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1、专项03 组合式综合预制舱的应用摘 要本专项根据XX110kV变电站工程具体条件，结合新一代智能变电站示范工程试点站中预制舱和组合预制舱的使用状况，提出了组合式综合预制舱的概念。为贯彻国家电网公司的“原则化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工”的建设原则。在新一代智能变电站示范工程试点站中预制舱开始逐渐替代老式建筑物，采用预制舱可以有效缩短变电站土建施工周期，减少现场施工、调试的工作量，缩短投运时间。但是由于独立的舱体数量过多，导致变电站的土地运用率局限性。本次XX竞赛，我院分析、总结了过去在变电站的建设中预制舱设备使用状况，在预制舱的基本上提出了组合式综合预制舱的设想。组合式综合预制舱将
2、多种原则的、型预制舱拼接成一种可以容纳多种电压级别一次设备和二次及通信设备的综合性舱体。组合式综合预制舱的舱内可根据需要配备消防、安防、暖通、照明、通信等辅助设施，并在工厂内完毕有关配线、调试等工作。其内部环境满足变电站一、二次设备运营条件及变电站运营调试人员现场作业的规定。经论证，组合式综合预制舱合理的有效提高了变电站的土地运用率，进一步深化了“两型三新一化”的理念。目 录1 概述11.1 预制舱设备的发呈现状11.2 预制舱舱体的选型原则11.3 预制舱的分类22 预制舱和组合预制舱的基本状况22.1 预制舱的定义和尺寸22.2 组合预制舱的定义和尺寸32.3 预制舱及组合预制舱与老式建筑
3、物的对比43 新型组合式综合预制舱53.1 组合式综合预制舱设想的来源63.2 组合式综合预制舱的定义63.3 组合式综合预制舱的长处73.4 组合式综合预制舱与组合预制舱的对比93.5 小结104 组合式综合预制舱的论证104.1 组合式综合预制舱舱体构造的论证104.2 组合式综合预制舱舱体安装接口选择论证11 4.3 组合式综合预制舱舱内辅助设备的论证144.4 组合式综合预制舱交通运送的论证144.5 组合式综合预制舱舱内设备检修空间的论证155 结 论181 概述1.1 预制舱设备的发呈现状预制舱式组合设备在国外开展研究应用的时间较早，在20世纪80年代中期在美国就已经应用在整体模块
4、化的33kV变电站，在20世纪90年代在日本浮现的整体模块化的66kV变电站也应用了预制式设备舱应用。ABB公司推出的集装箱式电气小屋在中东国家中已经得到较大范畴的应用。在国内，35kV、10kV箱式变电站已在工程中得到广泛应用，集装箱式SVG设备、集装式直流熔冰设备、集装式光伏逆变器等中也应用广泛。国家电网公司开展了新一代智能变电站示范工程建设，提出“原则化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工”的建设原则。按此原则，在新一代智能化变电站中，几乎看不到任何建筑物，取而代之的是预制舱式组合设备。在国家电网公司的新一代智能变电站示范工程中重庆大石220kV变电站和湖北将来城110kV变电站为A
5、IS变电站，均采用了预制舱式组合设备。新一代智能变电站的建设，对于预制舱式组合设备的应用积累了珍贵的经验，积极引导国内设备制造公司开展设备研制和技术创新。1.2 预制舱舱体的选型原则（1)外形设计美观大方，与外部环境相协调。如集装箱外表尽量简洁，空调、换气口等部件的尺寸、位置设计合理，集装箱色彩选择与周边变压器、高压开关设备颜色和谐。（2)舱体箱尺寸选择上要兼顾设备运检规定、平面布置规定以及运送规定。（3)减少预制舱外部接线，设计统一接口。（4)屏位布置合理，尽量扩大运营检修通道空间。（5)最大化工厂安装调试，减少现场工作量。预制舱内设备安装、接线等工作尽量在工厂完毕，现场仅开展预制舱与外部设
