0 引言

模块化智能变电站是一种新的智能变电站建设模式，具有标准化设计、模块化组合、工厂化生产、集约化施工的特点，能全面提升电网工程的设计、建设和管理水平。模块化智能变电站遵循可靠性、先进性、经济性、适用性、统一性和灵活性协调统一的原则，可大大提高变电站建设效率，实现初步设计、设备采购、施工图设计、土建施工、安装调试、生产运行等环节的有效衔接。本文介绍了沈荡110 kV变电站设计与建设中采用的装配式建构筑物、模块化电气二次设备、预制式光/电缆等关键技术。与传统建设方案相比，可缩短建设周期、降低人工成本，模块化智能变电站建设模式具有推广应用价值。

1 沈荡110 kV变电站工程概况

沈荡110 kV变电站位于海盐县沈荡镇，随着沈荡镇“两新”工程中新市镇建设与发展，以及工业园区负荷的发展，用电需求与日俱增。如果采用原A3-3半户内方案，则需要现场建房，建设周期较长，成本较高。为了尽快缓解供电紧张状况，根据国网基建部《国网基建部关于印发深化110（66）kV智能变电站模块化建设工作启动会议纪要的通知》的要求，将沈荡110 kV变电站工程作为国网公司110（66）kV智能变电站模块化建设试点工程之一，同时也是浙江省首个110 kV智能变电站模块化试点工程。

1.1 工程规模

变电站远期规模设计为：3台50 MVA主变压器，电压变比110 kV/10.5 kV；110 kV进线3回，主接线采用内桥+线变组接线形式；10 kV出线36回，主接线采用单母四分段接线；10 kV无功补偿电容器组6组，容量为3×（3600+4800）kvar；10 kV接地变压器消弧线圈装置3套，接地变压器容量700 kVA，消弧线圈容量630 kVA。

变电站本期规模设计为：2台50 MVA主变压器，电压变比110 kV/10.5 kV；110 kV进线2回，主接线采用内桥接线形式；10 kV出线24回，主接线采用单母分段接线；10 kV无功补偿电容器组4组，容量为2×（3600+4800）kvar；10 kV接地变压器消弧线圈装置2套，接地变压器容量700 kVA，消弧线圈容量630 kVA。

1.2 电气主接线

远期规划110 kV进线3回，采用内桥+线变组接线；本期设计110 kV进线2回，采用完整内桥接线。

远期规划10 kV出线36回，采用单母线分段接线；本期设计10 kV出线24回，采用单母线分段接线。

1.3 电气总平面布置

变电站采用半户内布置方案，全站布置1幢单层装配式配电装置楼，楼内布置有10 kV配电装置室、10 kV电容器室、110 kV GIS室、二次设备室等，主变压器户外布置。变电站内道路采用U形设计，设置2个入口，均布置在站区西侧，配电装置楼周围设消防道路，并与进站道路相连。取消电缆层，电缆敷设采用电缆沟，110 kV由西北侧电缆进线，10 kV由东侧电缆出线。变电站围墙内占地面积3168 m²，建筑面积795 m2。变电站总平面布置如图 1所示。

2 模块化智能变电站关键技术应用 2.1 采用装配式建构筑物

沈荡变电站采用装配式建筑物、装配式围墙、装配式防火墙、成品混凝土基础、模块化通用基础等模块化建构筑物，建筑结构轻型化，工厂预制式，利用现场快速拼装工艺，变施工串联流程为并联流程^[1]，缩短变电站建设工期，使工程建设实现模块化、精细化。

2.1.1 装配式建筑物

单层配电装置楼结构类型采用装配式钢框架结构，如图 2所示。钢结构框架的梁、柱统一采用热轧H型钢，钢框架柱下设置混凝土短柱，两者采用预埋地脚螺栓连接，屋面为以压型钢板为底模板的轻骨料混凝土现浇屋面，工厂加工，现场组装，大大减少现场湿作业。计算模型为柱脚刚接、梁柱刚接、梁梁铰接，屋面板按弹性板计算，楼板铺设方向设置为单向板。外墙采用AS装配式外墙板，板宽1 m，外立面选用平板和条纹板；装配式内墙面采用石膏板封修，内墙结构如图 3所示，中间填充保温岩棉；内外墙间空隙作为水、电等管线通道。

2.1.2 装配式围墙

装配式围墙由水泥混凝土预制立柱、预制柱帽、AS墙板、AS压顶组成。采用承插式预制柱基础，工厂化生产预制柱及轻质AS墙板，将预制的条状壁板插入预制柱的侧面凹槽内，围墙板与凹槽的缝隙采用专用封堵材料处理，如图 4所示。柱基础采用现浇杯口独立基础，安装便捷，无需二次涂刷及维护，清水色格调。

2.1.3 装配式防火墙

主变压器防火墙采用清水混凝土柱+装配式墙板形式，如图 5所示。清水混凝土柱采用现浇混凝土，钢模板，一次浇捣完毕，不允许有施工缝；墙体外侧采用2块80 mm厚水泥基防火墙外挂板，中间填充岩棉，耐火时间大于3 h，满足防火墙要求。

