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国家电网引领智能化变电站建设新趋势
发布者: 发布时间:2013-8-9 阅读:988

 国家电网引领智能化变电站建设新趋势

2013-8-1 10:52:52

2011年以来,国家电网公司智能变电站建设推广进入快速发展时期,智能化、集成化引领着变电站建设的新趋势。

    201212月,公司启动新一代智能变电站示范工程建设6个试点项目,包括重庆合川220千伏大石变电站、武汉未来科技城110千伏东扩变电站、天津110千伏高新园变电站、北京220千伏未来城变电站和110千伏海鶄落变电站、上海110千伏叶塘变电站,这批项目均将于今年年底建成投产。新一代智能变电站以“集成化智能设备与一体化业务系统”为主要特征,实现专业设计向整体集成设计的转变,一次设备智能化向智能一次设备的转变,是先进适用技术的集成应用。中国工程院院士沈国荣以“系统高度集成、结构布局合理、装备先进适用、经济节能环保”概括了新一代变电技术的特征。

    今年2月,公司再次启动标准配送式智能变电站建设第一批5个试点项目,包括安徽六安110千伏孙岗变、福建漳州110千伏恒苍变电站、江苏镇江110千伏陵口变电站、上海110千伏园海变电站、浙江绍兴220千伏袍南变电站,这5个项目已于近期全部完工投运。

    标准配送式智能变电站按照新一代智能变电站技术方向,推行“标准化设计、装配式建设”,在智能变电站技术模式、设计设备、建设模式等方面实现进一步创新。与普通变电站相比,标准配送式智能变电站在土建过程中采用全预制装配结构建筑模式,实现二次设备“即插即用”,极大缩短了变电站的整体建设工期。常规220千伏、110千伏变电站工程建设周期一般为420天、300天,初步统计5项试点工程建设周期平均减少50%~75%

    新一代智能变电站、标准配送式智能变电站的大力建设也将引发新型智能变电站产品设备研制的创新风潮,集成式断路器、电力电子变压器、预制舱式二次组合设备等将取代传统设备,在智能变电站的技术升级及后续推广建设中逐步迎来广泛应用。

    福建漳州110千伏恒苍变电站

    实现电网建设“加速度”

    710日,漳州110千伏恒苍变电站1号主变正式投入运行。恒苍变是福建电网首座标准配送式智能变电站,创新性地采用了“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”,建设工期为88天,仅为正常工期的三分之一,全面缩短了电网建设全寿命周期,改变了传统的变电站电气布局、土建设计和施工模式,是全面深化基建标准化建设的一次有益探索。

    标准化设计带来高效率

    走进110千伏恒苍变电站,笔者看到,站内一、二次设备舱及安全器具室均为白墙灰顶,显得格外简洁。“全站整体设计是以预制舱方案取代常规建筑,围墙、挡墙、护坡等构筑物采用‘工厂预制、现场装配’,减少现场‘湿作业’,实现环保施工,提高施工效率。”据该站项目经理姚礼平介绍,变电站采用的是生态挡墙护坡,预制钢筋混凝土模块,现场阶梯式吊装,土方填充,绿色环保;而围墙采用的是装配式围墙,围墙的立柱和墙板均是工厂化生产,现场安装,无需二次装饰,减少了现场工作量。

    恒苍变结构支架通过设计优化,采用的是全联合单管柱梁结构,构件和节点少,简洁美观,减少耗钢量,省去了混凝土基础杯底找平及二次灌浆施工环节;全站电缆沟则采用预制压顶、复合无边框电缆沟盖板的设计,电缆支架通过工厂化加工、现场装配式施工完成。

    工厂化加工改变作业模式

    “恒苍变全站无常规砖混建筑物,110千伏二次设备,35千伏、10千伏配电装置和安全工器具间均采用预制舱一体化设备,提高了设备集成度,也提高了设备出厂整体质量和整装工艺水平,减少现场安装、接线、调试工程量。”据漳州电业局基建部负责人介绍,变电站二次设备舱采用2个标准40尺舱体拼接,舱内接线及单体设备调试均在工厂内完成,并采用预制光缆连接技术,实现舱体内外光缆无缝对接;设备舱体整体运输至现场进行吊装、就位、拼接,省去了常规建筑物梁柱扎筋组模浇制、墙体砌筑、墙面粉刷、修饰装潢、电气盘柜安装等环节,实现就位免装修、设备舱无尘化施工,缩短工期,减少环境污染。

