程序模块化变电站的建造方案探析

程序模块化变电站的建造方案探析

摘要：近几年，国家电网公司变电站建设大力引导推广程序模块化变电站的建造方案，其以施工简易，工期快，周期短，技术成熟、投资回收快，施工过程环保，抗震性能好，全寿命周期维护费用低等综合优势而在新建设的变电站工程中得到了充分的验证和较快的发展。程序模块化装配式技术本身不属于新型技术，在大量的工业建筑物中早已普及使用，而在变电站的建造过程中却属于新型应用，由于优势明显，期待着在这一领域能有长足的进步和发展。

关键词：程序模块化；变电站建造；土建方案；电气方案

一、引言

变电站采用模块化装配结构建筑模式，通过工厂生产预制，现场装配安装两大阶段来建设变电站，这种建设方式大大减少了变电站的占地面积，大幅缩减建设工期。随着程序模块化装配式变电站在浙江，安徽等变电站的试点成功，国内外出现了许多变电站建设的模块化产品，表明这种模块化装配式变电站将会成为今后变电站建设的主流模式。

二、传统变电站的建造方案

1、户外型变电站

传统户外型变电站模式的高压开关设备采用户外布置形式，变压器放置在户外，10kV设备采用户内开关柜形式布置在开关室中，各电气设备采用露天连接方式，即设备之间采用裸露导线或母线端子排，利用户外构支架支撑进行连接。由于高压设备及其连接直接暴露在户外，对环境及绝缘配合的要求较高，变电站通常构架高耸，高压线复杂，电力设施的体积和间距较大，占用土地较多，与周边环境不相协调，建设点选置比较困难。

2、户内型变电站

为了解决与土地和环境的矛盾，出现了户内型变电站，其电气设备全部或部分安装在户内。其高压设备多选用气体绝缘封闭式设备（GIS），各电气设备之间的连接多采用电缆方式。户内型变电站需要现房建设，且安装、调试工作量较大，施工周期长，总体造价约比户外变电站高出1倍，适用于土地紧张的城市中心区域。

3、地下或半地下型变电站

这种模式接近户内型变电站，只是将所有电气设备全部或部分安装在地面以下，更为有效地节省了土地面积，但是这种模式的变电站建设及维护运行费用高，只适用于土地资源更为紧缺的发达城市。

以上变电站模式各有优劣，适用于不同场所，但均是设备分散运抵现场后，再进行安装调试的建设方式。从变电站可研立项到竣工投运，每一个变电站都需经过设计、招标、安装、调试等复杂过程。如果把变电站设计为预制装配式结构，相关设备由生产厂家按通用规范分模块在工厂内安装完毕，并且完成内部联机和调试，到现场后只需进行外部连接、整体联机和调试，则可以降低综合造价，缩短建设周期，减少维护投入。

三、程序模块化变电站建造方案

模块化装配式变电站是变电站建设的一场革命，改变了传统的变电站电气布局、土建设计和施工模式，通过工厂生产预制、现场安装两大阶段来建设变电站。模块化装配式变电站是“两型一化”变电站的具体体现，其标准化设计、模块化组合、工业化生产、集约化施工，使变电站建设走向科技含量高、资源消耗低、环境污染少、精细化建造的道路。模块化装配式变电站把“三通一标”作为标准化建设的主要抓手，深化通用设计、通用造价、通用设备、标准工艺，做到优化、美化、简化。针对面广量大、建设工期紧迫、安质风险加大的基建实际，寻求高效、可控、标准、节能、环保、经济的建（构）筑物建造的新模式、新方法、新途径。

1、土建方面

全面落实资源节约、环境友好，实现社会综合效益最大化，有以下三个方面。

系统策划，标准先导，改变传统电气布置型式，废除传统建筑结构形式。推广土建专业通用设计，因地制宜，美化设计，使之与城市发展、周边环境相协调，并融入自然环境中。

贯彻建筑节能、节材、节水、节地方针，土建结构安全裕度精准，建筑耐久性与变电站运行寿命相协同，力求使建筑结构轻型化。在变电站设计方面，开展创新设计，变电站采用砂石地坪，主控楼采用工业化设计，施工采用清水墙工艺和节能环保材料，体现工业设施本色。

