CN114843919A - 预装式变电站 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种预装式变电站，属于变电设备技术领域。通过第一开关设备舱容纳与第一电源和第二电源对应的设备，通过配电变压器舱中的设备将具有第三电压的电能输送至第二开关设备舱，并采用二次设备舱中的设备对第一开关设备舱中的设备进行保护。通过在各个舱体的舱壁上设置突出的底壁折边，相邻的舱体的舱壁之间可以通过由两个底壁折边、封条以及扣条形成的拼接单元快速连接起来，使该预装式变电站中的各个舱体可以在工厂被组装起来，在高海拔输油管道站场采用拼接式预装式变电站的建设模式，大大地减少现场施工和安装工程量，降低了施工和维护的难度，从而缩减了建设周期。
Description
技术领域
本申请涉及变电设备技术领域，特别涉及一种预装式变电站。
背景技术
输油管道站场的主要负荷为输油泵、工艺电动阀、辅助生产系统及生活负荷，需要建立变电设施作为输油管道站场的供电电源。
目前通常使用的变电设施包括一次设备和二次设备，其中，一次设备指直接生产、输送、分配和使用电能的设备，主要包括变压器、高压断路器、隔离开关、母线、避雷器、电容器、电抗器等。二次设备是指对一次设备和系统的运行工况进行测量、监视、控制和保护的设备，它主要由包括变电站以及为二次设备提供电源的直流设备。
然而，在高海拔地区，因其环境恶劣、交通不便利等特点，上述变电站由于需要在现场进行组装和连接，因此，施工和维护的难度均较大，造成建设周期也较长。
发明内容
本申请实施例提供了一种预装式变电站，能够大大地减少现场施工和安装工程量，降低了施工和维护的难度，从而缩减了建设周期。该技术方案如下：
提供了一种预装式变电站，该预装式变电站包括：第一开关设备舱、配电变压器舱、第二开关设备舱和二次设备舱；
该第一开关设备舱、该配电变压器舱和该第二开关设备舱中的设备依次电性耦接，该第一开关设备舱中的设备还与该二次设备舱中的设备电性耦接；
该第一开关设备舱中的设备用于连接第一电源和第二电源，该第一电源的电压高于第二电源的电压；
该配电变压器舱中的设备用于连接第二电源，并将该第二电源输出的电能降压至第三电压，将具有第三电压的电能输出至该第二开关设备舱中的设备；
该二次设备舱内设有：直流屏、交流屏和综合保护测控屏，用于对该第一开关设备舱中的设备起到保护作用；
该第一开关设备舱、配电变压器舱、第二开关设备舱和二次设备舱均具有舱壁，各个相邻的舱壁之间通过拼接单元连接；
其中，该拼接单元包括：第一底壁折边、第二底壁折边、封条以及扣条；
该第一底壁折边和该第二底壁折边分别固定连接在相邻的两个舱壁的外侧，且均向上弯折，该第一底壁折边和该第二底壁折边的外侧面相抵，该封条扣装在该第一底壁折边和该第二底壁折边的顶部，该扣条扣装在该封条、该第一底壁折边和该第二底壁折边的顶部。
在一种可能设计中，该第一电源能够输出电压为35kV的电能，该第二电源能够输出电压为6kV的电能；
该第一开关设备舱内设有35kV充气式开关柜和6kV充气式开关柜。
在一种可能设计中，该6kV充气式开关柜为气体绝缘的免维护充气柜。
在一种可能设计中，该配电变压器舱中的设备主要为干式变压器，用于将该第二电源输出的电压为6kV的电能转化为0.4kV。
在一种可能设计中，该干式变压器的容量为负荷容量的1.1-1.4倍。
在一种可能设计中，该第二开关设备舱中的设备为0.4kV固定式开关柜。
在一种可能设计中，该0.4kV固定式开关柜为固定分割柜，该固定分割柜的屏幕均位于操作单元所在的一侧。
在一种可能设计中，各个舱体与内部的设备之间通过螺栓连接。
在一种可能设计中，该拼接单元还包括：多个固定件；
该多个固定件均匀布设于该扣条外侧，该固定件的两个端部连接该舱壁。
在一种可能设计中，该固定件的两个端部通过螺栓连接该舱壁。
在一种可能设计中，该拼接单元还包括：密封胶，填充于该第一底壁折边和该第二底壁折边的外侧面之间。
在一种可能设计中，该预装式变电站还包括启动和补偿舱，该启动和补偿舱内设有软启动单元。
在一种可能设计中，该启动和补偿舱内还设有单机补偿单元。
