標準配送式智能變電站模塊化二次組合設(shè)備研究-電工技術(shù)2015.7
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標準配送式智能變電站模塊化二次組合設(shè)備研究-電工技術(shù)2015.7
【摘要】圍繞標準化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配式建設(shè)的標準配送式智能變電站建設(shè)的核心理念，在研究現(xiàn)有各類二次電氣設(shè)備柜體結(jié)構(gòu)技
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■囝壁皇墾
標準配送式智能變電站模塊化二次組合設(shè)備研究
周崇泉，王寧寧，韓本帥，李艷麗，牛得存
(山東電力工程咨詢院有限公司，濟南250013)
[摘要] 圍繞“標準化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配式建設(shè)”的標準配送式智能變電站建設(shè)的核心理念，在研究現(xiàn)有各類
二次電氣設(shè)備柜體結(jié)構(gòu)技術(shù)特點的基礎(chǔ)上，針對變電站內(nèi)各類二次設(shè)備的不同功能需求，進行組合設(shè)計、工
廠化安裝和整體運輸，提出變電站“組合二次設(shè)備”設(shè)計新思路，并從設(shè)計、制造、安裝、運輸及調(diào)試等方
面對各種功能模塊規(guī)劃方案進行綜合評價，對不同方案提出“組合設(shè)計”的基本原則，同時結(jié)合具體工程提
出模塊化組合二次設(shè)備方案。
關(guān)鍵詞 標準配送式智能變電站二次組合設(shè)備模塊化
0引言 站控層設(shè)備尺寸可能會因設(shè)備商的不同而存在差異，導致
站控層設(shè)備組屏尺寸達到2 260mmX900mrnX900mm，甚
2014年，國家電網(wǎng)公司創(chuàng)新變電站工程建設(shè)模式，開 至更大。
展標準配送式智能變電站建設(shè)，大力推行“標準化設(shè)計、 (2)一體化電源柜。電源柜內(nèi)高頻整流模塊、進出線
工廠化加工、裝配式建設(shè)”理念，全面提升電網(wǎng)建設(shè)能 空開多，柜后端子排多，且柜體寬度受限，典型尺寸為
力。二次系統(tǒng)作為智能變電站的重要組成部分，由繼電保 2 260mmX800mmX 600mm。交流、UPS、逆變電源、應(yīng)
護、調(diào)度自動化、系統(tǒng)通信、站內(nèi)通信、變電站自動化系 急照明切換控制柜及繼電保護試驗電源柜與直流電源柜類
統(tǒng)等組成，實現(xiàn)人與一次系統(tǒng)的聯(lián)系，使一次系統(tǒng)能夠安 似。
全經(jīng)濟運行，是電力系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分。 (3)保護／N控柜、通信屏柜。在智能變電站中大部分
2010年國家電網(wǎng)公司發(fā)布了《國家電網(wǎng)公司輸變電工 電纜二次回路的功能由光纜連接、數(shù)字信號回路實現(xiàn)，保
程通用設(shè)計》(以下簡稱《通用設(shè)計》)?！锻ㄓ迷O(shè)計》的每個 護／N控柜端子排較常規(guī)變電站大幅減少，柜體寬度有壓
基本方案均由若干基本模塊組成，具體工程可根據(jù)本期規(guī) 縮空間，尺寸可優(yōu)化為2 260mmX 600mmX600mm。通信
模使用子模塊進行調(diào)整。在綜合考慮電壓等級、建設(shè)規(guī) 設(shè)備柜與保護／N控柜類似。
模、無功補償、電氣主接線形式、配電裝置形式等后，按 基于3種主要柜體尺寸，考慮將這些柜體保持高度與