    同时,预制舱内通风、照明、温湿度控制、图像监控等辅助设施一应俱全,并应用空调型智能控制柜,满足了二次设备运行温湿度要求;一次舱采用地冷循环加空调调节,有效解决设备凝露问题,提高设备寿命。一次设备与二次设备、二次设备间采用标准化连接,实现二次接线“即插即用”,有效降低现场施工安全风险,提高了线缆施工的工艺质量和建设效率。“这也是变电站能在短短三个月之内建成的主要原因。”姚礼平说。

    装配式建设提升工程质量

    恒苍变采用交直流一体化电源、合并单元与智能终端一体化装置,提高设备集成度,厂内完成舱体制造及舱内屏柜就位、接线及调试。

    “恒苍变的一大特点是各模块间与一次设备之间均采用预制电缆、光缆及航空插头。”姚礼平告诉笔者,采用预制航空插头,可以实现“即插即用”功能,现场安装快速,外部对接方便,也使后期扩容及改造更快捷。

    此外,恒苍变还应用了无人值班变电站顺序控制等多项新技术,实现了信息统一采集、综合分析、智能报警、按需传送、设备状态远方视频确认,有效支撑“无人值守、调控一体、运维一体”。

    安徽六安110千伏孙岗变电站

    “多快好省”的新型变电站

    314日开工建设,630日建成投运,108天,工期之短着实令人惊叹。但从一开始,孙岗变电站的建设施工并没有刻意追求速度,随着多项技术、管理创新的实践运用,变电站建设过程变得精益高效、从容顺利,实现了“多快好省”。

    创新亮点多

    孙岗变的创新早在设计的优选中就逐步体现。在优选通用设计方案的基础上,孙岗变结合自身特点,以实现“电气和土建接口标准化、电气二次接线标准化、主要建(构)筑物标准化”为目标,优化运用了预制技术、预制舱式二次组合设备、信息一体化及高级应用技术等6项关键新技术。

    就像家庭装修中常用的定制家具一样,孙岗变将“预制”技术应用发挥到极致。建筑物、构筑物、光缆、电缆预制技术均成功运用于工程实践中。据统计,孙岗变零标高以上所有建构筑物装配率达100%,构架、支架钢管、钢屋架、墙板100%预制装配,二次设备组合集成在一面12面屏位预制式设备舱内,而110千伏配电装置区电缆预制应用率也达到88.7%

    建设投运快

    前期准备工作充分,后期技术运用合理,变电站建设之快让人大吃一惊。

    在设计环节,由于通用设备基础取消设计,时间缩短30天,即插即用取消端子排设计缩短15天,二次设备集成缩短30天,构建筑物采用装配式再缩减15天。

    工程开工建设后,预制技术、集成技术等一系列创新措施,使得工程建设一直保持高效节奏。预制舱式二次设备招标采购一个批次完成,缩短采购工期60天,吊装就位仅需半天。而电缆及光缆敷设采取即插即用技术,一套多芯连接器头座对接仅需10秒即可完成。

    全站构支架设备支架基础共120个,外形尺寸均按统一标准进行模板制作和立模,又节约大量时间。此外,其他附属设施和建筑的工期也缩短许多,镂空式塑钢围墙节约20天,管构支架节约18天,站内仅有的两栋建筑物零米以上工期只用了25天。

    通过孙岗变的试点实践,110千伏变电站施工总工期由240天缩短为108天,其中建筑工期、电气安装及调试分别由150天、120天缩短为73天、35天。由此,典型110千伏变电站设计建设整体工期(从初设到竣工)由540天缩短为240天。

    质量工艺高

    设备选型优,集成率高,决定了变电站施工质量工艺的优秀。一次设备方面,孙岗变采用“一次设备本体+智能终端”方式实现一次设备智能化功能。主变、开关通过智能终端实现对所属及相关设备的操作等功能。一次设备本体到就地智能控制柜之间,采用统一标准的航空插头,代替原有控制电缆连接,具备了智能一次设备的形态特征。二次设备方面,采用二次总集成的施工及管理模式,由保护及监控系统供应商集成智能终端合并单元一体化装置、预制光缆、预制电缆、故障录波以及预制二次组合设备舱,舱内设备完成组装调试后,整舱配送至施工现场。

    预制电缆的质量优势也十分明显,工厂化预制实现了工业化、标准化、模块化的生产和检测,现场组装方便快捷、防差错,可实现施工工艺的标准化。

    耗资占地省

    孙岗变运用模块化的设计方法,将110千伏间隔层二次设备下放于配电装置场地,一、二次设备就地融合,使变电站在原通用设计方案基础上减少占地303.2平方米,节地10%以上。

