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中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A
12000年后，35kV、10kV的開關設備開始分別在工廠安裝在預制箱體內，實現了變電站模塊化的第二階段即35kV變電站的兩側箱式階段，實現了局部模塊化，箱體內仍選用常規開關柜，體積大、運輸和吊裝不便、操作走廊小、維護不便等問題仍然存在。
2006年開始提出全封閉、全絕緣的模塊化變電站思路。高壓開關選用封閉式組合電器，進出線用拔插式電纜接頭連接，中壓設備及二次設備都在預裝式箱體內，在工廠內完成設計、制造、安裝和內部電氣接線，出廠前整組調試合格后再通過現場整體調試即可完成變電站的建設，這樣形成了變電站模塊化的第二階段即66～110kV模塊化變電站階段。
2011年實現了35kV變電站除主變壓器放置戶外，其它所有設備箱式化，并且各模塊在設計中可以進行整合。各模塊分別在工廠內預制、調試完成，現場安裝時只需將一二次電纜簡單連接即可完成變電站建設，這樣實現變電站模塊化的第四階段即35kV箱式模塊化變電站。
2模塊化變電站總體概述
模塊化變電站提出了一種變電站建設的新模式，它可將變電站劃分為高壓開關、主變壓器、中壓開關、綜合自動化、中壓配套設備五個主要功能模塊。
高壓開關功能模塊為進出線采用拔插式電纜接頭連接的氣體絕緣封閉式組合電器；主變壓器模塊的變壓器高壓進線采用拔插式電纜接頭結構，中壓出線采用多股電纜或全絕緣封閉母線橋架方式；中壓開關模塊內采用一體化預裝式開關室或戶外絕緣全封閉組合電器；綜合自動化模塊采用一體化預裝式控制室；中壓配套裝置模塊包括無功補償裝置、接地變壓器、消弧線圈等配套設備。中壓開關柜、綜合自動化、中壓配套設備等模塊中的主要設備均安裝在非金屬箱體。
以上各功能模塊在工廠中預制并調試完成，現場安裝時只需將高壓開關、主變壓器、中壓開關及中壓配套設備等模塊采用一次電纜進行連接，綜合自動化模塊與其它模塊采用二次電纜及通訊線路進行連接，最后進行整體調試即可完成變電站的建設。
3模塊化變電站的技術特點
高壓開關模塊。110kV及以上電壓等的各種封閉式組合電器可以作為高壓進出線模塊的基礎，此類設備集成化程度高，可配置電壓互感器、電流互感器、避雷器等多種設備。如果進出線采用工廠預制的整體式電纜套管及可插拔式電纜插接頭將更能體現模塊化的特點，可更方便于安裝及運行中的維護。
變壓器模塊。主變壓器仍采用戶外常規布置，為了減少現場接線工作量，變壓器模塊需要對變壓器的進出線端子進行改進，一次側采用可拔插的電纜附件或油氣套管與進線模塊相連，二次側可以考慮電纜或架空兩種出線方式，但需采取絕緣封閉措施。
中壓開關模塊。35kV及10kV進出線模塊有兩種模式：拼裝式和戶外箱式。拼裝式最初是采用常規的手車式或固定式戶內開關柜，由于常規開關柜體積大而造成整體模塊的體積龐大，運輸、吊裝困難，箱體內的維護通道也比較狹窄，廠家和用戶都感到不便；近幾年來，進出線模塊開始采用以永磁機構真空開關為基礎的緊湊型開關柜或氣體絕緣封閉式開關柜，由于體積小、重量輕、維護少、吊裝和運輸方便等優點，提高了這種模式的可行性，已應用于35kV及110kV變電站。這種模式將以上類型的開關柜拼裝到一個預制的箱體內，箱體采用覆鋁鋅板等雙層金屬材料或金邦板等非金屬材料，中間填充隔熱材料，同時箱體內設計合理的通風系統，并且安裝空調設備，使箱體具有防潮、隔熱、防凝露等性能。另一種模式是戶外共箱式，將開關設備裝在充氣箱體內，電纜接頭作為進出線連接，并兼隔離斷口功能，外邊再加防護殼體。這種模式相當于使用35kV戶外型封閉式組合電器或10kV戶外環網柜。這些設備結構緊湊，體積小，維護少，布局簡捷，使變電站的建設和運行更加簡化，工廠化特點更加突出，其實現的技術關鍵點主要有兩個，一是開關設備的免維護，二是大電流參數的電纜接頭。由于35kV電壓等級較少有戶外型封閉式組合電器產品，模塊化變電站的中壓進出線模塊主要采用的仍是拼裝式。
4變電站的技術經濟比較
綜合自動化模塊。綜合自動化模塊主要包括變電站綜合自動化系統、交直流電源設備、通信系統設備、圖像監控設備、故障錄波設備及微機五防設備等。其中35kV及10kV保護設備在一體化預裝式開關室中分散安裝，其余部分放置在一體化預裝式控制室內。
中壓配套裝置模塊。無功補償和消弧線圈可以敞開式布置加頂罩，也可采用戶內成套設備安裝在箱體內，小容量變電站也可與出線模塊合并為一個模；接地變壓器、站用變均采用干式電氣設備放置于箱體內。
其余輔助設備。輔助設備中包括變電站消防系統、防雷及接地系統、照明系統、采暖系統、排水系統等。
5模塊化變電站與35kV常規變電站的技術經濟比較
主變壓器：變電站最終建設2臺三相雙繞組自冷式全密封有載調壓變壓器，容量為5000kVA，電壓等級為35/10.5kV。
35kV側：主變壓器進線2回，采用單母分段線接線，進出線4回，本期1回，配電裝置按31.5kA短路電流水平設計。
310kV側：主變壓器進線2回，采用單母分段線接線，出線8回，本期4回，配電裝置按25kA短路電流水平設計。
6無功補償：配置1組600+600=1200kvar無功補償并聯電容器組。
從以上比較數據可知，模塊化變電站整體投資與常規戶內站相當，略高于全戶外建站方式。由于采用了小型化開關柜（充氣柜及永磁操動機構）設備費高于常規建站方式，但在土建筑工程費（地基、圍墻、場平、電纜溝道等）、安裝工程費（電氣一、二次設備安裝、接地等）及其它費用（征地、人工、管理費等）節省了大量費用，由此可見，采用模塊化變電站不僅可提高設備的整體運行性能，而且能大量的節省占地面積，簡化了建設步驟，減少了現場施工量，縮短了施工周期，為工程盡早送電，創造了必要條件。
