预制舱式变电站舱体内、外运维通道设置方案研究

　　卢耀锋1　郭海东2　王　波1

　　1.中国华电科工集团有限公司，北京 100160；2．华电（那曲）新能源有限公司，西藏 那曲 652000

　　摘要：电气设备的安全性与可靠性的保障是非常重要的，由于预制舱式电气设备大部分运行于相对密封的室内环境，不直接遭受外界自然环境的影响，但预制舱只能提供相对良好的室内环境，无法完全隔绝外部环境，不同地区的气候环境对于电气设备仍存在一定的影响。另外，电气设备在运行过程中本身就存在一定程度的元件磨损，这对于电气设备的使用也会造成一定的影响。因此，对电气设备进行有效的运行管理及安全维护是非常重要的，这样才能够有效降低电气设备发生故障的概率，同时保证在电气设备发生故障时能够及时发现。预制舱和箱变项目在实际工程中已经得到了广泛应用，有一个典型的案例，展示了项目中实施的情况。该项目位于中国西藏那曲色尼区桑丹，项目规模为120MW，取到了良好的实施效果。

　　关键词：预制舱式；运维；变压器；通道设置　文献标识码：A　　中图分类号：TM921

　　文章编号：2096-4137（2023）19-99-03　　DOI ：10.13535/j.cnki.10-1507/n.2023.19.30

　　1　概述

　　随着自动化技术的不断普及，对于电气设备的故障排查也开始应用自动化管理，更加有效地进行电气设备的有效控制。硬件的技术水平提升还需要配合制度与体系要求，预制舱式电气设备运维特点与传统变电站运维特点与要求基本一致，主要包括以下4 个方面。

　　1.1　完善电气设备运行管理制度

　　完善电气设备运行管理制度是保证电气设备得到有效管理与维护的基础，在进行制度完善的过程中，应对电气设备管理与维护的各个细节、各个步骤等进行详细规划，从而保证后期工作人员实施时能够更好地进行操作。

　　1.2　建立完善的技术管理体系

　　完善的技术管理体系是电气设备有效管理、正常运行的重要的保障，在实际的实施过程中，可以建立专门的管理平台进行电气设备的运行管理，从而能够对电气设备进行充分了解，及时发现电气设备中存在的问题。

　　1.3　改善电气设备运行的环境

　　电气设备的运行对环境是有一定要求的，为保障电气设备更好地运行，必须充分保证其运行环境适宜，避免外界环境对其造成较大干扰。在进行预制舱设计时，应充分考虑电气设备的运行维护要求，确保预制舱内温湿度适宜、干燥、通风。

　　1.4　避免出现触电事故

　　对于电气设备维护工作来说，必须选用经过严格培训的、具有丰富实践经验的人员进行操作，只有不断地严格要求，才能有效避免触电事故的发生。另外，应在电气设备附近放置指示牌，避免不了解的人员发生触电事故。预制舱的进出要符合相关规程的要求，根据进入权限设置相应的门禁、闭锁等，确保相关人员不会误入带电间隔或相应隔室，避免产生安全隐患。

　　2　预制舱式电气设备的运维特点和要求

　　2.1　运维通道的要求

　　模块化装配式预制舱变电站通过最大化工厂预制，实现变电站建设效率的提升，但由于要实现工厂预制、现场装配式的建设模式，受道路运输条件的限制和降低现场吊装难度的需求，组成模块化预制舱式变电站的各模块单体尺寸受限。为满足正常的道路运输条件要求，模块单体尺寸通常不大于14m×3.4m×3.4m（长× 宽× 高），所以预制舱式电气设备所具有的运维空间相对于传统的土建房屋变电站有一定程度的压缩，但相应空间的压缩是有限制的，要保证基本的运维检修需求。通常在预制舱设备方案设计时，会参照《3-110kV高压配电装置设计规范》（GB 50060—2017）、《火力发电厂、变电站二次接线设计技术规程》（DLT 5136—2012）等相应的国家标准及行业标准。但由于模块外形尺寸的限制，在参照规范进行方案设计时，通常会取规范要求中的最小宽度要求。以控制室屛间距离和通道宽度为例，屏正面至屏正面的通道宽度在传统土建房屋设计时一般采用1800mm 或以上，而在预制舱式设备中，屏正面至屏正面的通道宽度按规范规定的最小值1400mm 设计。

