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【摘 要】本文主要介绍了预制舱式二次组合设备，重点研究了预制舱式二次组合设备舱体结构型式及预制舱二次设备设置，并提出了220kV智能变电站的预制舱配置方案。
【关键词】智能变电站；预制舱式；二次组合设备
1引言
预制舱式二次组合设备由舱体、二次设备、暖通、照明、消防、安防、图像等设备构成，舱内所有设备均在工厂内完成相关接线及调试工作，并作为一个整体运输至工程现场。预制舱单舱体采用标准集装箱式构造，可由1个或多个单舱体拼接而成，其环境满足变电站二次设备运行条件及变电站运行调试人员现场作业的要求。
开展预制舱式二次组合设备研究，可达到减少资源消耗和土地占用、提高工作效率、降低建设和运营成本、保护生态环境的目的。
2预制舱式二次组合设备舱体结构型式研究
2.1预制舱舱体尺寸的选取
目前二次系统的屏柜尺寸均为2260mm×800mm×600mm（高×宽×深），根据二次系统的要求及结合《超限运输车辆行驶公路管理规定》，预制舱式二次组合设备舱体横向尺寸不宜超过2500mm，长度不宜超过13000mm。为方便厂家采购、流通和周转，预制舱应选取行业中通用的标准加高型集装箱，常用的为20尺（国标：1CC）、30尺（国标：1BBB）和40尺（国标：1AAA）预制舱。
2.2预制舱整体结构型式
（1）预制舱舱体结构应保持预制舱标准结构的完整性，并有保温隔热夹层。
（2）预制舱端面采用标准双开门，作为设备输入通道。舱体骨架为焊接式，箱体在起吊、运输和安装时不应变形或损坏。门上设有雨檐。门、窗和通风口应设防尘、防小动物进入和防渗、漏雨水措施。
（3）集成舱顶部采用斜顶设计，倾斜角度为不小于3度，可以预防积水和积雪，同时舱顶为双层结构，可以减少阳光照射影响。
2.3预制舱材料选择
2.3.1箱体材料选择
标准集装箱因结构可靠、成熟，便于运输等特点，适合作为变电站预制舱式二次组合设备的舱体。材料选择方面建议采用冷钆钢材料加负极防腐措施，即金属与负极相连，做阴极。阴极得到电子，发生还原反应。金属单质本身不能得到电子，本身不反应，不会被腐蚀。
2.3.2保温隔热材料选择
由于舱体置于户外，为节约能量、隔热保温，舱壁夹层附着保温材料（如岩棉等），材料的防火性能应不低于V2级。
2.4预制舱内部屏柜布置
2.4.1预制舱内部屏柜尺寸选择
预制舱内仍采用普通的二次屏柜，考虑到智能变电站二次柜内端子排仅剩少量电源及告警端子排，可改为横排端子或航空插头的方式，预制舱内的二次柜体可改为2260mm*600mm*600mm的尺寸。
2.4.2预制舱内单列屏柜布置方案
预制舱内采用2260mm×600mm×600mm的柜体后，舱内二次屏柜采用并柜联接，屏后距离650mm作为维护通道，屏前距离约1100mm作为调试、操作及办公空间。
二次屏柜柜后设置双开门，柜前设置单开门，考虑上必需的检修维护通道后，30尺集装箱可最大容纳8面屏柜，40尺集装箱最大容纳12面屏柜（采用宽600屏柜），该布置方案集装箱空间利用率较低。
2.4.3预制舱内双列屏柜布置方案
为提高预制舱内部空间的利用率，最大程度的减少集装箱的占地面积，预制舱内二次屏柜推荐采用双列靠墙布置，为解决屏背后接线问题，提出如下两种解决方案。
（1）装置改前接线
现在几乎所有厂家的二次装置的插件都是后插拔的，经与国内的主流二次设备厂家（如南瑞科技、南瑞继保、国电南自、北京四方等）沟通，目前所有厂家的硬件平台均是基于后接线方式而开发的，若要改成前接线的装置，需要开发新的硬件平台，研发周期长，改动工作量巨大短时间内无法完成；且插件改为前插拔，影响装置的屏蔽性能。
（2）采用双列外开门方式
屏柜采用单开门方式，采用普通柜体，柜体后面靠近预制舱侧壁，检修时打开舱体侧门进行维护。优点是可利用现有的保护测控装置，缺点是不利于防雨雪和风沙，所以在舱体运到现场时，需要给舱体加防雨侧壁和顶盖。现场维护时从防雨侧壁门进入舱体外壁，打开舱体侧门进行维护。
2.5电缆走线方案
2.5.1电缆采用顶部进线方式
顶部进线是在屏柜顶部与箱体之间架设走线托架，托架沿着箱体中间部位进行出线。