照布置或功能分區(qū)將每個方案劃分為若干個基本模塊，如 深度的一致，在寬度方向上進行拼接，按模塊方式重新排
一個220kV變電站方案包括220kV配電裝置模塊、110kV 列，形成結(jié)構(gòu)更緊湊、空間利用率更高的組合柜體。
配電裝置模塊、主變、35kV模塊、主控通信樓模塊等。
2組合二次設(shè)備標準化研究
《通用設(shè)計》中，電氣一次和土建的標準化已達到了模塊化
水平，而二次系統(tǒng)部分模塊化建設(shè)的步伐遠遠滯后，已無
2．1模塊劃分原則
法滿足目前標準配送式變電站建設(shè)的需求。隨著國家電網(wǎng)
變電站二次系統(tǒng)的劃分必須體現(xiàn)“安全性、獨立性、
公司標準配送式智能變電站建設(shè)的大規(guī)模開展，有必要進
適應(yīng)性、靈活性、通用性、先進性、經(jīng)濟性”相協(xié)調(diào)統(tǒng)一
一步提高二次系統(tǒng)的標準化程度，使其達到模塊化水平。
的原則。
1組合二次設(shè)備技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 (1)安全性。各模塊安全可靠，通過模塊拼接得到的
技術(shù)方案安全可靠。
目前，二次設(shè)備廠家主要生產(chǎn)保護測控裝置，在工廠 (2)獨立性。各模塊應(yīng)能獨立完成相應(yīng)功能。
內(nèi)將所需要的保護測控等二次裝置組裝在外購的柜體內(nèi)。 (3)適應(yīng)性。二次系統(tǒng)的模塊劃分應(yīng)能適應(yīng)已有電氣
國際主流柜體制造商的柜體均采用標準尺寸、標準元器 一次的模塊劃分。
件、模塊化選擇。變電站主流二次屏柜參數(shù)：2 260mmX (4)靈活性。模塊劃分合理、接口靈活，建設(shè)規(guī)模的
900mmX900mm(站控層服務(wù)器柜)；2 260mmX800mmX 變化只引起模塊簡單增減。
600mm(--體化電源柜)；2 260mm×600mm×600mm(主 (5)通用性。在一個系統(tǒng)中，模塊的規(guī)格統(tǒng)一、種類
變保護／N控柜及其它二次屏柜、通信屏柜)。 較少、通用性高。
下面介紹3種屏柜具體設(shè)備布置情況。 (6)先進性。推廣應(yīng)用電網(wǎng)新技術(shù)，設(shè)備選型先進合
(1)站控層服務(wù)器。一體化監(jiān)控主機、數(shù)據(jù)服務(wù)器等 理， 占地面積小，注重環(huán)保，各項技術(shù)經(jīng)濟指標先進。
收稿日期：2014—12—16
281(7)經(jīng)濟性。綜合考慮模塊的組成，配置合理經(jīng)濟。 備一線纜室一線纜配線架部分的配線由生產(chǎn)廠家在場內(nèi)完
按照變電站二次設(shè)備的不同功能，對二次設(shè)備室內(nèi)屏 成；線纜配線架一電纜溝或架空地板一柜外設(shè)備由現(xiàn)場施
柜進行分區(qū)，以模塊為單位合理布局。按照相近功能區(qū)域 工單位完成。
組合安裝的理念，將二次設(shè)備室內(nèi)二次設(shè)備以模塊為單元
j蜮變?電站I區(qū)單元 j蜮，變-電站II區(qū)單元
分為一體化監(jiān)控模塊、一體化電源模塊、間隔設(shè)備模塊和
：i區(qū)亟曼戛j ：IYIII／IV區(qū) L—
通信模塊。各模塊內(nèi)部模塊化組屏，以降低工地裝屏、接
j蟹垂j，-- 通信同關(guān) 7．i
～弋蔓讞∑
線任務(wù)量，大幅提高建設(shè)效率。 ：綜臺應(yīng)用I
iⅥ五二i一： 服務(wù)器 ：j．
·i苗麗麴．} ：Model…-2：
2．2模塊化組屏及內(nèi)部接線方案 置畦砸j 一jf-反面面素襄i一；．