　　2.2　人员及设备运检的要求

　　目前，随着电气设备行业的不断创新和发展，电力设备的可靠性已得到大幅度提高，免维护设备的应用也越来越广泛，但日常运维人员的巡视及个别情况下设备的运检需求，使得在预制舱方案设计时要做好人员逃生通道的设计及预留相应的设备进出路径，确保在实际应用过程中一旦出现事故运维人员可快速撤离，产生电气设备质量问题或发生需要进行设备更换的情况时可进行预制舱内设备的正常更换。

　　3　预制舱式设备舱体内运维通道设置标准

　　模块化装配式预制舱变电站在功能实现上与传统土建变电站一致，但整站布置形式及模块化程度要大大超出传统变电站。模块化预制舱舱体模块都是由预制舱体、电气设备、舱体辅助设施等组成。各个预制舱组合设备具有功能独立的配电装置，预制舱设计满足设备安装、运输、调试、运行等各环节的需求。模块化变电站的标准模块根据变电站设备的功能及电压等级进行划分，通常有110kV 高压预制舱、110kV 主变预制舱、10kV 中压预制舱、二次预制舱、无功补偿预制舱、辅助设备预制舱等。

　　为方便运行，各电压等级、各功能舱体都应设置相关预制舱体内部的运维通道标准方案。

　　3.1　高压组合电器预制舱

　　预制舱内110kV GIS 设备采用三相共箱式结构，间隔宽度取1.5m，110kV 配电装置采用气体绝缘GIS 设备，置于预制舱内。110kV 高压组合电器舱内通道地面宜采用耐磨、耐滑、高强度地面。

　　预制舱式GIS 设备在工厂内一体化生产、运输，整体外观更加规整。GIS 预制舱内巡检及操作空间充足，日常巡视、调试工作在舱内即可完成。

　　根据组合电器扩建、安装、检修、运行、维护及气体回收确定所需的空间和通道要求，通过顶部吊装，先解决了最大件问题，其他小件可以维护通道即可。钢柱尺寸小，可以按照最低维护通道设置。常规变电站左右两侧留一个临时布置位置，预制舱可不留备用位置。故预制舱内110kV 高压组合电器装置四周设置的安装，检修和巡视的通道，主通道应靠近断路器侧，宽度宜为1600mm；其他巡视通道宽度不应小于1000mm。

　　3.2　变压器预制舱

　　变压器预制舱具有消音、降噪、防火的功能，具备A 级防火的能力，能够满足噪声环评的需求。变压器预制舱分为一体式变压器预制舱和分体式变压器预制舱；分体式变压器预制舱分为变压器本体预制舱和散热器格栅两部分。变压器本体预制舱能够满足主变消音降噪及防火需求；散热器格栅内部用于安装主变散热器，用于满足主变散热的需求，散热器格栅实现主变的全自冷散热。

　　变压器的巡查检修需在舱内开门完成，舱内有预留足够的检修空间；舱内油浸式变压器外廓与后壁、侧壁运维通道应不小于800mm，变压器外廓与门之间运维通道应不小于1000mm。就地检修的舱内油浸式变压器高度宜按照吊芯所需的最小高度再加700mm，宽度宜按变压器两侧各加800mm。中性点与主变连接一般为架空排连接，建议放置在舱体内部。若引出户外现场施工不便利，且安全性不佳。

　　3.3　中压预制舱

　　10kV 中压预制舱内配备KYN28-12 空气绝缘金属封闭开关设备，根据设备安装、运行、检修、搬运、试验等确定预制舱所需的运维通道。预制舱内通道的设置符合《3-110kV高压配电装置设计规程》（GB 50060—2017）的有关规定。