6、备的连接工作。1.3 预制舱的分类目前，电力工程中预制舱式组合设备根据舱体数量的不同重要分为两种：预制舱和组合式预制舱。2 预制舱和组合预制舱的基本状况2.1 预制舱的定义和尺寸2.1.1 预制舱的定义预制舱由舱体及内部一、二次组合设备、舱体辅助设施、设备屏柜(或机架)等构成，舱内可根据需要配备消防、安防、暖通、照明、通信等辅助设施，并在工厂内完毕有关配线、调试等工作，并作为一种整体运送至工程现场。其内部环境满足变电站一、二次设备运营条件及变电站运营调试人员现场作业的规定。2.1.2 预制舱的尺寸根据配送式智能变电站建设的规定，结合超限运送车辆行驶公路管理规定。预制舱重要分为型、型和型。型预制
7、舱：外部尺寸620028003133(mm)型预制舱：外部尺寸920028003133(mm)型预制舱：外部尺寸1220028003133(mm)图2.1-1、2.1-2分别为一次设备预制舱和二次设备预制舱：图2.1-1 一次设备预制舱（型预制舱）图2.1-2 二次设备预制舱（型预制舱）2.2 组合预制舱的定义和尺寸2.2.1 组合预制舱的定义结合实际工程需求，由预制舱衍生出组合预制舱。组合预制舱由2个同型号的预制舱拼接而成，舱体内部和外部规定同预制舱。2.2.2 组合预制舱的尺寸型组合预制舱：外部尺寸620056003133(mm)型组合预制舱：外部尺寸920056003133(mm)型组合
8、预制舱：外部尺寸1220056003133(mm)（运送时，需将拼接好的组合预制舱拆提成两个独立的预制舱运送至现场，在现场再次拼接）图2.2-1、2.2-2分别为一次设备组合预制舱和二次设备组合预制舱：图2.2-1 一次设备组合预制舱（两个型预制舱拼接而成） 图2.2-2 二次设备组合预制舱（两个型预制舱拼接而成）2.3 预制舱及组合预制舱与老式建筑物的对比2.3.1 预制舱及组合预制舱较老式建筑物的长处：（1）大幅减少现场湿作业，缩短变电站土建施工周期。（2）一、二次设备一体化设计，一体化调试。设备模块化设计、工厂化定制和现场组合化拼装，实现“即装即用”，大副减少现场施工、调试的工作量，缩短
9、投运时间。2.3.2 预制舱及组合预制舱较老式建筑物的缺陷：空间运用率局限性。以国网新一代智能变电站示范工程中的某110kV变电站为例，如图2.3-1所示：图2.3-1 国网新一代智能变电站示范工程某110kV变电站实际效果图该变电站主变下方共12个电气设备（组合预制舱视为电气设备，不视为建筑物）：组合预制舱3个，电容器成套装置6套，户外箱式消弧线圈3台。为了保证各个设备的运营、维护空间，12个电气设备互相之间均留有过人、过检修设备的小道。导致变电站长、宽方向各增长了约10米和2米。新一代智能变电站的建设过程中，一方面应积极响应“原则化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工”的建设理念。另一
10、方面，在土地资源日益紧缺的今天，我们更应提高变电站的紧凑化限度，提高土地的运用率。3 新型组合式综合预制舱3.1 组合式综合预制舱设想的来源预制舱及组合预制舱的工程应用，响应了国家电网公司提出的“原则化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工”的建设原则。因此在新一代智能化变电站中，老式建筑物基本被预制舱式组合设备所取代。但是变电站的紧凑性都会打折扣，土地运用率难以合理。钢构造建筑物现场湿作业量小，土建施工工期短，在预制舱出目前变电站之前，已在多种变电站试点使用。如今，钢构造建筑在预制舱“原则化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工”的优势面前基本淡出了电力工程的建设。钢构造建筑与变电站建设