本申请实施例提供的预装式变电站，通过将该第一开关设备舱、该配电变压器舱和该第二开关设备舱中的设备依次电性耦接，该第一开关设备舱中的设备还与该二次设备舱中的设备电性耦接，实现了通过第一开关设备舱容纳与第一电源和第二电源对应的设备，通过配电变压器舱中的设备将具有第三电压的电能输送至第二开关设备舱，用于为第二开关设备舱中的设备供电，同时，还采用二次设备舱中的设备对第一开关设备舱中的设备进行保护。通过在各个舱体的舱壁上设置突出的底壁折边，相邻的舱体的舱壁之间可以通过由两个底壁折边、封条以及扣条形成的拼接单元快速连接起来，使该预装式变电站中的各个舱体可以在工厂被组装起来，在高海拔输油管道站场采用拼接式预装式变电站的建设模式，大大地减少现场施工和安装工程量，降低了施工和维护的难度，从而缩减了建设周期。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种预装式变电站的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种预装式变电站的拼接单元5的示意图。
附图中的各零件的标号说明如下：
1-第一开关设备舱；
11-35kV充气式开关柜；
12-6kV充气式开关柜；
2-配电变压器舱；
21-干式变压器；
3-第二开关设备舱；
31-0.4kV固定式开关柜；
4-二次设备舱；
41-直流屏；
42-交流屏；
43-综合保护测控屏；
5-拼接单元；
51-第一底壁折边；
52-第二底壁折边；
53-封条；
54-扣条；
55-固定件；
56-固定片；
57-固定螺栓；
58-密封胶；
6-启动和补偿舱；
61-软启动单元；
62-单机补偿单元。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
图1是本申请实施例提供的一种预装式变电站的结构示意图，图2是本申请实施例提供的一种预装式变电站的拼接单元5的示意图，请参见图1和图2，该预装式变电站包括：第一开关设备舱1、配电变压器舱2、第二开关设备舱3和二次设备舱4；该第一开关设备舱1、该配电变压器舱2和该第二开关设备舱3中的设备依次电性耦接，该第一开关设备舱1中的设备还与该二次设备舱4中的设备电性耦接；该第一开关设备舱1中的设备用于连接第一电源和第二电源，该第一电源的电压高于第二电源的电压；该配电变压器舱2中的设备用于连接第二电源，并将该第二电源输出的电能降压至第三电压，将具有第三电压的电能输出至该第二开关设备舱3中的设备；该二次设备舱4内设有：直流屏41、交流屏42和综合保护测控屏43，用于对该第一开关设备舱1中的设备起到保护作用；该第一开关设备舱1、配电变压器舱2、第二开关设备舱3和二次设备舱4均具有舱壁，各个相邻的舱壁之间通过拼接单元5连接；其中，该拼接单元5包括：第一底壁折边51、第二底壁折边52、封条53以及扣条54；该第一底壁折边51和该第二底壁折边52分别固定连接在相邻的两个舱壁的外侧，且均向上弯折，该第一底壁折边51和该第二底壁折边52的外侧面相抵，该封条53扣装在该第一底壁折边51和该第二底壁折边52的顶部，该扣条54扣装在该封条53、该第一底壁折边51和该第二底壁折边52的顶部。
下面对该预装式变电站的结构和工作原理进行详述：
在该预装式变电站中，第一开关设备舱1用于容纳高压和中压的用电设备，并为这些设备供电。
第一电源用于提供高压电能，第二电源用于提供电压较低的电能，配电变压器舱2用于将第二电源输出的电能降压至第三电压，并提供给第二开关设备舱3，也即是说，该预装式变电站能够提供三种不同电压的电能，并能采用上述三种不同电压的电能为对应的设备供电。
二次设备舱4内的设备用于监控第一开关设备舱1中的设备，在第一开关设备舱1中的设备不能正常运行时，二次设备舱4中的设备对第一开关设备舱1中的设备起到保护作用。
本次设计的拼接式预装式变电站，作为一种新型变电站建设模式，首次在长输管道站场使用。拼接式预装式变电站主要由预制舱体、电气设备、拼接单元5等组成。各预制舱组合设备作为功能独立的配电预装式变电站模块，全工厂化预制安装调试，现场即插即用，各不同模块现场就位组成完整的变电站。该预装式变电站是将模块化与一体化的理念相结合，具备整体模块化、设备集成化、预制工厂化、系统整合化等特点，颠覆了的传统变电站建设方式，采用工厂预制化建设，大大缩减了建设周期。