　　3.4　辅助设备预制舱

　　辅助设备预制舱通常分为接地变预制舱和无功补偿预制舱。在设计时需要综合考虑不同规格接地变及无功补偿装置尺寸，满足设备开门、检修、通风散热等要求。框架式无功补偿预制舱，电抗器与电容器同布置于一个舱体内，柜前为舱内主通道，需考虑通道宽度不小于1200mm，柜后不设置检修门，柜后可不设置巡视通道；同时，根据设备实际情况，舱体部分位置设置检修门。

　　3.5　二次设备预制舱

　　二次预制舱舱内二次屏按照一体化监控系统功能要求构建变电站自动化系统，对二次设备配置进行整合优化。二次屏柜采用舱内三排屏柜布局形式，参考《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》（DLT 5136—2001） 要求。舱内主通道宽度为1400mm，屏体正到屏体后应不小于1200mm，屏体后到舱壁应不小于800mm。

　　4　预制舱式设备舱体外运维通道设置标准

　　预制舱式设备舱体外运维通道的设置可参照传统土建变电站设计相关规程规范，除应符合带电设备安全距离的规定，变电站站内道路布置还应满足运行、检修、消防及设备安装要求。在满足设计规程规范的前提下，还应额外考虑预制舱设备开门状态下对于检修空间的要求。

　　4.1　变电站消防设计对预制舱式设备外运维通道的要求

　　参照《火力发电厂与变电站设计防火标准》（GB50229—2019）对建（构）筑物火灾危险性的分类，预制舱按火灾危险性分类及其耐火等级为丙类一级、丙类二级、丁类二级、戊类二级。参照《火力发电厂与变电站设计防火标准》（GB 50229—2019）对变电站内建（构）筑物及设备的防火间距的规定，预制舱设备与事故油池及不同油量的油浸设备的防火间距设置如下：事故贮油池与预制舱设备的防火间距应不低于5m；油浸变压器、油浸电抗器及可燃介质电容器与预制舱设备的防火间距应不低于10m。当预制舱与油浸变压器或可燃介质电容器等电气设备防火间距不足10m 时，预制舱靠近电气设备侧应设置为防火墙标准，且应高于设备高度。当防火间距小于5m 时，在设备外轮廓投影范围外侧各3m 内的预制舱外侧不应设置门、窗、洞口和通风孔；预制舱外侧距电气设备的防火间距在5 ～ 10m 范围内时可设置甲级防火门，设备高度以上可设置耐火极限不小于0.9h 的防火窗。

　　4.2　变电站防雷设计对预制舱式设备外运维通道的要求

　　根据《建筑物防雷设计规范》（GB 50057—2021）中关于建筑物的防雷分类，预制舱防雷措施可参照第一类防雷建筑物执行。独立接闪杆和架空接闪线或网的支柱及其接地装置至预制舱及与其有联系的管道、电缆等金属物的间隔距离应不小于3m。防直击雷的专设引下线距出入口或人行道边沿不宜小于3m。

　　4.3　变电站日常运维检修要求对预制舱式设备外运维通道的要求

　　预制舱设备与预制舱设备之间、预制舱设备与站内其他设备、建（构）筑物之间的通道设置目前暂无相近设计规程规范可参照，一般以满足日常运维检修为原则。

　　预制舱与道路边缘距离一般不小于1.5m，预制舱至围墙中心线距离一般不小于2m。

　　预制舱与预制舱之间的距离一般不小于3m；当仅一侧预制舱有开门需求时，两舱体距离可以按2m 考虑；当两侧舱体均没有开门需求时，布置间距可按1m 考虑。

　　4.4　道路运输对预制式设备舱体外运维通道的要求根据《变电站总布置设计技术规程》（DL/T 5056—2007）的相关规定，110kV 变电站内主要环形消防道路路面宽度宜为4m，站区大门至主变压器的运输道路宽度4m；站内道路的转弯半径应根据行车要求和行车组织要求确定，一般不应小于7m；站内巡视道路路面宽度宜为0.6 ～ 1m；接入预制舱的人行道路宽度一般宜为1.5 ～ 2m。

　　作者简介：卢耀锋（1984-），男，河南安阳人，中国华电科工集团有限公司电力工程师，研究方向：电力工程。

　　参考文献

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　　（责任编辑：周羿廷）