装，无法从后面开门。

为满足此种运行方式，屏柜内采用前接线前显示
装置，液晶屏可采用右轴旋转或上转方式，接口布置在装置正面。

目前国内主流二次设备厂
商均已研制完成并在试点站中投入使用。

“前接线前显示”式二次装置示意图见图2。

2 预制舱式二次设备配置原则
本章结合国网公司变电站通用设计220-C-2方案提出预制舱及舱内二次设备的配置原则。

220kV变电站通用设计220-C-2方案的建设规模、接线型式及配电装置布置如下：全站终期共配置3台180MVA的主变，本期1台，220kV、110kV及主变场区平行布置；
220kV本期4回出线，双母线接线，终期8回出线，双母线分段接线，采用户外支持管
母线中型、瓷柱式断路器双列布置，全架空出线；
110kV本期6回出线，终期12回出线，均为双母线接线，采用户外支持管母线中型、瓷
柱式断路器单列布置，全架空出线；
10kV远景为单母线分段接线，采用户内开关柜单列布置。

2.1 预制舱配置原则
根据总平面特点及智能变电站二次系统网络结构，预制舱式二次组合设备可按照电压等
级及场区独立配置：
220kV、110kV配电装置区独立配置舱式二次组合设备，各电压等级根据二次设备的布置
需求选用不同型号、数量不一的预制舱。

主变压器跨接3个电压等级，主变本体及其高中压进线间隔可整体配置主变舱式二次组
合设备。

10kV间隔层保护测控装置分散下放至开关柜中，无需配置预制舱。

为方便设备运行维护，站内所有预制舱内的二次设备布置方式需统一，为单列或双列布置。

站控层设备及交直流电源不单独设立预制舱，仍安装于二次设备室中，蓄电池亦保留于
蓄电池室。

2.2 预制舱内二次设备配置原则
各区域的预制舱式二次组合设按功能布置相应间隔层设备，具体方案如下：
(1)220kV间隔设备预制舱配置变电站 220kV 电压等级间隔层设备，包括 220kV线路(母联、桥、分段)保护装置、220 kV 线路(母联、桥、分段)测控一体化装置、220kV 母线保护、220kV 故障录波装置、220kV线路电度表、220kV公用测控装置、交换机及直流分屏等二次设备。

(2)110kV 间隔设备预制舱配置变电站 110kV 电压等级间隔层设备，包括 110kV 线路(母联、桥、分段)保护测控一体化装置、 110kV 母线保护、 110kV 故障录波装置、 110kV 线路电度表、110kV 公用测控装置交换机及直流分屏等二次设备。

(3)主变压器间隔设备预制舱配置主变压器间隔层设备，包括主变压器保护装置、主变压
器测控装置、主变压器故障录波装置、主变压器电度表及直流分屏等。

3 预制舱式二次设备应用方案
本节分别就预制舱双列、单列的布置方式，给出相应的站内预制舱就地布置方案，布置
方案如下：
3.1 双列列布置方案
（1）方案A：预制舱屏柜双列布置时，根据总平面布置以及二次设备组柜方式，选用II
型预制舱1个，III型标准舱2个，本、终期一并上齐，分别为220kV 间隔设备预制舱(III型)、110kV 间隔设备预制舱(III型)、主变间隔设备预制舱(II型)，电气总平面见图3。

（2）方案B：考虑到220kV远景8回出线，当用户出线较多、用电质量较高或线路距离较长时（需单独配置关口计量表、电能质量状态监测或故障测距设备），220kV 间隔仅配置
1个双列布置III型预制舱难以满足二次设备布置需求，宜调整为2个II型预制舱。

根据总平
面布置以及二次设备组柜方式，全站选用II型预制舱3个，III型标准舱1个，本期共3个预
制舱，分别为220kV 间隔设备预制舱A(II型)、110kV 间隔设备预制舱(III型)、主变间隔设备
预制舱(II型)，终期扩建时为预留间隔新增220kV 间隔设备预制舱B(II型) ，电气总平面见图4。

3.2 单列布置方案
预制舱屏柜单列布置时，根据总平面布置以及二次设备组柜方式，选用II型预制舱2个，III型标准舱2个，其中本期共3个预制舱，分别为220kV 间隔设备预制舱A(III型)、110kV 间
隔设备预制舱(III型)、主变间隔设备预制舱(II型)，终期扩建时为预留间隔新增220kV 间隔设
备预制舱B(II型)。

3.3 方案比较
表2 预制舱数量统计及造价对比
三种布置方案的预制舱数量统计及造价对比见表2，可以看出对于220-C-2设计，双列布
置方案A共配置II型舱1个，III型舱2个，技术经济指标最优。

在220kV有特殊需求出线（需配置关口表、电能量监测或故障测距）时，220kV间隔采用一个III型舱难以满足设计需求，需要2个II型预制舱，可按本期、远景线路间隔分批配置舱式组合设备，终期全站共配置II型舱3个，III型舱1个。

而相应的单列预制舱布置方案配置II型舱2个，III型舱2个，总体造价差距相近，在充分考虑运维习惯的前提下，可以选用单列预制舱的方案作为优先方案。

4 结语
由以上预制舱应用方案可以看出，双列布置的预制舱内部屏柜数量较多，在出线规模相同的前提下，双列布置的预制舱方案，二次组合设备数量更少，舱型更小，在“前显示、前接线”技术成熟、运维机制配套完善时，应当优先选用，具备较高的经济效益。

单列布置的预制舱内部运维检修空间较大，更符合传统运维习惯，当单列双列方案造价差距较小时，可以考虑优先选用单列布置的二次组合设备，更加适应运维需求。

参考文献
[1]刘振亚.国家电网公司输变电工程通用设计 110(66).
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