2.5.2电缆采用底部进线方式
底部走线是将连接区域移至每个屏柜内部的下方，在该部位安放标准大小的安装面板，其上按照光、电的芯数预先开置若干连接器安装孔，光电分离分开走线。
2.6预制舱舱体与外部设备即插即用接口
航空光/电连接器的体积小、可靠性高、寿命长、插拔速度快等优点可以满足智能变电站接口要求。为了满足多次插拔和可靠连接等要求，推荐选用预制光缆和预制电缆。
预制光缆是在剥离出的光芯上直接安装连接器，可以直接插接或跳接设备，在消除繁冗熔接工作量的同时，又降低光路损耗，提高了系统通信可靠性。电缆、以太网口、光口均采用标准化的集中式连接器，可实现现场零接线，大大减少了现场投运时的工作量。
3预制舱二次设备设置及布置方案
根据变电站规模及现场总平布置，预制式二次设备舱主要考虑以下原则：
（1）根据变电站特点和配电装置型式，预制式二次组合设备舱应尽可能布置在一次设备附近。
（2）当屏柜数量较少时可设置1面预制舱，屏体为单列布置方式；当屏柜数量较多时也可仅设置1面预制舱，但屏体需双列布置方式；也可采用多预制舱拼接布置。
（3）多集装箱拼接屏柜的二次设备尽可能布置在1面屏内，简化现场接线。
以某220kV智能变电站为例，规划主变3台，220kV电气主接线为双母线接线，出线规模6回；110kV电气主接线为双母线接线，出线规模12回。预制舱设置如下：
全站共设置四个40尺标准预制舱，舱内布置公用、一体化电源等屏柜。
预制舱内二次屏柜采用双列布置方案，采用双列外开门方式，屏柜采用单向开门的方式，具體方案如下：内柜采用普通屏柜，取消后门，机柜后部靠近舱体侧壁，后方敞开，维护时打开舱体侧门进行操作。
4结论
通过采用预制式二次组合设备，实现了厂家将所有二次设备集成，实现了工厂化的加工，大大减少了现有二次接线，减轻了设计、施工、安装、调试工作量，简化检修维护工作，大大缩短建设周期。随着智能电网的发展，预制舱式二次组合设备在智能变电站中的应用将越来越广泛。
参考文献：
[1]杨建军.智能变电站标准配送式建设研究（J）.江苏大学，2013.
[2]国家电网公司企业标准标准配送式智能变电站建设技术导则.北京：中国电力出版社，2013.
[3]郑瑞忠等.预制舱式二次组合设备布置方式探讨（J）.能源与环境，2014
【关键词】智能变电站；预制舱式；二次组合设备
1引言
预制舱式二次组合设备由舱体、二次设备、暖通、照明、消防、安防、图像等设备构成，舱内所有设备均在工厂内完成相关接线及调试工作，并作为一个整体运输至工程现场。预制舱单舱体采用标准集装箱式构造，可由1个或多个单舱体拼接而成，其环境满足变电站二次设备运行条件及变电站运行调试人员现场作业的要求。
开展预制舱式二次组合设备研究，可达到减少资源消耗和土地占用、提高工作效率、降低建设和运营成本、保护生态环境的目的。
2预制舱式二次组合设备舱体结构型式研究
2.1预制舱舱体尺寸的选取
目前二次系统的屏柜尺寸均为2260mm×800mm×600mm（高×宽×深），根据二次系统的要求及结合《超限运输车辆行驶公路管理规定》，预制舱式二次组合设备舱体横向尺寸不宜超过2500mm，长度不宜超过13000mm。为方便厂家采购、流通和周转，预制舱应选取行业中通用的标准加高型集装箱，常用的为20尺（国标：1CC）、30尺（国标：1BBB）和40尺（国标：1AAA）预制舱。
2.2预制舱整体结构型式
（1）预制舱舱体结构应保持预制舱标准结构的完整性，并有保温隔热夹层。
（2）预制舱端面采用标准双开门，作为设备输入通道。舱体骨架为焊接式，箱体在起吊、运输和安装时不应变形或损坏。门上设有雨檐。门、窗和通风口应设防尘、防小动物进入和防渗、漏雨水措施。
（3）集成舱顶部采用斜顶设计，倾斜角度为不小于3度，可以预防积水和积雪，同时舱顶为双层结构，可以减少阳光照射影响。
2.3预制舱材料选择
2.3.1箱体材料选择
标准集装箱因结构可靠、成熟，便于运输等特点，适合作为变电站预制舱式二次组合设备的舱体。材料选择方面建议采用冷钆钢材料加负极防腐措施，即金属与负极相连，做阴极。阴极得到电子，发生还原反应。金属单质本身不能得到电子，本身不反应，不会被腐蚀。
2.3.2保温隔热材料选择