    同常规站相比,孙岗变“集成”所带来的降耗、节地效果尤为明显:减少自动化设备1台、测控装置6台、电能表3台、智能组件9台;终期还将减少测控装置16台、电能表9台、智能组件19台。二次设备室建筑面积较同规模常规变电站减少36.2%.这些“集成”效果,节省了变电站投资,减少了屏柜数量,优化了屏柜布置,减少了光缆芯数,加大了屏柜内空间,便于通风散热,优化了设备的运行环境。

    由于减缩建设周期66.67%,按照人工费用人均50元一天估算,仅工期一项,工程就节约了近21万元。此外,标准配送式智能变电站推行工厂化加工,现场作业人员明显减少,安全风险降低,新模式还大大降低了粉尘、噪声、污水的排放,环境效益提升明显。

    上海110千伏园海变电站

    四个月建造奇迹

    630日,上海嘉定110千伏园海变电站正式投运。在寸土寸金的上海,如何集约高效地建变电站一直是个严峻的课题。110千伏园海变电站应用全户内设计、标准化生产和配送式建设的模式,在短短4个月内就安全优质地建成了上海市第一座标准配送式智能变电站,完美破解了这个难题,不得不说是一个奇迹。

    全户内设计,技术先进架构新

    走进园海变,你看到的是一幢普通的单层建筑。如果不是门口的铭牌提醒,你甚至不会想到这是一座110千伏变电站。为了节约水土资源、保护环境,该站采用全户内设计,所有电气设备布置在户内,外观简洁、内里紧凑。本体建筑创新了建筑结构型式,由传统变电站的两层建筑改为地上一层、半地下室一层的建筑设计,地面应用预制钢结构,外围采用占地面积较小的装配式围墙,减少了建筑面积,降低了建筑高度。建成的变电站建筑面积为2184平方米,建筑高度12米,比起传统变电站节省了不少空间。

    在电气设备安装上,园海变也改变了传统变电站架构布局,将所有间隔层的二次设备全部下放,二次设备室内应用模块化设计的先进技术,将所有设备按功能分为四大模块,创新电气接口的标准化设计,优化电气设备通风设计,使园海变的户内电气布局架构新颖,设计紧凑,功能也更为清晰。

    标准化生产,环保便捷质量高

    作为首批标准配送式智能变电站的试点工程,标准化生产自然是必不可少的。

    嘉定供电公司土建负责人介绍,该站土建工程应用预制钢结构,站本体、围墙、大门、结构支架、设备支架应用到的所有钢结构件都在工厂进行标准化生产,技术统一、规格固定,构件生产完毕后直接运至施工现场进行吊装,方便快捷。相较传统变电站钢筋混凝土的建设过程,该站避免了现场混凝土浇捣、模板安拆等繁复工艺及其造成的环境污染,工业化的生产过程保证了构件的质量指标,有利于质量管控。

    标准化生产的理念同样体现在电气安装上。该站电气安装负责人介绍,一、二次设备高度集成,110千伏封闭式组合电器(GIS)汇控柜、10千伏开关柜等均采用组合设备,保护、测控、录波等多合一装置在设备出厂时就已集成在柜内。二次设备室的各功能模块也进行一体化生产,在工厂内就完成了集成调试,整体运至现场后直接进行安装,大幅减少了现场工作量。而二次设备间采用了标准化预制电缆,电缆接头在工厂封装,到达现场后即插即用,方便快捷。

    配送式建设,安全可靠工期短

    630日投运至今,园海变电站已安全运行了一个月,有效缓解了嘉定区安亭镇国际汽车城产业园区的供电紧张状况。“如果不是标准配送式建设,在短短4个月内建成一座110千伏变电站并保证它安全可靠,这是绝对不可能的。”嘉定供电公司基建部负责人钱江说。

    标准配送式建设将变电站的建设模式优化为“工厂生产、现场装配”两大阶段。由于建筑构件、电气设备及控制电缆等都采用工厂标准化生产,生产过程互不干涉,可同时进行,从而大大缩短了建设工期。而工业化生产质量稳定,生产标准又有章可依,因此保证了出厂产品的质量性能。工厂预制的构件、设备根据施工进度配送至现场后,直接进行模块化组合,统一安装调试,由于无需繁冗琐碎的现场工作,因此建设精力集中在组装调试上,节约建设时间的同时又保证了施工质量。

 

 
 

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