11、的结合虽然短暂，但是留下了不少的经验。本次XX竞赛，我院在分析、总结了过去在变电站的建设中预制舱设备和钢构造建筑的使用状况，提出了组合式综合预制舱的设想。3.2 组合式综合预制舱的定义组合式综合预制舱是指：通过合理的组合，将多种原则的、型预制舱拼接成一种可以容纳多种电压级别一次设备和二次及通信设备的综合性舱体。组合式综合预制舱的舱内可根据需要配备消防、安防、暖通、照明、通信等辅助设施，并在工厂内完毕有关配线、调试等工作。其内部环境满足变电站一、二次设备运营条件及变电站运营调试人员现场作业的规定。图3.2-1 XX变组合式综合预制舱效果图3.3 组合式综合预制舱的长处图3.3-2 XX变组合式综
12、合预制舱平面布置图如图3.3-2所示，组合式综合预制舱把预制舱的长处和钢构造建筑及老式建筑物的长处相结合，在保证“原则化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工”等建设原则的状况下，提高了变电站的紧凑度，有效提高了土地运用率。XX变组合式综合预制舱内部分为二次室、35kV/10kV室和电容器室。其中二次室由2个2.8m6.2m的型预制舱拼接而成，35kV/10kV室由4个2.8m9.2的型预制舱拼接而成，电容器室由2个2.8m6.2m的型预制舱拼接而成。整个组合式综合预制舱轮廓尺寸为30.8m5.6m。图3.3-3为XX110kV变电站电气总平面布置图：图3.3-3 XX110kV变电站电气总
13、平面布置图如图3.3-3所示，组合式综合预制舱的使用，结合本站对110kV配电装置部分及站内道路的优化，使得XX变整站宽度由可研（见图3.3-4）的61.2米优化为33米，宽度减少了62%。图3.3-4 XX110kV变电站可研电气总平面布置图3.4 组合式综合预制舱与组合预制舱的对比本工程在组合式综合预制舱内一、二次设备的数量和尺寸不变的前提下，采用组合预制舱的方案做对比，由于要保存各组合预制舱之间的运维空间，导致变电站宽度由33米增至42米，宽度增长了27%。图3.4-1为XX110kV变电站采用组合预制舱的布置图：图3.4-1 一、二次设备采用组合预制舱的布置图3.5 小结采用组合式综合
14、预制舱一方面可以积极响应“原则化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工”的建设理念。另一方面能大幅提高土地使用率。进一步深化了“两型三新一化 ”的理念。4 组合式综合预制舱的论证4.1 组合式综合预制舱舱体构造的论证为保证整体牢固度,运用专业的仿真分析软件,对舱体抗震、抗 风、吊装等多种工况做了仿真分析,保证舱体构造安全可靠。1）底座：采用田字型或井型网格构造,并考虑屏柜电缆孔位置进行调节，满焊连接并在每个网格四周与3mm厚钢板断续焊连接成整体。2）墙体:立柱与横檀条构成矩阵用拉杆连成整体,再用角铁斜撑构成三角构造加强。3）屋顶:横檀条与顶部横梁三面焊接后用M16拉杆连接成一片,提高整体牢固
15、度。4.2 组合式综合预制舱舱体安装接口选择论证单个预制舱自工厂完毕组装调试后运抵变电站进行就位安装，对于舱体与变电站内土建基本接口可采用如下三种方式。4.2.1 平板式伐形基本平板式伐形基本是将场地平整并碾压密实后浇筑钢筋混凝土平板，这一平板作为建筑物或设备基本。此种接口详见图10。此种方式设备舱基本设计、施工不受设备承重点分布影响，安装就位较为便捷，但由于舱体底板与混凝土平板直接接触，不利于平板潮气散发，舱体底板受潮较为严重且难于巡视、维修。4.2.2 条形基本根据条形基本布置方式，可分为纵向条形基本和横向条形基本两种，现分述如下。4.2.3 纵向条形基本纵向条形基本为沿舱体长方向平行设立两条基本，舱体搁置于基本之上，详见图11。此种方式避免了舱体底