2.1.4 成品混凝土基础

路灯基础、窨井盖板等均采用新型材料和成品工艺，牢固可靠，外形美观，且产品模块化，便于运输，简单可靠，能重复使用，符合国家节能减排的要求，节省大量模板作业，改善施工条件，提高劳动生产率，加快施工进度。

2.1.5 模块化通用基础

采用通用型主变基础，对常规主变基础进行模块化设计，减少主变基础受电气设备的制约；统一站内构支架基础模数和标准，减少现场基础规格，便于控制施工进度、控制施工质量、提高整体施工效率。

通过以上措施，沈荡变电站实现了模块化设计、工厂化加工、装配式建设，大大减少现场湿作业，提高机械化施工应用范围，同时减少现场劳动力投入，缩短建设施工周期，降低现场施工安全风险，提高了工程建设质量、工艺水平。

2.2 电气二次设备模块化

传统变电站电气二次设备现场接线、调试工作量较大，制约工程的建设周期^[2-3]。模块化智能变电站将电气二次设备模块化，实现工厂内规模生产、集成调试、模块化配送，有效减少现场安装、接线、调试工作，提高建设质量、效率，缩短工程建设周期。沈荡变电站电气二次设备按照功能进行如下模块设置。

（1）站控层设备模块：包括监控系统站控层设备、调度数据网络设备、二次系统安全防护设备等。

（2）主变压器间隔层设备模块：包括主变压器保护装置、主变压器测控装置、电能表等。

（3）110 kV间隔设备模块：包括110 kV线路保护测控集成装置、110 kV母线保护、电能表、110 kV公用测控装置与交换机等。

（4）通信设备模块：包括光纤系统通信设备、站内通信设备等。

（5）一体化电源系统模块：包括站用交流电源、直流电源、交流不间断电源（UPS）、直流变换电源、蓄电池等。

（6）其他公用设备模块：包括公用测控装置、时钟同步系统、电能量计量系统、故障录波装置、网络记录分析装置、辅助控制系统、火灾报警系统等。

沈荡变电站二次设备模块采用预制式智能控制柜布置方式。将站控层设备模块、主变压器间隔层设备模块、通信设备模块、一体化电源系统模块与公用设备模块等布置于装配式建筑内的二次设备室；110 kV间隔层及过程层设备按间隔配置，就地下放于预制式智能控制柜内。

2.3 光缆、电缆采用预制式

智能变电站电气二次系统现场接线较复杂、施工及调试工作量大，为优化二次回路接线，沈荡变电站电气一次设备与二次设备连接采用预制电缆，二次设备之间采用预制光缆标准化连接，减少了现场接线、调试工作量，提高了建设工艺质量和效率^[4]。

变电站主变压器、GIS本体与智能控制柜之间的二次控制电缆，采用预制电缆连接。全站采用预制光缆，取消柜内光纤配线架，二次设备室屏柜间光缆接线全部由集成商在工厂内完成，现场无需大量接线。1号和2号主变压器保护屏内各配置1套集中光配箱，用于二次设备室内二次设备、二次设备室外部的集中连接和部分小室间光缆的转接，集中光配箱内部分成多个二次接线模块与外部集中接线，有序梳理光缆的接入与导出，实现功能模块与外部二次接线的即插即用。

通过光缆优化整合，与常规110-A3-3变电站设计方案相比，现场敷设的光缆长度由5000 m缩减为1400 m，3000 m光缆转为厂供，现场敷设施工量减少了50%以上，如表 1所示。减小了电缆沟截面及占地，从而提高智能变电站建设效率并降低了工程造价。

2.4 主变压器低压侧引线采用预制式全绝缘管母线

由于主变压器低压侧额定电流较大，传统的矩形母线在技术和结构上都很难满足发热和电动力的要求，矩形母线通常使用热缩套来实现绝缘，而热缩套存在容易发热老化的问题。且矩形母线现场安装较繁琐，安装施工不方便，安装周期较长，人工成本较高。同时矩形母线还存在运行安全风险的问题，容易由于小动物造成相间短路引起主变压器跳闸事故。

固体全绝缘管母线有载流量大、集肤效应低、功率损失小等优点，且采用工厂预制式加工、现场直接安装的方式。因此，本站在主变压器低压侧引线采用预制式全绝缘管母线，如图 6所示，实现了主变压器低压侧导体全绝缘化，外形美观，安装方便，运行可靠性高，并可节约人力成本、提高工艺水平、有效缩短施工周期。

3 结语

沈荡110 kV变电站改变了传统变电站布置、设计及施工模式，通过采用装配式建构筑物、模块化二次设备、预制式光/电缆等关键技术，减少了现场施工的工作量，使站内结构更紧凑。与原A3-3方案相比，工程建筑面积减少44%、变电站的建造工期缩短1/3，有效提高了智能变电站的建设效率，降低了工程造价，取得了良好的效益^[5-6]。因此，模块化智能变电站建设模式具有推广应用价值。