一
电网＿智能＿中国电业・技术
２０１４年第８期
预制舱式组彳冬一口一次设备在智能变电站
建设中的应用
陈飞１，朱东升１，姬慧２，王文红３
（１江苏省电力设计院，江苏南京２１１１０２；２扬州供电公司，江苏扬州２２５０００；
３山西省电力公司，山西太原０３００００）
摘要：文章从配送式智能变电站建设模式出发，分析智能变电站二次系统建设现状；详细阐述了通过预制舱式组合二次设备实现变电站二次系统的整体式配送；全面对比分析了采用预制舱式组合二次设备具有显著的技术经济优势和关键技术内容；最后对预制舱式组合二次设备的标准化配送思路提出了深化研究的几点建
议。
关键词：预制舱式组合二次设备；预制舱；标准配送；智能变电站；即插即用中图分类号：ＴＭ
６３
文献标志码：Ｂ文章编号：１００２—１１４０（２０１４）０８—００４６—０４
ＲｅｓｅａｒｃｈＤｅｖｉｃａ
ｉｎ
Ｓｔｕｄｙ
ｏｎ
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ｉｎ
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ＣＨＥＮＦｅｉｌ，ＺＨＵＤｏｎｇ—ｓｈｅｎ９１，ＪＩＨｕｉ２，ＷＡＮＧＷｅｎ—ｈｏｎ９３
（１ＪｉａｎｇｓｕＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＪｉａｎｇＳｕＮａｎＪｉｎｇ２１１１０２，ｃｈｉｎａ；２ＹａｎｇｚｈｏｕＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ２２５０００，ｃｈｉｎａ；３
ＳｈａｎｘｉＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ
Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００００，ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ
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Ｐｌｕｇ－－ａｎｄ－－Ｐｌａｙ
０
引言
化、网络化，减少了设备间连接电缆。结合通用设计、通用设备的全面应用，为二次设备实现配送式建设奠定了技术基础。
标准配送式变电站建设采用预制装配结构建筑模式，通过工厂预制、现场装配两个阶段，可大大缩短建设工期，提高建设效率和质量，实现节能、节地和环保。
在变电站建设中，对构支架、围墙、电缆沟等建（构）筑物等，均有较成熟的装配式技术和应用。但智能变电站二次设备、技术复杂、涉及面广、实施难度大，目前配送式建设模式尚处于试点阶段。
智能变电站采用高可靠、高集成的智能设备，减少了装置及屏柜数量；信息传输的数字
４６
１
变电站二次系统建设现状分析
目前变电站建设中，二次设备均在施工现场
完成安装调试，主要存在以下问题。
（１）受施工工序限制施工周期长
二次屏柜须土建施工结束后，才能运至现场安装，二次系统进行光／电缆接线，只有在一次设备安装结束后方可进行，如图１所示。二次系统调试受制于一、二次设备安装及接线后方可进
ｌ技术
陈飞等：预制舱式组合二次设备在智能变电站建设中的应用＿
行，这些工作对变电站建设周期影响较大…。
２．２主要技术经济效益
采用预制舱式组合二次设备，能够实现二次设备的标准配送，具有显著的技术经济效益。
（１）二次设备在厂家集成安装接线，有利于二次设备功能整合，提高设备的集中、集成度，大幅减少了现场工作量。
（２）改变了联调模式，采用工厂联调＋现场
图１常规变电站施工建设流程（串行模式）
调试模式，在工厂模拟实际运行情况，完成全站五防逻辑、信号点表命名等设备ＳＣＤ文件的固化，现场仅需进行与一次设备之间的传动验证即
可。
（２）现场工作量大，效率低
智能变电站调试项目多，技术复杂，厂家的售后人员需常驻现场参与施工调试，效率低。当智能变电站全面推广建设，各厂家及调试单位难
以应对。
（３）对比二次设备小室，减少了建筑面积和占地，实现了节约环保。组合二次设备舱采用工厂加工、现场吊装，省去了建筑物施工过程中的结构、砌筑、装饰及电气安装等环节，减少了环境污染‘２｜。
（４）节省材料。二次设备舱就地化布置在配电间隔内，减少了二次光／电缆的长度，降低工程造价。
（５）预制舱采用环保集成材料拼装，无砌筑施工、油漆粉刷，减少粉尘污染，保障了舱内二次设备环境，使设备性能安全可靠。