2000年后，35kV、10kV的開關設備開始分別在工廠安裝在預制箱體內，實現了變電站模塊化的第二階段即35kV變電站的兩側箱式階段，實現了局部模塊化，箱體內仍選用常規開關柜，體積大、運輸和吊裝不便、操作走廊小、維護不便等問題仍然存在。
2006年開始提出全封閉、全絕緣的模塊化變電站思路。高壓開關選用封閉式組合電器，進出線用拔插式電纜接頭連接，中壓設備及二次設備都在預裝式箱體內，在工廠內完成設計、制造、安裝和內部電氣接線，出廠前整組調試合格后再通過現場整體調試即可完成變電站的建設，這樣形成了變電站模塊化的第二階段即66～110kV模塊化變電站階段。
2011年實現了35kV變電站除主變壓器放置戶外，其它所有設備箱式化，并且各模塊在設計中可以進行整合。各模塊分別在工廠內預制、調試完成，現場安裝時只需將一二次電纜簡單連接即可完成變電站建設，這樣實現變電站模塊化的第四階段即35kV箱式模塊化變電站。
模塊化變電站總體概述
模塊化變電站提出了一種變電站建設的新模式，它可將變電站劃分為高壓開關、主變壓器、中壓開關、綜合自動化、中壓配套設備五個主要功能模塊。
高壓開關功能模塊為進出線采用拔插式電纜接頭連接的氣體絕緣封閉式組合電器；主變壓器模塊的變壓器高壓進線采用拔插式電纜接頭結構，中壓出線采用多股電纜或全絕緣封閉母線橋架方式；中壓開關模塊內采用一體化預裝式開關室或戶外絕緣全封閉組合電器；綜合自動化模塊采用一體化預裝式控制室；中壓配套裝置模塊包括無功補償裝置、接地變壓器、消弧線圈等配套設備。中壓開關柜、綜合自動化、中壓配套設備等模塊中的主要設備均安裝在非金屬箱體。
以上各功能模塊在工廠中預制并調試完成，現場安裝時只需將高壓開關、主變壓器、中壓開關及中壓配套設備等模塊采用一次電纜進行連接，綜合自動化模塊與其它模塊采用二次電纜及通訊線路進行連接，最后進行整體調試即可完成變電站的建設。
模塊化變電站的技術特點
高壓開關模塊。110kV及以上電壓等的各種封閉式組合電器可以作為高壓進出線模塊的基礎，此類設備集成化程度高，可配置電壓互感器、電流互感器、避雷器等多種設備。如果進出線采用工廠預制的整體式電纜套管及可插拔式電纜插接頭將更能體現模塊化的特點，可更方便于安裝及運行中的維護。
變壓器模塊。主變壓器仍采用戶外常規布置，為了減少現場接線工作量，變壓器模塊需要對變壓器的進出線端子進行改進，一次側采用可拔插的電纜附件或油氣套管與進線模塊相連，二次側可以考慮電纜或架空兩種出線方式，但需采取絕緣封閉措施。
中壓開關模塊。35kV及10kV進出線模塊有兩種模式：拼裝式和戶外箱式。拼裝式最初是采用常規的手車式或固定式戶內開關柜，由于常規開關柜體積大而造成整體模塊的體積龐大，運輸、吊裝困難，箱體內的維護通道也比較狹窄，廠家和用戶都感到不便；近幾年來，進出線模塊開始采用以永磁機構真空開關為基礎的緊湊型開關柜或氣體絕緣封閉式開關柜，由于體積小、重量輕、維護少、吊裝和運輸方便等優點，提高了這種模式的可行性，已應用于35kV及110kV變電站。這種模式將以上類型的開關柜拼裝到一個預制的箱體內，箱體采用覆鋁鋅板等雙層金屬材料或金邦板等非金屬材料，中間填充隔熱材料，同時箱體內設計合理的通風系統，并且安裝空調設備，使箱體具有防潮、隔熱、防凝露等性能。另一種模式是戶外共箱式，將開關設備裝在充氣箱體內，電纜接頭作為進出線連接，并兼隔離斷口功能，外邊再加防護殼體。這種模式相當于使用35kV戶外型封閉式組合電器或10kV戶外環網柜。這些設備結構緊湊，體積小，維護少，布局簡捷，使變電站的建設和運行更加簡化，工廠化特點更加突出，其實現的技術關鍵點主要有兩個，一是開關設備的免維護，二是大電流參數的電纜接頭。由于35kV電壓等級較少有戶外型封閉式組合電器產品，模塊化變電站的中壓進出線模塊主要采用的仍是拼裝式。
變電站的技術經濟比較
綜合自動化模塊。綜合自動化模塊主要包括變電站綜合自動化系統、交直流電源設備、通信系統設備、圖像監控設備、故障錄波設備及微機五防設備等。其中35kV及10kV保護設備在一體化預裝式開關室中分散安裝，其余部分放置在一體化預裝式控制室內。
中壓配套裝置模塊。無功補償和消弧線圈可以敞開式布置加頂罩，也可采用戶內成套設備安裝在箱體內，小容量變電站也可與出線模塊合并為一個模；接地變壓器、站用變均采用干式電氣設備放置于箱體內。
其余輔助設備。輔助設備中包括變電站消防系統、防雷及接地系統、照明系統、采暖系統、排水系統等。
模塊化變電站與35kV常規變電站的技術經濟比較
主變壓器：變電站最終建設2臺三相雙繞組自冷式全密封有載調壓變壓器，容量為5000kVA，電壓等級為35/10.5kV。
35kV側：主變壓器進線2回，采用單母分段線接線，進出線4回，本期1回，配電裝置按31.5kA短路電流水平設計。
310kV側：主變壓器進線2回，采用單母分段線接線，出線8回，本期4回，配電裝置按25kA短路電流水平設計。
無功補償：配置1組600+600=1200kvar無功補償并聯電容器組。
從以上比較數據可知，模塊化變電站整體投資與常規戶內站相當，略高于全戶外建站方式。由于采用了小型化開關柜（充氣柜及永磁操動機構）設備費高于常規建站方式，但在土建筑工程費（地基、圍墻、場平、電纜溝道等）、安裝工程費（電氣一、二次設備安裝、接地等）及其它費用（征地、人工、管理費等）節省了大量費用，由此可見，采用模塊化變電站不僅可提高設備的整體運行性能，而且能大量的節省占地面積，簡化了建設步驟，減少了現場施工量，縮短了施工周期，為工程盡早送電，創造了必要條件。
【關鍵詞】模塊化 智能變電站 運用
1 模塊化在變電站中的發展歷程
