试论基于模块化结构的500kV智能变电站二次系统设计

试论基于模块化结构的 500kV智能变电站二次系统设计

刘学文

四川蜀能电力有限公司高新分公司 四川成都 610094

摘 要：随着电力需求量的逐渐提高，变电站的智能化水平也要不断提高，才能高效地进行电能的传输和调度。因此，要加快500kv智能变电站的二次系统的模块化设计，尽量弥补现今预制舱模式二次系统建设的不足，优化二次设备舱的布置，实现二次系统的模块化设计，从而提高二次系统施工效率，节省建设资金，还能提高变电站的智能化水平。

关键词：模块化结构；500kV智能变电站；二次系统设计

民生能源的重要组成部分就是电力能源，随着我国社会水平的提高，人们对于电力能源的需求越来越大，这就要求电网为人民群众提供更稳定和更多的电力能源。智能变电站是电网的关键部分，肩负着电力能源转换、电力传输及配送的任务，还具备智能化调节电网运行的功能，可让电网能源的转换与控制变得智能化，从而为电网稳定、安全、经营化的运行提供支持^[1]。因此，智能变电站的建设非常重要，下面就模块化的500kv智能变电站二次系统设计做简要分析：

1. 模块化的500kv智能变电站建设中遇到的问题

当前，我国智能变电站的建设，开始尝试采用预制舱模式，朝着模块化结构智能变电站发展，但是需要解决以下问题：（1）依旧保留了二次设备屏柜，也就会有屏柜和舱体重复防护处理的问题。（2）二次设备依照间隔进行组屏，在屏柜内的空间，整体利用率不是很高，舱体的尺寸太大，浪费材料。（3）屏之间的连线比较多，且连接复杂，不能很好地控制生产周期和工艺。（4）二次设备舱的内部空间比较小，维护起来不是很方便。（5）温湿度的控制系统需要进一步的优化。（6）没能构成屏柜内部设备的模块式安装，也存在着终远期设备的改建和扩建难的问题，总体施工周期比较长。（7）舱内的工作环境需要优化，噪音大是严重问题。

2. 二次系统模块化的设计

在500kv智能变电站的二次系统设计中，想要实现模块，可应用以下技术：其一，预制式的二次设备舱，这是与传统模式变电站的区别，将二次小室取消，使用预制舱代替。其二，预制式的二次组合设备。在预制舱内部有预制式的二次组合设备，这些设备会在工厂内部进行接线与调试。其三，预制式的智能控制柜。运用智能设备，使得一次设备变得智能化。500kv的智能变电站不会单独应用智能控制柜，通常把智能组件进行集成，布置到汇控柜的内部。其四，预制的光缆或者电缆。通常分成两种模式，分支器型的预制光缆、连接器型的预制光缆。

2.1布置变电站内的二次设备舱

通常情况下，500kv的智能变电站原来形式的保护小室，需要用标准配送式二次设备舱进行替代，见图1，可于一次设备的原有孔隙位置布置二次设备舱。与原有继电保护小室做比较，此种预制舱的体积更小，节约站内的面积，也节约了部分光缆和电缆设施，更加合理地利用一次设备余下间隙。

2.2模块化二次设备舱

变电站内部布置预制式的二次设备舱，可构成模块化结构，舱内布置了双列屏柜，全部使用前接线、前开门的方式，其接口设置在了装置的前面，正常工作情况下，显示屏可以将插箱内的连接器、端子接线、板卡等等，需要检查这些零件时，可以将屏柜门打开，向上掀开面板即可，此时会露出内部的连接器、端子接线和板卡等等。舱内屏柜使用了前开门的结构，并不会设置后门，且屏柜的正面需面对舱内，而背面着靠着舱体。此种布置形式大大提高了舱内空间的利用效率。屏柜可在制作工厂中进行预装和接线，调试成功运到施工场地即可，仅需要在施工现场做外部接线的工作，现场施工量减少。预制舱的内部有着齐全辅助设施，通风、门禁、恒温、照明、通讯、视频、消防等方面的需求都能满足^[2]。

舱内设置了光纤转接柜，可同舱内二次装置之间以尾缆或者软装光缆的方式进行连接，还能同舱外装置之间使用多芯室的预制光缆进行连接。

2.3二次设备模块化组合及装配建筑

二次设备的模块化组合就是将二次设备组装为成套一体设备。热轧型钢作为底座，使用螺钉紧固和焊接的方式，连接为桁架结构，这就是支撑的部件。底座的作用包括固定机柜、支撑、接纳线缆、行线和接地功能等。安装机柜和完成接线之后，要将辅助框架安装到机柜外部，可以保护机柜并起到辅助固定的作用，避免运输和安装的过程中，机柜遭受外界的损坏，当设备就位之后，可以将辅助框架拆除。二次系统设备的模块化组合过程如下，制作底座、安装底座上的屏柜、完成内部电缆和尾缆以及网络线各部分的配线，将线路连接，进行调试。制作完成对外的光缆和电缆的航空插头；进行整体的吊装和运输，将其运至变电站的施工现场，安装就位^[3]。

2.4光缆或电缆的优化整合

预制光缆技术：此技术指在剥离了的光芯之上，不同任何零件安装连接器，运用可靠方法进行固定保护。此类型光缆不会出现熔接断点，能直接跳接或插接设备，减少繁多熔接工作，减少光路损耗，大大提升了系统通信的可靠程度。500kv的智能变电站二次系统模块化设计中，预制光缆代替了光缆熔接，实现了跨场地和跨方面的二次设备连接。

预制电缆技术：此技术引用航空插接件理念，进而实现了预制的电缆技术，并用在变电站二次系统设计中。在智能变电站中需要让电缆实现“即插即用”，才能更好地保证变电站建设。为此先要认真分析智能变电站的运行环境，研究航空插接件的特点，不断对预制式电缆技术进行完善，让其能达到智能变电站实际施工要求，先要明确出变电站运行时工艺参数，才能得到该技术的设计标准依据。应当从变电站特点出发，在机柜设计中，用航空插接件的布线思想进行电缆布线，并重新优化，此时可尝试以标准化机柜、固定设备、保护设备、收纳设备的方式，将施工时的无序状态和随意状态进行改变，从而实现预制电缆的“即插即用”。

结束语：

综上所述，在500kv的智能变电站的二次系统设计中，应当运用模块化思想，利用预制二次舱、二次组合设备等，节约二次系统建设时间和空间，提高变电站内的空间利用率，节约建设资金，也能提高二次系统建设水平。

参考文献：

[1]陈晨晨. 基于承德东500kV智能变电站设计方案的研究[J]. 通讯世界:下半月, 2015.

[2]杨道锦. 500kV智能变电站设计思路和建设模式[J]. 通讯世界, 2018, 000(001):185-187.

[3]顿凯, 吕泽鹏. 福瑞500kV智能变电站数字化技术的应用[J]. 现代工业经济和信息化, 2014, 4(014):93-94.