1二=：’：’：-二—=J
i UodJ-i一： —i‘f鴦飛隔趣：了：j
二次設(shè)備室內(nèi)采用模塊化組屏方式，模塊柜通過一體 l……
。I-一-氅籌彈--!-JI
化底座完成屏柜固定及預制線纜儲纖功能；通過屏間側(cè)壁 [二[口
開孔，完成模塊內(nèi)部走線，以減少現(xiàn)場安裝接線。
交換機級聯(lián)
2．2．1模塊柜即插式安裝方案
一體化底座
(1)屏柜拼接方式。模塊化屏柜包括頂蓋組件、側(cè)門
圖2一體化監(jiān)控模塊內(nèi)部走線
組件、前門組件、后門組合和框架組合。屏柜采用框架結(jié)
(3)采用組合柜，利用線纜室走線有以下特點：強化
構(gòu)，屏間采用“即插式”可插拔接口。五大組件均為可拆
功能分區(qū)，將線纜連接形式具體化；集中走線易于排查功
卸式，均擁有插拔接口。屏柜組件如圖1所示。
能區(qū)內(nèi)外的線纜故障；本期內(nèi)部接線完全預制，變電站擴
建時無需移動設(shè)備，在線纜配線架上即可完成與外部設(shè)備
的連接。
2．2．3模塊柜組合二次設(shè)備的即插即用方案
各模塊間及與各一次設(shè)備間采用航空插頭實現(xiàn)電氣設(shè)
備本體與匯控柜的標準化連接，采用預制光纜等“即插即
用”連接方式替代現(xiàn)場熔接，減少了現(xiàn)場接線、調(diào)試工作
量，最終實現(xiàn)了一次設(shè)備與二次設(shè)備以及二次設(shè)備間的標
準化連接。
圖1屏柜組件
2．3工廠調(diào)試
(2)柜一線纜室拼接方案。屏柜本體與線纜室采用螺栓
在設(shè)備廠進行二次聯(lián)調(diào)，通過工廠化模塊組裝及單元調(diào)
固定，從機柜內(nèi)側(cè)直接固定到滑動的插入螺母，不再需要
試，提高建設(shè)效率及施工質(zhì)量。具體調(diào)試內(nèi)容包括單裝置調(diào)
緊鎖螺母。
試、模塊內(nèi)部單元調(diào)試及模塊間的系統(tǒng)集成聯(lián)調(diào)測試。
2．2．2模塊柜內(nèi)線纜連接方案
(1)單裝置調(diào)試主要指保測裝置以及低頻低壓減載、
常規(guī)二次設(shè)備室屏柜內(nèi)的控制、動力、通信、遠動等
備自投裝置的調(diào)試。
標準配送式智能變電站模塊化二次組合設(shè)備研究
周崇泉，王寧寧，韓本帥，李艷麗，牛得存
(山東電力工程咨詢院有限公司，濟南250013)
[摘要] 圍繞“標準化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配式建設(shè)”的標準配送式智能變電站建設(shè)的核心理念，在研究現(xiàn)有各類
二次電氣設(shè)備柜體結(jié)構(gòu)技術(shù)特點的基礎(chǔ)上，針對變電站內(nèi)各類二次設(shè)備的不同功能需求，進行組合設(shè)計、工
廠化安裝和整體運輸，提出變電站“組合二次設(shè)備”設(shè)計新思路，并從設(shè)計、制造、安裝、運輸及調(diào)試等方
面對各種功能模塊規(guī)劃方案進行綜合評價，對不同方案提出“組合設(shè)計”的基本原則，同時結(jié)合具體工程提
出模塊化組合二次設(shè)備方案。
關(guān)鍵詞 標準配送式智能變電站二次組合設(shè)備模塊化
0引言 站控層設(shè)備尺寸可能會因設(shè)備商的不同而存在差異，導致
站控層設(shè)備組屏尺寸達到2 260mmX900mrnX900mm，甚
2014年，國家電網(wǎng)公司創(chuàng)新變電站工程建設(shè)模式，開 至更大。
展標準配送式智能變電站建設(shè)，大力推行“標準化設(shè)計、 (2)一體化電源柜。電源柜內(nèi)高頻整流模塊、進出線