在變電站發展過程中，模塊化技術在90年代末開始發展。我國部分廠家開始在預制箱體內，安裝二次裝置、10kv開關設備，其他設備仍然常規布置，即模塊化技術在變電站運用的第一階段，稱為10kv箱式變電站。因大多采用常規開關柜，因體積較大，使得箱體的操作走廊變小，安全性不高，維護、吊裝極為不便，且影響整體運輸。選擇金屬材料制作外層鋼板，影響了箱體防潮和保溫。
從2000年開始，10kv開關設備和35kv開關設備逐漸在預制箱體內安裝，即模塊化技術在變電站中運用的第二階段，稱為兩側箱式階段，進而實現局部模塊化。但是，箱體內仍然選擇常規開關柜，使得箱體的操作走廊變小，安全性不高，維護、吊裝極為不便，且影響整體運輸。
在2006年，開始進入全絕緣和全封閉狀態，使用高壓開關和封閉式組合電器方式，通過拔插方式，連接進出線的電纜接頭，二次設備、中壓設備均在預制箱體內安裝。在工廠內，即完成了安裝、設計、制造，在出廠之前，通過整組調試和現場調試，完成變電站建設。
在2011年，對于35kv變電站，實現在戶外放置主變壓器，實現設備箱式化，在設計階段，即整合各模塊，待調試完成后，在現場安裝時，通過一次電纜和二次電纜，就能完成變電站建設。至此，模塊化技術在變電站的運用，進入了第四階段。
2 模塊化變電站概述
針對模塊化變電站，是變電站建設的創新模式，由主變壓器、高壓開關、中壓開關、中壓配套設備與綜合自動化等五個功能模塊，構成智能變電站。
主變壓器，是通過拔插方式，連接高壓進線電纜接頭，通過全封閉、多股電纜的母線橋架，連接中壓出線。
高壓開關，在進出線選擇拔插方式，通過氣體絕緣封閉方式，連接組合電器。
中壓開關，是選擇一體化預裝式組合電器。
中壓配套設備，主要包含消弧線圈、接地變壓器與無功補償裝置。
綜合自動化，是選擇一體化預裝式的控制室。
在工廠中，上述五種功能模塊均預先調試完成，在現場安裝時，秩序選擇一次電纜，連接變壓器、開關和配套設備，綜合自動化選擇通訊線路、電纜連接，最后通過整體調試，就能實現變電站建設。
3 模塊化變電站的技術特點分析
3.1 高壓開關模塊
針對110kv電壓的封閉式組合電器，可將其作為進出線模塊基礎，該設備集成化程度較高，能夠配置避雷、電流互感、電壓互感等設備。若進出線選擇工廠預制方式，可選擇拔插方式、電纜套管等方式，連接電纜插頭，實現模塊化，以便于安裝維護和運行穩定。
3.2 變壓器模塊
針對主變壓器，可選擇戶外常規布置，以降低現場接線量，同時需要改進變壓器進線端子和出線端子，在一次側，可選擇拔插油氣套管、電纜附件，連接進線模塊。在二次側，可選擇架空、電纜出線方式采用絕緣封閉方式。
3.3 中壓開關模塊
針對10kv進出線、35kv進出線，有戶外箱式、拼裝式兩種方式。在固定式開關柜、手車式開關柜中，拼裝式較為常用，然而因常規開關柜的體積極大，增加了整體模塊體積，提高了吊裝和運輸難度，使得箱體維護通道變窄，用戶、廠家也十分不便。在近幾年來，永磁真空開關運用較多，大多選擇氣體絕緣封閉、緊湊型開關柜，因重量較輕，體積較好，吊裝運輸極為方便，提高了模式可行性，在110kv、35kv變電站中應用較多。該類模式的在一個預制箱體內安裝開關柜，選擇雙層金屬材料、鋁鋅板制作箱體。采用隔熱材料充填中間部分，箱體內設置通風系統，安裝有空調設備，具有良好的隔熱防潮功能。同時，戶外共箱式是另外一種模式，在充氣箱體中設置開關設備，將電纜接頭連接進出線，可隔斷端口功能，通過防護殼體，該模式效果等同于10kv戶外環網柜、35kv戶外組合電器，因設備體積較小，結構較為緊湊，布局十分簡潔，促進了變電站建設、運行的簡易化。
4 變電站技術性和經濟性對比
4.1 綜合自動化模塊
針對綜合自動化模塊，包含了交直流電源、故障錄波、圖像監控、綜合自動化、通信系統、維護等設備，10kv保護設備、35kv均在一體化預裝式的開關室內分散安裝，其他在一體化控制內分散安裝。
4.2 中壓配套裝置模塊
針對消弧線圈、無功補償，可選擇敞開式頂罩方式，或選擇戶內成套城北。針對小容量變電站，和出線模塊共同合并一個模塊。針對接地變壓器，可選擇干式電氣設備，在箱體內放置。
4.3 其他輔助設備
主要包含照明、采暖、防雷、接地、排水、消防等系統。
5 模塊化變電站和35kv常規變電站對比
5.1 主變壓器
對于變電站的最終建設，可選擇兩臺三相雙繞的自冷式方式，使調壓變壓器絕緣密封，容量設置為5000kva，設置電壓為35/10.5kv等級。
5.2 35kv側
針對主變壓器，設置進線兩回，選擇單母分段線接線。設置進出線四回和本期一回，可設置31.5ka電流配電裝置。
5.3 310kv側
對于主變壓器進線兩回，選擇單母分段線接線，設置出現八回和本期四回，可設置25ka電流配電裝置。
5.4 無功補償
可設置一組1200kvar的無功補償并聯電容器組。
通過上述數據可以看出，模塊化智能變電站和常規變電站相比，整體投資基本相當，稍高于戶外建站方式。因選擇小型開關柜，其設備費用比常規建站要高。然而，在變電站建設工程費用、安裝費用、其他費用中，能夠節省大量費用。因此，選擇模塊化變電站，可有效提升設備整體運行效能，節約變電站占地面積，促使建設步驟簡化，降低工程現場施工量，加快施工速度，為工程盡早送電創造條件。
6 結束語
綜上所述，模塊化技術在智能變電站中的運用，轉變了傳統變電站建站模式，提高了變電站技術含量，降低了資源小孩，減少了環境污染，實現了過程精細化。近些年來，隨著我國電力事業日益發展，按照模塊化智能變電站的特點，在農網建設、城網終端改造方面，將會得到更廣泛運用。對于設備絕緣要求高、地勢和負荷較大，尤其的高原地區，模塊化技術具有廣泛應用前景。
參考文獻
[1]樊陳，倪益民，竇仁暉等.智能變電站順序控制功能模塊化設計[J].電力系統自動化，2012，36（17）：67-71.