变现场浇筑、砌筑、粉刷为工业标准化生产检验合格后，送现场按标准工艺快速拼装；变施工串联流程为并联流程；相应简化净化施工现场，减少施工期粉尘、噪音、污水污染以及水资源消耗。建筑物主体及围墙采用装配式结构，现场基础、柱、梁、板、屋架一次就位，缩短了近一半施工周期。

2、电气方面

分进线模块、主变压器模块、出线模块、综合自动化模块、无功补偿和消弧线圈模块，各模块之间的现场连接是技术难点。此外必须系统制定变电站通用设计、部件加工详图、工厂生产工艺、现场拼装工艺、建筑取费定额、装配式建造管控六大标准体系。

进线模块。各种封闭式组合电器可以作为进线模块的基础，目前国内110kV 以上电压等级的封闭式组合电器需要现场制作电缆连接套管，施工工艺要求严格。而国际上出现了工厂预制的整体式电缆套管及可以插拔式电缆插接头，更加便于安装及运行维护。

主变压器模块。变压器模块需要对常规变压器的进出线端子进行改进。一次侧可以采用可拔插的电缆附件或油气套管与进线模块相连。二次侧可以考虑电缆或架空线两种出线考虑，但需要考虑绝缘封闭的要求。

出线模块。出线模块目前主要有拼装式和户外共箱式。拼装式采用常规的中置柜、手车式或固定式户内开关柜，这种开关柜体积庞大、运输、安装困难，箱体内的维修空间也比较狭窄，厂家和用户都感到不便。近几年永磁机构真空断路器的出现，生产出了紧凑型开关柜，其体积小、重量轻、维护少、吊装和运输方便，提高了出线模块拼装模式的可行性。户外共箱式是开关设备装在充气箱体内，大电流参数的电缆接头作为进出线连接并兼有隔离断口功能，再加装防护外罩。这种型式利用了开关设备免维护的优点，结构紧凑，体积小，维护工作量少，布局简单，变电站的建设和运行更加简化。以共箱式开关设备为基础的全绝缘、全封闭型设计方案灵活、占地极小，将是今后重点推广的技术。

综合自动化模块。综合自动化模块包括保护屏、交直流屏、电度表屏、通信屏等后台部分，目前采用的是常规变电站的标准设备。

无功补偿和消弧线圈模块。无功补偿和消耗线圈可以采用敞开式布置加顶罩，也可以采用户内设备安装在箱体内。目前也没有新的适用技术。

四、其他补充

程序模块化装配式建造模式需要预制件、钢构件现代化工厂作支撑，需要对传统土建工程招标及标段划分作调整，需要对采购方式与施工组织重新定义。

程序模块化变电站的建设过程，通过工厂生产预制、现场装配安装两大阶段缩短土建施工周期，减少工程建设人员，简化检修维护工作。通过探索实践，完善出设计、加工、施工、管理、定额等标准，从而有效地控制工程质量、建筑周期和工程造价。其标准化设计、模块化组合、工业化生产、集约化施工，使变电站建设走向科技含量高、资源消耗低、环境污染少、精细化建造的道路。

结束语

程序模块化变电站建造在推广的过程中肯定会遇到很多的问题，但随着科学技术的进步与创新，随着人们发明创新意识的提高和思维的开拓，模块化装配式变电站建设应用一定会越来越广泛，在工程建设资源集约化、环保先行的社会发展大环境推动下，模块化装配式变电站的技术、产品和实施经验一定会很快成熟起来，并必将成为新形势下变电站建设的重要选择方案之一，并不断适应高速发展的城市建设过程。