（６）改变建设流程，将现行的串行施工模式改为并行施工模式，如图３所示。设计、施工效率和建设管理效率都得到提升，大大缩短了建设工期，二次设备现场调试项目大量减少，现场调试工期较常规建设模式节约６０％以上。
（３）现场施工环境差，存在隐患
智能变电站采用大量的光口接线，工程现场施工环境差，灰尘大，装置光口无法得到有效保护，严重影响到装置光口后期运行的性能和寿命。
（４）设置独立的二次小室，增加占地二次设备均设置独立房间，其建筑需占用土地资源，不利于节约土地。
预制舱式组合二次设备
２．１基本含义
（１）预制式二次设备舱
预制式二次设备舱（简称预制舱），是指能对人员和电子设备提供适宜的工作环境和安全防护，具有良好的电磁屏蔽能力和接地性能，且便于实施多种方式装卸、运输以及设备运行维护的工作问。
（２）预制舱式组合二次设备
由预制舱、二次设备屏柜（或机架）、二次设备等组成。整套二次设备由厂家集成，并在工厂内完成屏柜间相关配线等工作，并作为一个整体运输至工程现场，在现场实现与一次设备、土建对接。预制舱式组合二次设备一般按二次系统特点及服务的一次对象进行模块化组合配置。如图２所示。
图３采用预制舱式组合二次设备变电站建设流程
（并行模式）
３
关键技术
目前二次设备配送式建设模式还处于试点阶
段，主要面临预制舱的型材和结构选择、舱内环境控制、二次设备整合优化及光电缆敷设等方面问题，需要开展相关技术研究。３．１舱体材料选择
舱体材料决定了舱体的使用寿命，舱体材料一般有多种型式，包括铝合金、耐候钢、金邦板等。其中金邦板是以水泥、粉煤灰、硅粉、珍珠
图２预制舱式组合二次设备布置示意图
岩为主要原料，加入复合纤维增强，具有轻质高
技术ｌ
４７
■隐熊烹年照
强、隔音隔热、耐水防火、耐候抗冻、寿命长等方面的特点。
在工程应用中，舱体主框架结构可以采用钢质材料加工，可增强集装箱强度，同时封闭的六面体保证了舱体的电磁屏蔽性能；舱体的外壁材料可以采用外挂金邦板，提高舱体使用寿命；顶棚上盖板采用３０４不锈钢，自重轻、美观、防腐，为二次舱体的使用寿命提供了保障。３．２舱体结构
舱体结构主要由底座、侧板、隔板门和顶盖等部分组成。考虑风荷载、抗震以及运输、吊装等要求，预制舱体宜采用钢结构箱房。主刚架可采用实腹刚架，围护结构宜采用轻质墙面板和冷弯薄壁型钢墙梁。舱体底部可加设水平或纵向工字钢或槽钢，加强舱体的整体性。
为了运输方便，舱体顶盖部分～般与舱体采用分体结构，待工程现场舱体就位后安装。３．３舱内运行环境控制
预制舱需要为舱内的各类设备提供接近于室内的运行环境条件以及为舱内维护人员提供适合人类活动的环境。我国地域辽阔，气候条件多样，预制式二次设备舱的环境控制元器件选型多样。对于炎热高湿度地区，可采用工业空调实现舱内温湿度的控制；在非炎热干燥地区对舱体环境可以采用大功率离心风机等强制风冷循环的散热措施，舱内屏柜配置毛细循环式二级风冷环境控制系统保障设备的正常运行，最大限度的实现节能环保。如图４所示。
预制舱内二次屏柜布置形式受装置结构的约束，可单列布置，也可双列布置。对于保护测控类装置，随着前接线前显示装置技术的不断发展和成熟，为提高预制舱内空间的利用率，减少变电站舱体数量，宜采用双排布置方式；对于交直流、ｕＰＳ电源类设备，可根据实际接线情况进行
一．７一誓ｕ一－ｌ毕一＝ｌｕ
服务器类ｚｚｓ。×ｓｏｏ。×，。。。ｍｍ
装置横向布置，柜
量较多的二次设备舱，经济性较差。
对于保护、测控、故障录波等带光纤接口背板接线的二次装置，可考虑进行前接线前显示改造，通过改造，实现带光纤接口的二次装置实现前开门布置型式，为二次设备舱屏柜双列布置创造条件。
３．５二次屏柜尺寸和布置优化
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，因此采用预制舱布置时，可对二次屏柜尺寸进行优化，优化结果如表１所示。通过柜体的优化，可提高单舱屏柜容量。
表１二次屏柜优化结果
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布置于屏柜端头。
口＿｝一＝ｌ－｝一．－．ｆ一Ｊ．１Ｊ［＝譬＝卜
选择。
３．６光／电缆敷设
二次舱内设置集中配线区域，舱内通过尾缆和控制电缆直接连接至装置插件，可实现舱内各
图４非炎热干燥地区舱内通风风道示意图
屏柜“零光配”和少量“横排端子”；舱外各间隔光缆连接可由原来的智能控制柜与多个二次设备的连接，简化为智能控制柜与预置舱的连接即采用１或２根多芯光缆完成智能控制柜与预置舱的所有接线ｐＪ。