[2]蘇麟，石慧，王愛民等.預制光纜在智能變電站應用技術研究[J].中國電業（技術版），2014，（9）：64-67.
[3]余盛超，陳文軍，司海建等.模塊化變電站建設及運維過程分析[J].中國電業（技術版），2014，（7）：63-65.
作者簡介
宋麗娜（1975-），女，現為許繼電氣股份有限公司工程師，從事電力系統繼電保護工程設計工作。
關鍵詞：程序模塊化；變電站建造；土建方案；電氣方案
中圖分類號： F407 文獻標識碼： A
一、引言
變電站采用模塊化裝配結構建筑模式，通過工廠生產預制，現場裝配安裝兩大階段來建設變電站，這種建設方式大大減少了變電站的占地面積，大幅縮減建設工期。隨著程序模塊化裝配式變電站在浙江，安徽等變電站的試點成功，國內外出現了許多變電站建設的模塊化產品，表明這種模塊化裝配式變電站將會成為今后變電站建設的主流模式。
二、傳統變電站的建造方案
1、 戶外型變電站
傳統戶外型變電站模式的高壓開關設備采用戶外布置形式，變壓器放置在戶外， 10kV設備采用戶內開關柜形式布置在開關室中，各電氣設備采用露天連接方式，即設備之間采用導線或母線端子排，利用戶外構支架支撐進行連接。由于高壓設備及其連接直接暴露在戶外，對環境及絕緣配合的要求較高，變電站通常構架高聳，高壓線復雜，電力設施的體積和間距較大，占用土地較多，與周邊環境不相協調，建設點選置比較困難。
2、戶內型變電站
為了解決與土地和環境的矛盾，出現了戶內型變電站，其電氣設備全部或部分安裝在戶內。其高壓設備多選用氣體絕緣封閉式設備（GIS），各電氣設備之間的連接多采用電纜方式。戶內型變電站需要現房建設，且安裝、調試工作量較大，施工周期長，總體造價約比戶外變電站高出1倍，適用于土地緊張的城市中心區域。
3、地下或半地下型變電站
這種模式接近戶內型變電站，只是將所有電氣設備全部或部分安裝在地面以下，更為有效地節省了土地面積，但是這種模式的變電站建設及維護運行費用高，只適用于土地資源更為緊缺的發達城市。
以上變電站模式各有優劣，適用于不同場所，但均是設備分散運抵現場后，再進行安裝調試的建設方式。從變電站可研立項到竣工投運，每一個變電站都需經過設計、招標、安裝、調試等復雜過程。如果把變電站設計為預制裝配式結構，相關設備由生產廠家按通用規范分模塊在工廠內安裝完畢，并且完成內部聯機和調試，到現場后只需進行外部連接、整體聯機和調試，則可以降低綜合造價，縮短建設周期，減少維護投入。
三、程序模塊化變電站建造方案
模塊化裝配式變電站是變電站建設的一場革命，改變了傳統的變電站電氣布局、土建設計和施工模式，通過工廠生產預制、現場安裝兩大階段來建設變電站。模塊化裝配式變電站是“兩型一化”變電站的具體體現，其標準化設計、模塊化組合、工業化生產、集約化施工，使變電站建設走向科技含量高、資源消耗低、環境污染少、精細化建造的道路。模塊化裝配式變電站把“三通一標”作為標準化建設的主要抓手，深化通用設計、通用造價、通用設備、標準工藝，做到優化、美化、簡化。針對面廣量大、建設工期緊迫、安質風險加大的基建實際，尋求高效、可控、標準、節能、環保、經濟的建（構）筑物建造的新模式、新方法、新途徑。
1、土建方面
全面落實資源節約、環境友好，實現社會綜合效益最大化，有以下三個方面。
系統策劃，標準先導，改變傳統電氣布置型式，廢除傳統建筑結構形式。推廣土建專業通用設計，因地制宜，美化設計，使之與城市發展、周邊環境相協調，并融入自然環境中。
貫徹建筑節能、節材、節水、節地方針，土建結構安全裕度精準，建筑耐久性與變電站運行壽命相協同，力求使建筑結構輕型化。在變電站設計方面，開展創新設計，變電站采用砂石地坪，主控樓采用工業化設計，施工采用清水墻工藝和節能環保材料，體現工業設施本色。
變現場澆筑、砌筑、粉刷為工業標準化生產檢驗合格后，送現場按標準工藝快速拼裝；變施工串聯流程為并聯流程；相應簡化凈化施工現場，減少施工期粉塵、噪音、污水污染以及水資源消耗。建筑物主體及圍墻采用裝配式結構，現場基礎、柱、梁、板、屋架一次就位，縮短了近一半施工周期。
2、電氣方面
分進線模塊、主變壓器模塊、出線模塊、綜合自動化模塊、無功補償和消弧線圈模塊，各模塊之間的現場連接是技術難點。此外必須系統制定變電站通用設計、部件加工詳圖、工廠生產工藝、現場拼裝工藝、建筑取費定額、裝配式建造管控六大標準體系。
進線模塊。各種封閉式組合電器可以作為進線模塊的基礎，目前國內110kV以上電壓等級的封閉式組合電器需要現場制作電纜連接套管，施工工藝要求嚴格。而國際上出現了工廠預制的整體式電纜套管及可以插拔式電纜插接頭，更加便于安裝及運行維護。
主變壓器模塊。變壓器模塊需要對常規變壓器的進出線端子進行改進。一次側可以采用可拔插的電纜附件或油氣套管與進線模塊相連。二次側可以考慮電纜或架空線兩種出線考慮，但需要考慮絕緣封閉的要求。
