第五代装配式变电站首创者智能供配电解决方案领导品牌

[摘要] 国网zz供电公司将标准化建设实践向纵深拓展，推进变电站“标准配送式”建设，在全面推广应用“三通一标”的基础上，推行“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”电网建设新模式，以220千伏袍南变电站作为国网公司标准配送式变电站试点工程为契机，全面推行资源节约型、环境友好型、工业化(“两型一化”)变电站建设工作，实现建设项目全寿命周期内功能匹配、寿命协调、费用平衡, 全面提高建设项目的效率和效益, 使电网建设逐步走向减少土地占用、降低造价、缩短建设周期、与周围环境协调、提高运行可靠性和较少设备维护的发展模式。湖南湘能电力勘测设计公司是一家专业从事变电站设计、光伏电站设计,供配电设计的电力设计院,咨询热线:400-6982-400。

一、工作描述

当前，随着国民经济和社会快速发展，能源需求越来越大，然而土地和空间资源越来越稀缺，电网建设要与国民经济及社会发展相适应，势必寻求建设模式创新转变。国网zz供电公司开展智能变电站模块化建设模式研究的重要实践，是践行“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”建设思路的必然途径，是全面履行国网公司标准配送式智能变电站建设要求的必然要求，是全面推行“两型一化”变电站建设导则和“三通一标”建设标准的必然选择，是全面提升电网建设安全质量和工艺水平的必然举措。zz公司以袍南变作为国网公司唯一220kV标准配送式试点工程为契机，以点带面、团结协作、奋力争先，推动电网建设模式向集约、高效、智能、环保发展。

二、主要做法

通过积极实践国网公司“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”建设模式（见图1），与工业化一脉相承，激活电网建设的创新思维，使智能变电站实现集成创新。

图1 “标准化设计、工厂化加工、装配式建设”建设模式

（一）深化标准化设计，实现技术创新

1.全面应用通用设计、通用设备，实现设计标准化。施工图全面落实施工要点、工艺标准、观感质量等，引导智能变电站模块化建设设计标准形成（见图2）。根据变电站建筑物结构形式、装配形式、材料选择等，统筹考虑zz地区环境条件，形成装配式建筑物专项研究报告（见图3）。

图2 通用设计、通用设备、通用造价管理流程图

图3 建设部主持编制《装配式建筑物专项研究报告》

2.积极应用新技术，开展设计创新。采用预制光缆、预制电缆，实现二次接线标准化和“即插即用”；深化智能技术，实现顺序控制、智能告警等高级应用功能；建、构筑物采用装配式结构，实现预制构件标准化。

（二）强化工厂化加工，实现集成创新

1.合理选择预制材料与构件

装配式变电站上部结构都由工厂制作,运到现场装配。全站建筑物预制率达到90%以上；全站构架、设备支架、围墙、防火墙等构筑物预制率达到95%以上。同时注重材料节能环保，大量减少用电、用水，大幅降低施工污水、建筑垃圾及噪音量。

2.合理选择预制厂家及建设队伍

（1）从厂家生产能力、新产品研发能力、成本控制能力“三位一体”考量厂家的综合能力（见图4）。

图4 “三位一体”选择预制构件制造厂家

（2）重视参建单位合同履约管理。依法合规选择参建队伍，注重监理与施工队伍合同履约评价（见图5），

系统进行在建工程评价及投

产后综合评价，并将评价结果与工程结算挂钩。

图5 建设部开展对工程监理与施工项目部履约评价

3.探索实现电气设备的预制模式

（1）通过“设备厂家集成”实现设备预制。通过预制舱二次组合设备实现整套二次设备由厂家集成、工厂化加工，采用预制光、电缆，实现快捷、标准的二次控制电缆连接，减少现场电缆接线工作量。

（2）借鉴航空插头优点，体积小、密度高、高可靠、长寿命、快速插拔，研发实现二次组合设备接口“即插即用”。

（三）推进装配式建设，实现工艺创新

1.建筑物的装配式施工。主体构件均在工厂完成加工，运抵现场用汽车式起重机进行吊装，现场安装用工及工期大幅缩短。

2.设备安装的装配式施工。采用“一次设备本体+传感器+智能组件”方案实现一次设备就地测量、控制、保护、状态监测等智能化功能；利用二次设备集成于预制舱中，现场整体安装；工厂集成联调缩短周期，改善调试环境。