工廠化加工、裝配式建設(shè)”理念，全面提升電網(wǎng)建設(shè)能 空開多，柜后端子排多，且柜體寬度受限，典型尺寸為
力。二次系統(tǒng)作為智能變電站的重要組成部分，由繼電保 2 260mmX800mmX 600mm。交流、UPS、逆變電源、應(yīng)
護、調(diào)度自動化、系統(tǒng)通信、站內(nèi)通信、變電站自動化系 急照明切換控制柜及繼電保護試驗電源柜與直流電源柜類
統(tǒng)等組成，實現(xiàn)人與一次系統(tǒng)的聯(lián)系，使一次系統(tǒng)能夠安 似。
全經(jīng)濟運行，是電力系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分。 (3)保護／N控柜、通信屏柜。在智能變電站中大部分
2010年國家電網(wǎng)公司發(fā)布了《國家電網(wǎng)公司輸變電工 電纜二次回路的功能由光纜連接、數(shù)字信號回路實現(xiàn)，保
程通用設(shè)計》(以下簡稱《通用設(shè)計》)?！锻ㄓ迷O(shè)計》的每個 護／N控柜端子排較常規(guī)變電站大幅減少，柜體寬度有壓
基本方案均由若干基本模塊組成，具體工程可根據(jù)本期規(guī) 縮空間，尺寸可優(yōu)化為2 260mmX 600mmX600mm。通信
模使用子模塊進行調(diào)整。在綜合考慮電壓等級、建設(shè)規(guī) 設(shè)備柜與保護／N控柜類似。
模、無功補償、電氣主接線形式、配電裝置形式等后，按 基于3種主要柜體尺寸，考慮將這些柜體保持高度與
照布置或功能分區(qū)將每個方案劃分為若干個基本模塊，如 深度的一致，在寬度方向上進行拼接，按模塊方式重新排
一個220kV變電站方案包括220kV配電裝置模塊、110kV 列，形成結(jié)構(gòu)更緊湊、空間利用率更高的組合柜體。
配電裝置模塊、主變、35kV模塊、主控通信樓模塊等。
2組合二次設(shè)備標準化研究
《通用設(shè)計》中，電氣一次和土建的標準化已達到了模塊化
水平，而二次系統(tǒng)部分模塊化建設(shè)的步伐遠遠滯后，已無
2．1模塊劃分原則
法滿足目前標準配送式變電站建設(shè)的需求。隨著國家電網(wǎng)
變電站二次系統(tǒng)的劃分必須體現(xiàn)“安全性、獨立性、
公司標準配送式智能變電站建設(shè)的大規(guī)模開展，有必要進
適應(yīng)性、靈活性、通用性、先進性、經(jīng)濟性”相協(xié)調(diào)統(tǒng)一
一步提高二次系統(tǒng)的標準化程度，使其達到模塊化水平。
的原則。
1組合二次設(shè)備技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 (1)安全性。各模塊安全可靠，通過模塊拼接得到的
技術(shù)方案安全可靠。
目前，二次設(shè)備廠家主要生產(chǎn)保護測控裝置，在工廠 (2)獨立性。各模塊應(yīng)能獨立完成相應(yīng)功能。
內(nèi)將所需要的保護測控等二次裝置組裝在外購的柜體內(nèi)。 (3)適應(yīng)性。二次系統(tǒng)的模塊劃分應(yīng)能適應(yīng)已有電氣
國際主流柜體制造商的柜體均采用標準尺寸、標準元器 一次的模塊劃分。
件、模塊化選擇。變電站主流二次屏柜參數(shù)：2 260mmX (4)靈活性。模塊劃分合理、接口靈活，建設(shè)規(guī)模的
900mmX900mm(站控層服務(wù)器柜)；2 260mmX800mmX 變化只引起模塊簡單增減。
600mm(--體化電源柜)；2 260mm×600mm×600mm(主 (5)通用性。在一個系統(tǒng)中，模塊的規(guī)格統(tǒng)一、種類
變保護／N控柜及其它二次屏柜、通信屏柜)。 較少、通用性高。