出線模塊。出線模塊目前主要有拼裝式和戶外共箱式。拼裝式采用常規的中置柜、手車式或固定式戶內開關柜，這種開關柜體積龐大、運輸、安裝困難，箱體內的維修空間也比較狹窄，廠家和用戶都感到不便。近幾年永磁機構真空斷路器的出現，生產出了緊湊型開關柜，其體積小、重量輕、維護少、吊裝和運輸方便，提高了出線模塊拼裝模式的可行性。戶外共箱式是開關設備裝在充氣箱體內，大電流參數的電纜接頭作為進出線連接并兼有隔離斷口功能，再加裝防護外罩。這種型式利用了開關設備免維護的優點，結構緊湊，體積小，維護工作量少，布局簡單，變電站的建設和運行更加簡化。以共箱式開關設備為基礎的全絕緣、全封閉型設計方案靈活、占地極小，將是今后重點推廣的技術。
綜合自動化模塊。綜合自動化模塊包括保護屏、交直流屏、電度表屏、通信屏等后臺部分，目前采用的是常規變電站的標準設備。
無功補償和消弧線圈模塊。無功補償和消耗線圈可以采用敞開式布置加頂罩，也可以采用戶內設備安裝在箱體內。目前也沒有新的適用技術。
四、其他補充
程序模塊化裝配式建造模式需要預制件、鋼構件現代化工廠作支撐，需要對傳統土建工程招標及標段劃分作調整，需要對采購方式與施工組織重新定義。
程序模塊化變電站的建設過程，通過工廠生產預制、現場裝配安裝兩大階段縮短土建施工周期，減少工程建設人員，簡化檢修維護工作。通過探索實踐，完善出設計、加工、施工、管理、定額等標準，從而有效地控制工程質量、建筑周期和工程造價。其標準化設計、模塊化組合、工業化生產、集約化施工，使變電站建設走向科技含量高、資源消耗低、環境污染少、精細化建造的道路。
結束語
程序模塊化變電站建造在推廣的過程中肯定會遇到很多的問題，但隨著科學技術的進步與創新，隨著人們發明創新意識的提高和思維的開拓，模塊化裝配式變電站建設應用一定會越來越廣泛，在工程建設資源集約化、環保先行的社會發展大環境推動下，模塊化裝配式變電站的技術、產品和實施經驗一定會很快成熟起來，并必將成為新形勢下變電站建設的重要選擇方案之一，并不斷適應高速發展的城市建設過程。
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關鍵詞：模塊化；預制倉式變電站；110kV配網；電力網絡；變電站建設；電力系統 文I標識碼：A
中圖分類號：TM63 文章編號：1009-2374（2017）11-0080-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.11.041
1 概述
隨著我國城市化進程的不斷進行，城市的用電負荷也隨之不斷增加，110kV配網中需要建設更多的變電站。但是，由于城市的人口相對密集，土地面積緊張，想要在市區建設這些變電站，就必須考慮到變電站的占地面積以及電磁干擾噪聲干擾等方面的問題。近年來，在我國應用的預制倉式變電站中，能夠實現二次自動化設備的預制，但變電站的占地面積與工作量仍然很大，因此選擇建設結構更加緊湊的變電站是未來發展的目標，而模塊化預制倉式變電站就是能夠滿足這些需求的變電站結構。
2 模塊化預制倉式變電站的建設要求
在城市區域內建設變電站，最基本的要求就是要滿足其自身的美觀性、可靠性以及經濟性，所以模塊化預制倉式變電站的具體建設要求包括以下六個方面：第一，變電站能夠在戶外正常運行，并需要具有較強的抗沖擊能力、防盜能力以及防破壞能力；第二，具有優秀的防腐性能，確保正常使用40年后不得產生銹蝕；第三，變電站的防腐這標準必須達到國家標準以上；第四，運行噪聲能夠得到有效的控制，避免影響市民的正常生活；第五，占地面積應控制在設計范圍以內，保證整體結構的緊湊型性；第六，能夠實現一體化安裝，以縮短工程施工周期。
3 模塊化預制倉式變電站建設方案
3.1 變電站整體方案
在模塊化預制倉式變電站的結構設計中，通常會包括110kV的GIS預制倉、二次自動化預制倉、無功補償預制倉、消弧線圈預制倉以及變壓器預制倉等。這些預制倉的股價結構均為異地式，能夠滿足較高的剛度與機械強度要求，選用的材質以優質碳素結構鋼為主。預制倉的防護要滿足IP33D的要求，而倉體接縫處防護等級要保證在IP54以上，倉體內部應使用鋼板與阻燃材料分成不同的隔室，這些隔室之間的防護等級達到IP2X。預制倉中的門板、框架以及上蓋據需要使用優質冷軋鋼板作為材料，并對表面進行噴砂等方式的防腐處理，框架處鋼板的厚度必須保證在2.5毫米以上，門板以及上蓋板的厚度必須保證在2毫米以上。倉體內部的填充物可以選用聚氨酯防火材料，保證倉體具有較強的防火性能。倉體中使用的金屬構件的防腐處理必須保證40年不出現銹蝕，外側的冷軋鋼板必須經過處理，以確保其防腐性能。由于倉體內部需要設置變壓器、計算機等自動化控制設備，必須保證具有良好的防潮與防塵性能。預制倉的外形應符合其應用要求，必須做到不易積水，頂蓋應保證有一個大于5°的散水坡度。倉體的設計中必須減少緊固件的外露數量，防止出現水經過緊固件進入殼體內部，對于已經穿透外殼的孔，必須采取有效的密封措施，如果無法避免出現緊固件外露，則應選擇不銹鋼材質的緊固件，防止出現銹蝕。為了保證倉體具有良好的隔熱性，必須保證一般周圍空氣溫度下電器設備的溫度低于最高溫度，同時必須保證高于最低溫度。每個倉體的內部都應在頂部安裝自動煙感系統，煙感系統與自動化系統接通，一旦出現火災，能夠避免火災的進一步
蔓延。
3.2 變電站整體建設模式