对于舱外光缆、电缆，可以采用“预制舱外集中配线”方案，在现场直接与智能控制柜和预制舱集中配线区连接器接插；舱内采用预制尾缆和电缆接线，舱体内接线实现全部厂内加工，实现工程现场预制舱内“０敷设”。
通过采用预制电缆、预制光缆，实现二次设备舱“即插即用”，如图５所示。
此外，预制舱内还应配置照明、消防、暧通、图像监控、通信、环境监控、新风系统等辅助设备。所有舱内的辅助设施的信息接入站内智能辅助控制系统，实现智能联动，使舱内环境具备“自维持”的能力，同时还可将信息上送至远方主站，实现远程监视和控制。３．４二次装置优化
智能变电站现有二次装置为后接线前显示，柜体为前后开门，对空间占用较大。若利用预制舱进行布置，仅能采用单列布置，全站需设置数
４８
ｌ技术
陈飞等：预制舱式组合二次设备在智能变电站建设中的应用＿
现节能环保。
（４）舱外集中配线技术在煤炭、电信等行业均已有成熟的应用，但在电力系统目前尚未有实际应用案例。需要进一步结合预制舱式组合二次设备特点，研究在二次设备舱设置“集中式接口箱”，真正实现“即插即用”。
图５预制光／电缆及“即插即用”示意图
参考文献：
［１］刘群．预制式二次设备在智能变电站中的应用研究［Ｊ］．
４
结论
预制舱式组合二次设备实现了变电站二次设
电气开关，２０１
３，
（４）：５９６０，１０８．
备的配送式建设模式，改变了变电站二次系统建设模式和流程，有利于提高工程建设效率，提高工程安全和工艺质量，实现节约环保，对配送式智能变电站建设带来革命性的进步。
本文重点研究了预制舱的关键技术，并给出了操作性强、可实施的方案和建议。在继续完善和推广应用的基础上，建议重点开展以下工作。
（１）预制舱式组合二次设备的模块化和标准化。确立模块化的划分原则，结合通用设计和通用设备，细化各级电压等级变电站的模块划分指导方案，从而实现方案设计、物资采购、施工的全过程标准化，实现二次设备的标准化配送。
（２）建议编制相关“工厂内联调规范”，对联调项目内容和深度进行细化规定和要求。
（３）研究分布式直流电源以及分布式光伏等技术在预制舱及组合二次设备中的应用技术，进一步实现舱体以及二次系统的“自维持”，实
［２］盛晓云．标准配送式智能变电站建设实践［Ｊ］．电力讯
息，２０１４（１）：１０４
１０５．
［３］丁腾波，李慧．基于预制光缆的智能变电站户外组网方
案［Ｊ］．电力建设，２０１３，３４（２）：５０
５４．
收稿日期：２０１４作者简介：
０７—２６
陈飞（１９７１），男，高级工程师，主要从事电力系统二
次设计和研究工作，ｃｈｅｎｆｅｉ＠ｊｓｐｄｉ．ｏｏｍ．ｃｎ；
朱东升（１９７９），男，高级工程师，主要从事电力系统自动化设计和研究工作，ＺＺ
姬慧（１
６５４＠１２６．Ｃｏｍ；
９７２），女，高级工程师，主要从事变电站继电
保护、自动化及变电站二次设计工作；
王文红（１９６８），女，高级工程师，主要从事基建技
术、技经管理工作。
———————１
函ｉｉｉｉｉｉ
构
（责任编辑陈沐盍）
电力科技资讯’
国内首款轻混合动力蓄电池研制成功
今年４月，国际最具权威的铅酸蓄电池检测机德国大众实验室通知风帆股份有限公司，
美国专家研发新技术或让电池寿命延长两倍
斯坦福大学的研究人员说，他们已经向制造纯锂电池迈出了重要一步。这个团队包括美国前
能源部长朱棣文。该团队说，它正在建造一种锂
其研制的轻混合动力用ＡＧＭ蓄电池顺利通过全性
能验证，检测结果符合大众Ｖｗ７５０７３标准，得到了德国大众的实验认可，综合性能甚至优于国外品牌蓄电池。目前，这款蓄电池已经获得大众、奥迪、宝马、奔驰、通用等公司配套确认或合作意向。
阳极电池，这种电池或许能让电动车在一次充电
后行驶３００英里（约合４８３公里），并让手机电池的寿
命增至原来的３倍。不过，斯坦福大学教授崔屹说，该产品上市还需要３～５年。
朱棣文在斯坦福大学的一项声明中说：“如果我们能让电池的能量密度提高到原来的３倍，同时将成本降低到原来的四分之一，结果
这一国内首款轻混合动力蓄电池的研制成功，填补了国内汽车用ＡＧＭ蓄电池技术空白和市
场空白，是国内铅酸蓄电池行业一次革命性的产业换代升级。这也标志着风帆这一国内蓄电池行业的领军企业和民族品牌继续走在产品创新、产业升级的前沿。
将令人振奋。而电动车将能一次充电行驶３００英
里，并且售价２．５万美元。这种电动车的性能比耗油量４０英里／加仑的内燃机汽车更好。”
（生
（经济日报）活日报）
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