本申请实施例提供的预装式变电站，通过将该第一开关设备舱1、该配电变压器舱2和该第二开关设备舱3中的设备依次电性耦接，该第一开关设备舱1中的设备还与该二次设备舱4中的设备电性耦接，实现了通过第一开关设备舱1容纳与第一电源和第二电源对应的设备，通过配电变压器舱2中的设备将具有第三电压的电能输送至第二开关设备舱3，用于为第二开关设备舱3中的设备供电，同时，还采用二次设备舱4中的设备对第一开关设备舱1中的设备进行保护。通过在各个舱体的舱壁上设置突出的底壁折边，相邻的舱体的舱壁之间可以通过由两个底壁折边、封条53以及扣条54形成的拼接单元5快速连接起来，使该预装式变电站中的各个舱体可以在工厂被组装起来，在高海拔输油管道站场采用拼接式预装式变电站的建设模式，大大地减少现场施工和安装工程量，降低了施工和维护的难度，从而缩减了建设周期。
下面对该预装式变电站各部分结构及工作原理进行详述：
在一种可能设计中，该第一电源能够输出电压为35kV的电能，该第二电源能够输出电压为6kV的电能；该第一开关设备舱1内设有35kV充气式开关柜11和6kV充气式开关柜12。
第一电源为长输管道站场中能够提供的电源，第二电源可以是长输管道站场中提供的电源，也可以是由第一电源经过变压后得到的电源，本实施例对此不作限定。
充气式开关柜是一种电气设备，开关柜外线先进入柜内主控开关，然后进入分控开关，各分路按其需要设置。如仪表，自控，电动机磁力开关，各种交流接触器等。
在一种可能设计中，该6kV充气式开关柜12为气体绝缘的免维护充气柜，考虑到高海拔环境特点，气压低，绝缘较差，通过采用气体绝缘，可以提高该充气式开关柜的安全性能。
在一种可能设计中，该配电变压器舱2中的设备主要为干式变压器21，用于将该第二电源输出的电压为6kV的电能转化为0.4kV。
干式变压器21就是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器，干式变压器21便于携带和运输，且体积小，质量轻，适宜安装在该预装式变电站中。
该干式变压器21用于变压，以便为输油场站中不同的设备提供相应电压的电能。
在一种可能设计中，该干式变压器21的容量为负荷容量的1.1-1.4倍，其中，负荷容量指的是输油场站中需要采用第三电压的设备所需的电能之和，将干式变压器21的容量设计为具有一定的裕量，能够保证在电压不稳等特殊情况下，输油场站中设备的需要。例如，该干式变压器21的容量可以为负荷容量的1.25倍。
在一种可能设计中，该第二开关设备舱3中的设备为0.4kV固定式开关柜31，也即是，这些固定式开关柜是固定于舱体的底板和侧壁上的，这样在运输的过程中可以免于晃动和碰撞，从而保证固定式开关柜不受损伤。
在一种可能设计中，该0.4kV固定式开关柜31为固定分割柜，该固定分割柜的屏幕均位于操作单元所在的一侧，使操作人员仅在操作单元一侧进行操作即可，不用再绕到柜体的后侧去操作，从而减少操作人员的工作量，提高该预装式变电站的使用效率。其中，该屏幕用于显示与固定分割柜相关的数据，例如，电压等；该操作单元包括至少一个操作按钮，工人可以通过操作按钮对固定分割柜进行控制。具体地，舱体与固定分割柜为独立个体，固定分割柜通过螺栓与舱体底座进行可靠连接。
在一种可能设计中，各个舱体与内部的设备之间通过螺栓连接，螺栓连接的方式既可靠又便捷，有利于舱体与设备之间的快速连接和拆线。由于舱体与设备之间是固定连接的，因此，在运输过程中，舱体内开关柜不会因起吊运输造成的变形，而影响开关、隔离等元件的操作和运行。
在该预装式变电站中，舱体骨架为螺栓或其它可实现快捷连接的一体化集成结构，有足够的强度和刚度，舱体骨架的主要材质选用符合抗震性能的钢材或者其它优质合金材料，从而满足起吊、运输和安装时不会变形或损伤。
该预装式变电站中的拼接单元5包括：第一底壁折边51、第二底壁折边52、封条53以及扣条54；该第一底壁折边51和该第二底壁折边52分别固定连接在相邻的两个舱壁的外侧，且均向上弯折，该第一底壁折边51和该第二底壁折边52的外侧面相抵，该封条53扣装在该第一底壁折边51和该第二底壁折边52的顶部，该扣条54扣装在该封条53、该第一底壁折边51和该第二底壁折边52的顶部。