在選擇模塊化預制倉式變電站的建設模式時，需要根據其占地面積與位置的需求來選擇，一般選擇落地平鋪的建設模式，也可以選擇立體建設模式，可以將倉體安裝在基礎層的置頂位置，其設計時必須對倉體承重以及減震系統進行處理。上下兩層的倉體間必須設立有效的隔震設施，用戶消除震動與噪音。上層的倉體結構的總重量要控制在100噸以下，最下層倉體的框架必須能夠承受100兆帕以上的應力。
4 模塊化預制倉式變電站主要技術要求
4.1 倉體防輻射性能要求
預制倉的防輻射主要采取工頻輻射防護的方式，對110kV的預制倉進行防護相對簡單，當時進出線接頭處比較容易出現問題，所以變壓器預制倉需要采取以下防護方案：第一，選擇合適的線路接入方式與路徑，盡可能使用地下電纜；第二，變電站中應減少分相設備數量，使用三相設備取代，以便可以應用三相電的優勢來消除電磁場；第三，應用適當的方法來屏蔽電磁場，對工頻電磁輻射采取屏蔽的措施效果非常明顯，站內的高壓設備與分立式輸電設備在運行時會產生電磁場，因此高壓設備應使用GIS裝置，利用建筑中的技術結構建立屏蔽網，實現對電磁場的屏蔽。與此同時，在變電站的防雷設計中，可以增加金屬網鋼筋的數量，使用截面較大的主筋進行連接，還可以通過增加接地極數量，增加金屬網的截面等措施提高屏蔽效果。
4.2 變電站隔音性能要求
為了保證變電站在工作過程中發出的噪音不會對居民的正常生活造成影響，在進行模塊化預制倉式變電站設計時，必須采取以下隔音措施：第一，在設計中選擇低噪聲軸流風機與消聲百頁，從源頭減小噪聲的產生；第二，將變電站設計為具有形狀規整、密封隔音等特點的雙側結構箱體；第三，在變電站周邊做好環境保護工作，種植相對高大的數木，在美化環境的同時能夠起到隔離噪音的效果。
4.3 倉體防腐性能要求
為了增強倉體表面的防腐性能，需要對其使用熱噴鋅、噴砂、噴鋅加涂料等方式進行處理，對于不銹鋼彩板，則需要使用噴砂、噴戶外高檔聚氨酯面漆的方式提高防腐性能。在這些金屬材料經過防腐處理后，必須保證其具有較高的附著力，確保倉體表面能夠達到40年不出現銹蝕的目的。與此同時，對于倉體的底架，則需要采用噴砂、噴鋅的處理方式，并使用瀝青漆進行重度防腐，確保40年不出現銹蝕。對于噴鋅表面的質量要求如下：必須保證涂層均勻，其中鋅層的厚度必須保證在55～65微米以上，并且不會出現裂紋、起皮、掉塊等
缺陷。
4.4 倉體保溫性能與耐寒性能要求
預制倉的倉體部分一般采用三層的金屬結構，應用與冰箱類似的保溫工藝。通常情況下，選用的是雙層優質鋼板，將這兩層鋼板間填充聚氨酯等防火保溫材料，再與環保金屬裝修層組合在一起。倉體的門板結構中應用了斷橋隔熱的技術，其中內板與外板處于懸浮狀態，間距必須保證在3毫米以上，并在其中填充聚氨酯，保證門板的熱傳導率在2%左右。與此同時，倉體的內部還要設計安裝自動溫控裝置與能夠長時間加熱的裝置，確保倉內溫度的穩定。高低壓倉必須擁有高濕排風設施與自動啟?？照{設備，如果出現隔室內的溫度超出0℃～50℃這一溫度范圍時，空調設備就可以自動啟動，能夠實現對內部溫度的調控。如果相對濕度達到80%以上，高濕排風設施就會啟用，有效地降低倉內的濕度。
4.5 倉體密封性能及倉韌ǚ縲閱芤求
為了確保倉體的密封性能可以滿足變電站的要求，必須為倉體制作密封條，這些密封條可以使用硅橡膠或三元乙丙等材料制作完成，具有高彈性的特點，且必須保證其使用壽命可以達到10年以上。與此同時，如果倉體內部設有SF6這類電氣設備，必須為其設計專門的監測裝置以及排風系統，對倉體上的電動進風風閥以及強制排風軸流風機進行有效控制，保證其能夠在需要的時候實現快速起停，電動風閥及軸流風機的總通風量需保證每2min將倉體內空氣換氣一次。此外，在倉體的設計中會存在倉體密封性能與通風性能的矛盾，為了解決這一問題，必須對排風系統采用嚴格的防塵處理，風機的數量必須能夠滿足排風與除濕操作的實際需求。
4.6 倉體的抗內燃弧性能要求
預制倉的倉體必須采取抗內燃弧措施，并為其設置專用燃弧泄壓通道。燃弧通道的最佳位置應處于單元柜的上方，并且需要與所有功能隔室的泄壓通道形成連接，以確保在電氣設備出現故障時的人身安全。此外，在設置泄壓通道時，開關柜頂部不應設置泄壓板。
5 結語
總而言之，在我國電力系統的發展過程中，模塊化預制倉式變電站已經成為110kV配網中的重要組成部分，這類變電站具有占地面積小、投入成本低、施工周期短以及可靠性高的優勢，是推動電力系統進一步發展的關鍵因素。
參考文獻
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關鍵詞：變電站；智能化建設；關鍵技術
Abstract: In this paper, starting from the features and functions of intelligent substation were analyzed, discussed the various technical problems in the intelligent building, in order to guarantee intelligent construction work smoothly.