下面介紹3種屏柜具體設(shè)備布置情況。 (6)先進性。推廣應(yīng)用電網(wǎng)新技術(shù)，設(shè)備選型先進合
(1)站控層服務(wù)器。一體化監(jiān)控主機、數(shù)據(jù)服務(wù)器等 理， 占地面積小，注重環(huán)保，各項技術(shù)經(jīng)濟指標先進。
收稿日期：2014—12—16
281(7)經(jīng)濟性。綜合考慮模塊的組成，配置合理經(jīng)濟。 備一線纜室一線纜配線架部分的配線由生產(chǎn)廠家在場內(nèi)完
按照變電站二次設(shè)備的不同功能，對二次設(shè)備室內(nèi)屏 成；線纜配線架一電纜溝或架空地板一柜外設(shè)備由現(xiàn)場施
柜進行分區(qū)，以模塊為單位合理布局。按照相近功能區(qū)域 工單位完成。
組合安裝的理念，將二次設(shè)備室內(nèi)二次設(shè)備以模塊為單元
j蜮變?電站I區(qū)單元 j蜮，變-電站II區(qū)單元
分為一體化監(jiān)控模塊、一體化電源模塊、間隔設(shè)備模塊和
：i區(qū)亟曼戛j ：IYIII／IV區(qū) L—
通信模塊。各模塊內(nèi)部模塊化組屏，以降低工地裝屏、接
j蟹垂j，-- 通信同關(guān) 7．i
～弋蔓讞∑
線任務(wù)量，大幅提高建設(shè)效率。 ：綜臺應(yīng)用I
iⅥ五二i一： 服務(wù)器 ：j．
·i苗麗麴．} ：Model…-2：
2．2模塊化組屏及內(nèi)部接線方案 置畦砸j 一jf-反面面素襄i一；．
1二=：’：’：-二—=J
i UodJ-i一： —i‘f鴦飛隔趣：了：j
二次設(shè)備室內(nèi)采用模塊化組屏方式，模塊柜通過一體 l……
。I-一-氅籌彈--!-JI
化底座完成屏柜固定及預制線纜儲纖功能；通過屏間側(cè)壁 [二[口
開孔，完成模塊內(nèi)部走線，以減少現(xiàn)場安裝接線。
交換機級聯(lián)
2．2．1模塊柜即插式安裝方案
一體化底座
(1)屏柜拼接方式。模塊化屏柜包括頂蓋組件、側(cè)門
圖2一體化監(jiān)控模塊內(nèi)部走線
組件、前門組件、后門組合和框架組合。屏柜采用框架結(jié)
(3)采用組合柜，利用線纜室走線有以下特點：強化
構(gòu)，屏間采用“即插式”可插拔接口。五大組件均為可拆
功能分區(qū)，將線纜連接形式具體化；集中走線易于排查功
卸式，均擁有插拔接口。屏柜組件如圖1所示。
能區(qū)內(nèi)外的線纜故障；本期內(nèi)部接線完全預制，變電站擴
建時無需移動設(shè)備，在線纜配線架上即可完成與外部設(shè)備
的連接。
2．2．3模塊柜組合二次設(shè)備的即插即用方案
各模塊間及與各一次設(shè)備間采用航空插頭實現(xiàn)電氣設(shè)
備本體與匯控柜的標準化連接，采用預制光纜等“即插即
用”連接方式替代現(xiàn)場熔接，減少了現(xiàn)場接線、調(diào)試工作
量，最終實現(xiàn)了一次設(shè)備與二次設(shè)備以及二次設(shè)備間的標
準化連接。
圖1屏柜組件
2．3工廠調(diào)試
(2)柜一線纜室拼接方案。屏柜本體與線纜室采用螺栓
在設(shè)備廠進行二次聯(lián)調(diào)，通過工廠化模塊組裝及單元調(diào)
固定，從機柜內(nèi)側(cè)直接固定到滑動的插入螺母，不再需要
試，提高建設(shè)效率及施工質(zhì)量。具體調(diào)試內(nèi)容包括單裝置調(diào)
緊鎖螺母。
試、模塊內(nèi)部單元調(diào)試及模塊間的系統(tǒng)集成聯(lián)調(diào)測試。
2．2．2模塊柜內(nèi)線纜連接方案
(1)單裝置調(diào)試主要指保測裝置以及低頻低壓減載、
常規(guī)二次設(shè)備室屏柜內(nèi)的控制、動力、通信、遠動等
備自投裝置的調(diào)試。