其中，该封条53用于将第一底壁折边51和第二底壁折边52连接起来，扣条54用于对封条53进行固定，从而通过上述拼接单元5，将两个舱体连接起来，使该预装式变电站成为一个整体的结构。
在一种可能设计中，该拼接单元5还包括：多个固定件55；该多个固定件55均匀布设于该扣条54外侧，该固定件55的两个端部连接该舱壁。
其中，相邻的两个固定件55之间具有预设距离，该预设距离可以根据实际需要进行设定，本实施例对此不作限定。
固定件55的材质可以是钢板，具有一定的韧性和变形能力，从而在固定扣条54时，可以根据扣条54的外形进行随意的弯曲，从而提高对扣条54的紧固程度。
在一种可能设计中，该固定件55的两个端部通过固定螺栓57螺栓连接该舱壁。具体的，固定件55的两端具有通孔，舱壁上固定连接有固定片56，固定片56上也有对应的通孔，通过固定螺栓57将固定件55上的通孔与固定片56上的通孔连接起来，从而也即是将固定件55固定在了舱壁上。
在一种可能设计中，该拼接单元5还包括：密封胶58，填充于该第一底壁折边51和该第二底壁折边52的外侧面之间。
密封胶58的作用是粘连和填充，通过将第一底壁折边51和第二底壁折边52粘连起来，并将两者之间的缝隙填充满，加强了第一底壁折边51和第二底壁折边52之间的连接强度，保证在运输和使用过程中两者不会分离，提高了该预装式变电站的结构稳定性。
在一种可能设计中，该密封胶58为耐候性强力胶，即使是在环境恶劣的高海拔地区，也具有较强的粘连性能。
舱体拼接处采用机械结构和密封材料的双保险处理，实现防尘密封的双重保证。
在一种可能设计中，该拼接单元5还包括密封条53，在拼接处就位前接缝处粘贴密封条53，拼接压紧后拼合处缝隙填充耐候性强力胶，打胶后采用特殊密封条53将拼接单元5裹紧，然后安装扣条54，最后在缝隙处填充发泡料，完全填充扣条54内部空间，实现密封防尘，确保壳体拼接处的防护等级不低于IP54，其中，IP54是主要含义是防尘和防水。
结合高海拔地区电网结构偏弱的实际特点，例如，只有1路35kV外电源进线，同时电网的最小短路容量较小，而输油管道站场中的输油泵一般为中压泵，容量较大，经计算后，明确输油泵的驱动方式为中压软启动。在一种可能设计中，该预装式变电站还包括启动和补偿舱6，该启动和补偿舱6内设有软启动单元61，可以满足高海拔地区用电。
基于该预装式变电站，电力系统的用电设备在使用时会产生无功功率，而且通常是电感性的，它会使电源的容量使用效率降低，而通过在系统中适当地增加电容的方式就可以得以改善。电力电容补偿也称功率因数补偿，在一种可能设计中，该启动和补偿舱6内还设有单机补偿单元62，也即是采用就地单机补偿方式，在电机启动后，对电网进行补偿，满足电能质量的要求，可以提高电源的容量使用效率。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本申请的可选实施例，在此不再一一赘述。
本次设计的拼接式预装式变电站，作为一种新型变电站建设模式，首次在长输管道站场使用。拼接式预装式变电站主要由预制舱体、电气设备、拼接单元5等组成。各预制舱组合设备作为功能独立的配电预装式变电站模块，全工厂化预制安装调试，现场即插即用，各不同模块现场就位组成完整的变电站。该预装式变电站是将模块化与一体化的理念相结合，具备整体模块化、设备集成化、预制工厂化、系统整合化等特点，颠覆了的传统变电站建设方式，采用工厂预制化建设，大大缩减了建设周期。
拼接式预装式变电站主要是将变电站中的设备，包括变压器、中压开关柜、二次设备、起动设备、无功补偿、低压开关设备以及辅助系统等，在工厂内完成相关安装、接线、调试，然后将各模块作为一个整体装入预制舱内，运输至工程现场进行拼接成完整的变电站。
本申请实施例提供的预装式变电站，通过将该第一开关设备舱1、该配电变压器舱2和该第二开关设备舱3中的设备依次电性耦接，该第一开关设备舱1中的设备还与该二次设备舱4中的设备电性耦接，实现了通过第一开关设备舱1容纳与第一电源和第二电源对应的设备，通过配电变压器舱2中的设备将具有第三电压的电能输送至第二开关设备舱3，用于为第二开关设备舱3中的设备供电，同时，还采用二次设备舱4中的设备对第一开关设备舱1中的设备进行保护。通过在各个舱体的舱壁上设置突出的底壁折边，相邻的舱体的舱壁之间可以通过由两个底壁折边、封条53以及扣条54形成的拼接单元5快速连接起来，使该预装式变电站中的各个舱体可以在工厂被组装起来，在高海拔输油管道站场采用拼接式预装式变电站的建设模式，大大地减少现场施工和安装工程量，降低了施工和维护的难度，从而缩减了建设周期。