Key words: intelligent substation; construction; key technology
中圖分類號：TM411+.4
前言
智能變電站是堅強智能電網建設中實現能源轉換和控制的核心平臺之一，是智能電網的重要組成部分，它是銜接智能電網發電、輸電、變電、配電、用電和調度六大環節的關鍵，同時也是實現風能、太陽能等新能源接入電網的重要支撐。是智能電網“電力流、信息流、業務流”三流匯集的焦點，對建設堅強智能電網具有極為重要的作用。
智能化變電站的特點分析
智能化變電站是采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能，并可根據需要支持電網實施自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能的變電站。作為電力網絡的節點，同常規變電站一樣連接線路、輸送電能，擔負著變化電壓等級、匯集電流、分配電能、控制電能流向、調整電壓等功能。智能變電站能夠完成比常規變電站范圍更寬、層次更深、結構更復雜的信息采集和信息處理，變電站內、站與調度、站與站之間、站與大用戶和分布式能源的互動能力更強，信息交換和融合更方便快捷，控制手段更靈活可靠。具有全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化和高級應用互動化等主要技術特征。
2、智能化變電站的功能概述
2.1 緊密聯結全網。從智能化變電站在智能電網體系結構中的位置和作用看，智能化變電站的建設，要有利于加強全網范圍各個環節間聯系的緊密性，有利于體現智能電網的統一性，有利于互聯電網對運行事故進行預防和緊急控制，實現在不同層次上的統一協調控制，成為形成統一堅強智能電網的關節和紐帶。智能化變電站的“全網”意識更強，作為電網的一個重要環節和部分，其在電網整體中的功能和作用更加明
2.2 支撐智能電網。從智能化變電站的自動化、智能化技術上看，智能化變電站的設計和運行水平，應與智能電網保持一致，滿足智能電網安全、可靠、經濟、高效、清潔、環保、透明、開放等運行性能的要求。在硬件裝置上實現更高程度的集成和優化，軟件功能實現更合理的區別和配合。應用FACTS技術，對系統電壓和無功功率，電流和潮流分布進行有效控制。
2.3智能化變電站允許分布式電源的接入。在海西電網中，風能、太陽能等間歇性分布式電源的接入。智能化變電站是分布式電源并網的入口，從技術到管理，從硬件到軟件都必須充分考慮并滿足分布式電源并網的需求。大量分布式電源接入，形成微網與配電網并網運行模式。這使得配電網從單一的由大型注入點單向供電的模式，向大量使用受端分布式發電設備的多源多向模塊化模式轉變。與常規變電站相比，智能化變電站從繼電保護到運行管理都應做出調整和改變，以滿足更高水平的安全穩定運行需要。
2.4 遠程可視化。智能化變電站的狀態監測與操作運行均可利用多媒體技術實現遠程可視化與自動化，以實現變電站真正的無人值班，并提高變電站的安全運行水平。
2.5 裝備與設施標準化設計，模塊化安裝。智能化變電站的一二次設備進行高度的整合與集成，所有的裝備具有統一的接口。智能化變電站時建設時，所有集成化裝備的一、二次功能，在出廠前完成模塊化調試，運抵安裝現場后只需進行聯網、接線，無需大規模現場調試。一二次設備集成后標準化設計，模塊化安裝，對變電站的建造和設備的安裝環節而言是根本性的變革。可以保證設備的質量和可靠性，大量節省現場施工、調試工作量，使得任何一個同樣電壓等級的變電站的建造變成簡單的模塊化的設備的聯網、連接，因而可以實現變電站的“可復制性”，大大簡化變電站建造的過程，而提高了變電站的標準化程度和可靠性。出于以上需求的考慮，智能化變電站必須從硬件到軟件，從結構到功能上完成一個飛越。
3、智能化變電站建設的技術關鍵
與常規變電站設備相比，智能化變電站的核心問題是信息的采樣傳輸與控制，包括 “新技術、新材料及新工藝”的應用，其中，由的技術相對成熟、由的技術還處于試運行和研發階段，需在現場結合其他變電設備進行調試。智能化變電站通過全景廣域實時信息統一同步采集，實現變電站自協調區域控制保護；與調度實現全面互動，實現基于狀態監測的設備全壽命周期綜合優化管理。
3.1 測量數字化技術。一次設備的狀態信號（如變壓器油溫、分接開關位置、開關設備的分、合位置等）都需要痛過模擬信號電纜傳送至控制室進行測量。測量數字化就是對運行控制直接相關的參數進行就地數字化測量。測量結果可根據需要發送至站控曾網絡或過程層網絡，用于一次設備或其部件的運行與控制。數字化測量參量包括變壓器油溫、有載分接開關位置、開關設備分、合閘位置。
3.2 控制網絡化技術。在運行中，變壓器的冷卻系統、有載分接開關和開關設備的分、合閘操作都需要控制，而控制網絡化就是對控制需求的一次設備或其部件實現基于網絡的控制，?？刂品绞桨ǎ阂淮卧O備或其部件自有控制器就地控制；智能組件通過就地控制器或執行器控制；站控層設備通過智能組件控制。
3.3狀態可視化技術。狀態可視化由智能組件中的監測功能模塊完成，但其依據的信息不局限于監測模塊，還可以包括測量及系統測控裝置等模塊的信息?？梢暬侵悄芤淮卧O備與電網調控系統的一種信息互動方式，準確實時地掌握一次設備的運行狀態。
3.4功能一體化技術。傳感器作為二次設備的狀態感知原件，參與測量、控制、監測、計量、保護等二次與一次設備的融合，傳感器將一次設備的狀態信息轉化智能組件的可測量信息。
3.5 信息互動化技術。作為智能一次設備的一部分，智能組件是一次設備與電網調控系統之間信息互動的橋梁，作為電網的原件，智能一次設備主要提供智能化信息，而真正的智能化應用，需要有調控系統實現，智能組件將一次設備的智能化信息通過站控層發送至調度系統，支持調控系統對電網優化控制。