三、特色亮点

1.首创“首例试点”制度，规范施工工艺流程。根据装配式结构的特点，单项工程施工时将首个项目作为实体样板，经各方评价满意后方可开始整体施工，诠释 “样板先行，一次成优”的理念。

2.首创“技术监督融入工厂验收”制度，把关设备质量。根据设备高度集成、工厂加工实际，实行“技术监督融入出厂验收”制度，落实基建阶段技术监督，强化设备制造关键工序质量把关，重点抽查质量问题突出的GIS等关键产品，提高设备抽检覆盖面和针对性。

（2）GIS设备场地采用地面电缆槽盒系统（见图8），主沟采用专利技术设计“带标示系统的暗藏电缆沟”（见图9）,有效提升盖板整体耐久性，促进智能变简洁化发展。

图8 地面电缆槽盒系统 图9 带标示系统的暗藏电缆沟 （3）GIS设备基础创新采用筏板结合支墩的通用基础（见图10），施工便捷，能适应不同 GIS厂家对设备基础的要求，提高结构通用性。

图10 筏板结合支墩的通用基础

四、具体案例

zz公司通过220千伏袍南变电站作为国网公司标准配送式智能变

电站试点工程的建设管理，取得各项效益展示：围墙内占地面积减少11%，建筑面积减少17%，总建设周期缩短70%，LCC寿命周期成本减少5.8%（见表2）。

表2 zz公司220千伏袍南变电站效益成果

1.建筑物全面装配化。建筑物的钢框架和墙板均在工厂完成加工制作，运抵现场后用汽车式起重机进行吊装，劳动力精简约200个工日（见图11、表3），机械化程度提高约200%（见图12、表4）。

图11 劳动力配置比较直方图（单位：工日） 表3 劳动力配置比较（单位：工日）

图12 施工机械配置比较直方图（单位：台班） 表4 施工机械配置比较直方图（单位：台班）

2.预制舱的装配式施工。预制舱及舱内设备总重约17t，现场使用75t汽车吊就位，安装周期仅需0.5天。110kV、220kV二次设备预制舱内合计安装20面屏，如按常规站安装，屏柜卸车需1天，25t汽车吊1台，就位需2天，屏间电缆敷设、二次接线需5天（见图13）。因此采用预制舱整体安装提升现场安装效率。

图13 预制舱与常规站安装机械、人工、工期方面比较直方图 3.设备安装的装配式施工。GIS厂家整合智能组件柜，厂内接线、调试，与本体一体化运输、吊装；全站监控、保护等二次设备按电压等级创新采用两个预制舱组合设备，也在工厂内集成、调试；全站预制光缆和控制电缆的使用率分别达到100%和80%，实现“即插即用”的标准化连接，无光缆熔接工作(见表5)，整体工作量大幅减少（见表6）。

表5 采用预制光缆工程与常规工程工作量比较

表6 采用预制光缆工程与常规工程工期与人工比较

4.调试工作的装配式施工。通过工厂集成联调，投入调试人员仅6人，经过半个月的详细测试，1个月完成系统集成、IED装置功能测试、GOOSE测试、间隔层联闭锁验证、自动化系统联调等主要工作。

五、实践效果

通过智能变电站模块化建设模式的实践，推动了“大建设”体系的高效运转，进一步落实国网公司全面推行“资源节约型、环境友好型、工业化（简称“两型一化”）”变电站的建设工作，进一步提升电网建设水平、提高电网建设效益，实现电网建设与国民经济及社会发展相适应。

首先，通过智能变电站模块化建设全过程管理，zz公司全面掌握智能变电站模块化建设的关键技术，包含系统高度集成、结构布局合理、设备先进适用、经济节能环保、支持调控一体等，同时全面梳理各电压等级工程施工中存在的质量问题，从材料构配件的工厂化制作入手，逐步减少、可控人为质量因素的影响，全面提升电网工程施工质量。

其次，通过模块化建设模式的创新，很好地解决了传统建设模式存在的占地大、施工工序复杂、施工周期长、现场湿作业多、环境污染严重等弊端，使得劳动力资源利用率获得大幅提升，同时加强装备集约化，提升电网建设机械化水平，并使构件形成规模化生产，有效控制电网建设成本，达到全方位、全过程地节约资源，保护生态环境，实现绿色施工。

再次，通过科技创新，在以用为先、简洁适用、创新优化的理念指导下，以工业化为导向，使变电站具备科技含量高、资源消耗低。