由于舱体置于户外，为节约能量、隔热保温，舱壁夹层附着保温材料（如岩棉等），材料的防火性能应不低于V2级。
2.4预制舱内部屏柜布置
2.4.1预制舱内部屏柜尺寸选择
预制舱内仍采用普通的二次屏柜，考虑到智能变电站二次柜内端子排仅剩少量电源及告警端子排，可改为横排端子或航空插头的方式，预制舱内的二次柜体可改为2260mm*600mm*600mm的尺寸。
2.4.2预制舱内单列屏柜布置方案
预制舱内采用2260mm×600mm×600mm的柜体后，舱内二次屏柜采用并柜联接，屏后距离650mm作为维护通道，屏前距离约1100mm作为调试、操作及办公空间。
二次屏柜柜后设置双开门，柜前设置单开门，考虑上必需的检修维护通道后，30尺集装箱可最大容纳8面屏柜，40尺集装箱最大容纳12面屏柜（采用宽600屏柜），该布置方案集装箱空间利用率较低。
2.4.3预制舱内双列屏柜布置方案
为提高预制舱内部空间的利用率，最大程度的减少集装箱的占地面积，预制舱内二次屏柜推荐采用双列靠墙布置，为解决屏背后接线问题，提出如下两种解决方案。
（1）装置改前接线
现在几乎所有厂家的二次装置的插件都是后插拔的，经与国内的主流二次设备厂家（如南瑞科技、南瑞继保、国电南自、北京四方等）沟通，目前所有厂家的硬件平台均是基于后接线方式而开发的，若要改成前接线的装置，需要开发新的硬件平台，研发周期长，改动工作量巨大短时间内无法完成；且插件改为前插拔，影响装置的屏蔽性能。
（2）采用双列外开门方式
屏柜采用单开门方式，采用普通柜体，柜体后面靠近预制舱侧壁，检修时打开舱体侧门进行维护。优点是可利用现有的保护测控装置，缺点是不利于防雨雪和风沙，所以在舱体运到现场时，需要给舱体加防雨侧壁和顶盖。现场维护时从防雨侧壁门进入舱体外壁，打开舱体侧门进行维护。
2.5电缆走线方案
2.5.1电缆采用顶部进线方式
顶部进线是在屏柜顶部与箱体之间架设走线托架，托架沿着箱体中间部位进行出线。
2.5.2电缆采用底部进线方式
底部走线是将连接区域移至每个屏柜内部的下方，在该部位安放标准大小的安装面板，其上按照光、电的芯数预先开置若干连接器安装孔，光电分离分开走线。
2.6预制舱舱体与外部设备即插即用接口
航空光/电连接器的体积小、可靠性高、寿命长、插拔速度快等优点可以满足智能变电站接口要求。为了满足多次插拔和可靠连接等要求，推荐选用预制光缆和预制电缆。
预制光缆是在剥离出的光芯上直接安装连接器，可以直接插接或跳接设备，在消除繁冗熔接工作量的同时，又降低光路损耗，提高了系统通信可靠性。电缆、以太网口、光口均采用标准化的集中式连接器，可实现现场零接线，大大减少了现场投运时的工作量。
3预制舱二次设备设置及布置方案
根据变电站规模及现场总平布置，预制式二次设备舱主要考虑以下原则：
（1）根据变电站特点和配电装置型式，预制式二次组合设备舱应尽可能布置在一次设备附近。
（2）当屏柜数量较少时可设置1面预制舱，屏体为单列布置方式；当屏柜数量较多时也可仅设置1面预制舱，但屏体需双列布置方式；也可采用多预制舱拼接布置。
（3）多集装箱拼接屏柜的二次设备尽可能布置在1面屏内，简化现场接线。
以某220kV智能变电站为例，规划主变3台，220kV电气主接线为双母线接线，出线规模6回；110kV电气主接线为双母线接线，出线规模12回。预制舱设置如下：
全站共设置四个40尺标准预制舱，舱内布置公用、一体化电源等屏柜。
预制舱内二次屏柜采用双列布置方案，采用双列外开门方式，屏柜采用单向开门的方式，具體方案如下：内柜采用普通屏柜，取消后门，机柜后部靠近舱体侧壁，后方敞开，维护时打开舱体侧门进行操作。
4结论
通过采用预制式二次组合设备，实现了厂家将所有二次设备集成，实现了工厂化的加工，大大减少了现有二次接线，减轻了设计、施工、安装、调试工作量，简化检修维护工作，大大缩短建设周期。随着智能电网的发展，预制舱式二次组合设备在智能变电站中的应用将越来越广泛。
参考文献：
[1]杨建军.智能变电站标准配送式建设研究（J）.江苏大学，2013.
[2]国家电网公司企业标准标准配送式智能变电站建设技术导则.北京：中国电力出版社，2013.
[3]郑瑞忠等.预制舱式二次组合设备布置方式探讨（J）.能源与环境，2014