關鍵詞：智能變電站 工廠化 一體化 自動化
0 引言
新一代智能變電站采用集成化智能設備和一體化業務系統，采用一體化設計、一體化供貨、一體化調試的變電站模塊化建設模式，實現“占地少、造價省、可靠性高”的目標。2015年國家電網公司組織實施了50座新一代智能變電站擴大示范工程，旨在進一步驗證和提升第一批示范工程應用的技術路線和相關標準，為后續智能變電站建設和推廣提供依據。
為確保擴大示范工程項目順利實施，有必要緊密結合新一代智能變電站的產品技術特點，對項目組織實施方案進行深入研究，以下從工程設計、生產采購、廠內調試與集成、現場實施等方面進行具體分析。
1 一體化、標準化設計
（1）編制產品技術方案
針對各個示范工程項目的技術要求和國網的相關標準規范，組織研發、工程、設計人員成立技術方案支撐團隊，從方案確定、設備選型、設計圖紙、生產支持、系統聯調乃至現場調試階段全程進行方案的跟蹤、評審與變更。方案支撐團隊首先對合同范圍內的所有設備進行逐項審定，確保選用的設備的軟硬件滿足合同的要求，同時均通過國網公司統一組織的入網檢測。
預制艙吊裝需要編寫專項技術方案，進行詳細的負荷測算，充分考慮吊裝實施安全措施，確保吊裝安全。預制艙運輸需要進行道路勘探，以合理設計預制艙的機構尺寸，選擇合適的運輸車輛，滿足道路運輸中對高度、重量、轉彎半徑等的具體要求。
（2）多單位、多專業協同設計
新一代智能變電站采用全站二次設備集中招標的一體化供貨模式，集成商負責各個單位、各個專業的統一協調工作。各廠家的二次設備屏柜最終在集成商處進行一體化集成，即入艙安裝，因此需要各個廠家二次設備屏柜設計、預制艙結構設計、設計院二次布線設計能夠進行跨單位、跨專業的協同工作，即實現一體化設計。例如各廠家的屏柜顏色、型式、開門方向、并柜結構、與艙體固定的配合結構等均需要進行充分溝通、協同設計。而艙內屏間電纜清冊和預制光纜清冊往往需要各專業設計方案確定后，設計院根據各個專業的圖紙出具施工圖后才能給出，留給后續長度復測、生產采購、安裝集成的時間非常有限，需要集成商與各廠家設計人員和設計院進行充分、有效的溝通。
（3）設計聯絡會議
公司設計部門牽頭負責組織各專業、各廠家的設計人員與業主和設計院召開設計聯絡會議。在設計聯絡會上，和相關設計院、業主單位進行細致的溝通，確定以下工作內容：
1）復核投標產品的主要性能和參數，并進行確認。
2）需設計院或用戶進行工程項目的詳細提資。
3）確定項目里程碑計劃。包括方案確定、設計確認、生產完成、廠內聯調、系統集成、運輸發貨、現場調試、驗收投運等。
4）討論各配合廠家、設計院、業主之間的溝通協調機制。
5）決定土建要求/運輸尺寸和質量，以及工程設計的各種接口的資料要求。
6）討論監造、工廠試驗及檢驗問題。
7）討論運輸、安裝、調試及驗收試驗。
8）溝通總進度控制、質量保證程序及質控措施。
2 模塊化、工廠化生產
生產加工階段根據各個專業的耦合關系，做好詳細的生產采購計劃，將項目生產、采購任務進行分解。按公司質量體系的規定做好產品狀態標識，加強生產過程檢驗和采購到貨檢驗，確保工程產品質量。參與工程實施的人員須按照質量管理體系相關產品作業指導書進行調試、檢驗及現場服務。
對預制艙式二次組合設備等模塊化集成設備，按照新一代智能變電站的功能模塊，在廠內進行設備集成。設備入艙集成環節，與項目業主單位和施工單位充分交流，熟悉地區二次電纜安裝接線規范要求，做到和現場施工工藝的一致性。
3 一體化、自動化調試
新一代智能變電站的工程項目采用一體化、自動化的調試手段，可最大限度的將廠外工作向廠內轉移，提高廠內聯調工作效率，減少現場調試的工作量，縮減現場調試周期，提高現場調試質量。具體步驟如下：
1）制訂聯調方案。制訂廠內聯調和發貨計劃，梳理全過程工作任務分解表并提交由業主方審核確認。
2）聯調提資。編制工程項目提資清單，向運行單位、設計單位、其他調試單位進行多方位的提資，收集相關ICD模型文件和圖紙資料。
3）SCD集成。利用虛端子可視化工具，批量導入各廠家ICD和設計院虛端子，可視化檢查虛回路，在線修改后離線導出文件供他方確認。大大提高了SCD集成效率。
4）單體調試和設備互聯測試。在設備聯調前利用自動化調試工具進行單體調試。各廠家設備進行互聯測試，為系統級調試做好裝置級的準備。
5）一體化調試。各廠家二次設備1：1模擬現場連接方式進行組網，在廠內進行二次設備的充分聯調。聯調過程中采用自動化調試工具檢驗虛回路配置的正確性、核查過程層和間隔層實時數據、進行網絡故障定位分析，提高系統調試效率。各廠家、業主、維護與運行單位、設計院、電科院、施工方均派員參加廠內聯調，并對聯調結果進行驗收確認，做到調試、驗收一體化，廠內、現場一體化。
4 裝配式建設、施工
新一代智能變電站二次設備通過一體化調試方式在廠內進行了充分的系統聯調，通過預制艙等模塊化集成手段實現了二次設備的安裝、接線和整體運輸，通過預制式光、電纜的應用，使得模塊間建立起快速的連接方案。這都減少了現場調試、施工的工作量。
現場僅需進行預制艙和模塊化二次設備的整體就位，模塊間二次光電纜的快速插接，二次設備與一次設備的聯調傳動，變電站與調度遠方的通信調試和信息核對。模塊化二次設備采用裝配式建設、施工方式，大大提高了現場施工效率。
5 結語
本文所述的變電站組織實施方案在國電南瑞所承擔的9座新一代智能變電站擴大示范工程中得到應用，通過采用標準化設計、工廠化加工、一體化調試和裝配式建設，示范工程項目得以順利實施。示范變電站應用了預制艙、二次設備模塊化集成和預制光纜，采用了工廠化、一體化的調試手段，減少了現場安裝、接線、光纖熔接和工程調試的工作量，實現了環保施工，提高了施工效率，節省了大量的人力、物力及資源成本。
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