变电站的模块化建设探讨

　　摘要：从近年来电力设备技术的发展趋势看来，变电站建设正向工厂预制式模块化发展，简单的现场组装式变电站形式越来越受到用户的青睐。本文介绍了变电站模块化的基本方式和技术特点，提出了各模块的发展方向；最后通过市场调查对变电站模块化的目前市场状况进行了整理，并对未来市场情况作了相应预测。
　　关键词：模块化变电站；新模式；比较；技术特点
　　1、模块化变电站概述
　　模块化变电站提出了一种变电站建设的新模式，它是将变电站划分为高压开关、主变压器、中压开关、综合自动化、中压配套设备五个功能模块。
　　1）高压开关功能模块为进出线采用拔插式电缆接头连接的气体绝缘封闭式组合电器；
　　2）主变压器模块的变压器高压进线采用拔插式电缆接头结构，中压出线采用多股电缆或全绝缘封闭母线桥架方式；
　　3）中压开关模块内采用一体化预装式开关室；
　　4）综合自动化模块采用一体化预装式控制室；
　　5）中压配套装置模块包括无功补偿装置、接地变压器、消弧线圈等配套设备。
　　6）中压开关柜、综合自动化、中压配套设备等模块中的主要设备均安装在非金属箱体。
　　2、变电站模块化技术的特点分析
　　2.1进线模块
　　各种封闭式组合电器可以作为进线模块的基础，如果进出线采用工厂预制的整体式电缆套管及可插拔式电缆插接头将更能体现模块化的特点，可更方便于安装及运行中的维护。
　　35kV电压等级较少有户外型封闭式组合电器产品，制约了35kV全模块化变电站的发展。目前35kV模块化变电站的进线模块主要采用拼装式，即将户内开关柜或气体绝缘封闭式开关柜拼装到一个预制的箱体内，箱体采用覆铝锌板等双层金属材料或金邦板等非金属材料，中间填充隔热材料，由于箱体的防潮、隔热、防凝露等效果不够好，需要附加空调、温控和强迫通风装置。
　　2.2变压器模块
　　变压器模块需要对常规变压器的进出线端子进行改进，一次侧采用可拔插的电缆附件或油气套管与进线模块相连。二次侧可以考虑电缆或架空两种出线方式，但需要考虑绝缘封闭的要求。
　　2.3出线模块
　　近几年来，出线模块开始采用以永磁机构真空开关为基础的紧凑型开关柜，由于体积小、重量轻、维护少、吊装和运输方便等优点，提高了这种模式的可行性，已大量应用在35kV变电站；随着永磁开关参数的提升，这种模块已扩大应用到66kV和110kV变电站。另一种模式是户外共箱式，将开关设备装在充气箱体内，电缆接头作为进出线连接，并兼隔离断口功能，外边再加防护壳体。这种模式专为户外电力设备设计，结构紧凑，体积小，维护少，布局简捷，使变电站的建设和运行更加简化，工厂化特点更加突出。其实现的技术关键点有两个，一是开关设备免维护，二是大电流参数的电缆接头。
　　2.4综合自动化模块
　　综合自动化模块主要包括保护屏、交直流屏、电度表屏、通讯屏等后台部分，都是常规变电站的标准设备，目前没有新的突破。小容量变电站的综合自动化也可与出线模块合并为一个模块。
　　2.5无功补偿及消弧线圈模块
　　无功补偿和消弧线圈可以敞开式布置加顶罩，也可采用户内设备安装在箱体内，目前也没有适用的新概念。小容量变电站也可与出线模块合并为一个模块。
　　3、模块化变电站与户内GIS站技术经济比较
　　下面我们选取贵州电网公司标准化设计中的“G2-3B10-GN类型
　　方案”（户内GIS站）作为比较对象。模块化站方案为GIS户外布置。
　　3.1各子模块与G2方案相应配电装置的比较
　　（1）110kV配电装置的比较
　　      　
　　（2）主变压器系统的比较
             
　　（3）10kV配电装置的比较
             
　　（4）综合自动化系统的比较
　　       　　
　　（5）其它配套设施的比较
　　
　　       　　
　　3.2模块化变电站与G2方案全站技术经济比较
             
　　
　　3.3比较结果综述
　　1）模块化变电站占地面积比G2方案小327平方米，更加节省土地资源。
　　2）在模块化变电站方案一中，除了警卫室，没有任何永久性建筑，站内建筑面积比G2方案少了2258平方米，建筑工程费少了578万元。在模块化变电站方案二中，有GIS室和警卫室两座永久性建筑，比方案建筑面积增加了266平方米，建筑工程费增加126万元。
　　3）模块化变电站的设备购置费比G2方案的设备购置费多643万元，设备费的差别主要来自10kV配电装置、10kV电容器组、控制及直流系统。
　　4）从总体投资上看，模块化变电站方案一比G2方案高145万元，但现场安装及试验的工作量大幅减少，施工周期缩短至少4个月。同时，全绝缘、全屏蔽的设计，使站内没有了裸露的带电部分，减少了安全隐患。
　　5）从投资回报上看，预测模块化变电站第一年增售电量收入为748万元，平均每月增售电量收入为62.4万元，模块化变电站方案一至少提前4个月投运，增售电量收入为250万元。提前投运增售收入比增加的投资多出了105万元。
　　4、结束语
　　综合以上分析，模块化变电站总体投资比户内GIS站略高，设备购置费高于户内GIS站，建筑工程费低于户内GIS站，将原来花在修建筑物上的钱花在设备投资上，说明模块化变电站建设模式的整体技术经济优势是十分明显的。模块化变电站建设模式加快了变电站的建设进度，提前投运带来的售电收入增加，完全可以弥补增加的投资。同时，模块化变电站建设模式提高了工作效率，减少了安全隐患。因此，模块化变电站建设的模式是可行的。