结合高海拔地区电网结构偏弱的实际特点，例如，只有1路35kV外电源进线，同时电网的最小短路容量较小，而输油管道中的输油泵一般为中压泵，容量较大，经计算后，明确输油泵的驱动方式为中压软启动。在一种可能设计中，该预装式变电站还包括启动和补偿舱6，该启动和补偿舱6内设有软启动单元61，可以满足高海拔地区用电。
基于该预装式变电站，电力系统的用电设备在使用时会产生无功功率，而且通常是电感性的，它会使电源的容量使用效率降低，而通过在系统中适当地增加电容的方式就可以得以改善。电力电容补偿也称功率因数补偿，在一种可能设计中，该启动和补偿舱6内还设有单机补偿单元62，也即是就地单机补偿方式，可以提高电源的容量使用效率。
上述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种预装式变电站，其特征在于，所述预装式变电站包括：第一开关设备舱(1)、配电变压器舱(2)、第二开关设备舱(3)和二次设备舱(4)；
所述第一开关设备舱(1)、所述配电变压器舱(2)和所述第二开关设备舱(3)中的设备依次电性耦接，所述第一开关设备舱(1)中的设备还与所述二次设备舱(4)中的设备电性耦接；
所述第一开关设备舱(1)中的设备用于连接第一电源和第二电源，所述第一电源的电压高于第二电源的电压；
所述配电变压器舱(2)中的设备用于连接第二电源，并将所述第二电源输出的电能降压至第三电压，将具有第三电压的电能输出至所述第二开关设备舱(3)中的设备；
所述二次设备舱(4)内设有：直流屏(41)、交流屏(42)和综合保护测控屏(43)，用于对所述第一开关设备舱(1)中的设备起到保护作用；
所述第一开关设备舱(1)、配电变压器舱(2)、第二开关设备舱(3)和二次设备舱(4)均具有舱壁，各个相邻的舱壁之间通过拼接单元(5)连接；
其中，所述拼接单元(5)包括：第一底壁折边(51)、第二底壁折边(52)、封条(53)以及扣条(54)；
所述第一底壁折边(51)和所述第二底壁折边(52)分别固定连接在相邻的两个舱壁的外侧，且均向上弯折，所述第一底壁折边(51)和所述第二底壁折边(52)的外侧面相抵，所述封条(53)扣装在所述第一底壁折边(51)和所述第二底壁折边(52)的顶部，所述扣条(54)扣装在所述封条(53)、所述第一底壁折边(51)和所述第二底壁折边(52)的顶部。
2.根据权利要求1所述的预装式变电站，其特征在于，所述第一电源能够输出电压为35kV的电能，所述第二电源能够输出电压为6kV的电能；
所述第一开关设备舱(1)内设有35kV充气式开关柜(11)和6kV充气式开关柜(12)。
3.根据权利要求2所述的预装式变电站，其特征在于，所述6kV充气式开关柜(12)为气体绝缘的免维护充气柜。
4.根据权利要求2所述的预装式变电站，其特征在于，所述配电变压器舱(2)中的设备主要为干式变压器(21)，用于将所述第二电源输出的电压为6kV的电能转化为0.4kV。
5.根据权利要求4所述的预装式变电站，其特征在于，所述干式变压器(21)的容量为负荷容量的1.1-1.4倍。
6.根据权利要求1所述的预装式变电站，其特征在于，所述第二开关设备舱(3)中的设备为0.4kV固定式开关柜(31)。
7.根据权利要求1所述的预装式变电站，其特征在于，各个舱体与内部的设备之间通过螺栓连接。
8.根据权利要求1所述的预装式变电站，其特征在于，所述拼接单元(5)还包括：多个固定件(55)；
所述多个固定件(55)均匀布设于所述扣条(54)外侧，所述固定件(55)的两个端部连接所述舱壁。
9.根据权利要求1所述的预装式变电站，其特征在于，所述预装式变电站还包括启动和补偿舱(6)，所述启动和补偿舱(6)内设有软启动单元(61)。
10.根据权利要求9所述的预装式变电站，其特征在于，所述启动和补偿舱(6)内还设有单机补偿单元(62)。
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