CN219622345U - 一种用于改造旧变电站的预制舱系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电力工程技术领域，具体涉及一种用于改造旧变电站的预制舱系统，所述预制舱系统至少包括GIS设备预制舱和联合预制舱，所述GIS设备预制舱和联合预制舱均设有地下电缆层，所述地下电缆层用于放置GIS设备预制舱和联合预制舱内部设备的线缆。使用本实用新型的预制舱进行变电站改造，使整站采用积木模块化设计、立体布局，整体布局紧凑，占地面积小；在改造过程中可以有效缩短工期，降低施工风险。

Description

一种用于改造旧变电站的预制舱系统

技术领域

本实用新型涉及电力工程技术领域，更具体地，涉及一种用于改造旧变电站的预制舱系统。

背景技术

近年来，对于90年代期间建成投产的变电站，大多数均达到了更换电气主设备、需整体改造的年限。由于当年规划、设计理念的限制，若在原位置进行主设备的更换，不但存在建设工期长、停电周期长、施工空间小的问题，也有较高的施工难度和施工风险。

现在的变电站在建造时大多采用预制舱的形式，预制舱式变电站的各部件和设备可以在厂内安装调试，且运输存储方便，可维护性强。因此，为了缩短旧变电站改造的建设工期，降低其改造风险，可以利用预制舱对旧变电站进行改造。

实用新型内容

本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种用于改造旧变电站的预制舱系统，用于缩短旧变电站改造的建设工期，降低施工风险。

本实用新型采取的技术方案是，提供一种用于改造旧变电站的预制舱系统，所述预制舱系统至少包括GIS设备预制舱和联合预制舱，所述GIS设备预制舱和联合预制舱均设有地下电缆层，所述地下电缆层用于放置GIS设备预制舱和联合预制舱内部设备的线缆。

由于旧变电站在规划时很少会为未来改造预留方案，导致站内空地较为有限，如果采用传统的在原位置上更换设备、新建主控楼的方式进行改造，工期过长且改造难度大、风险较高，本实用新型利用预制舱改造的变电站，整站采用积木模块化设计、立体布局，整体布局紧凑，占地面积小，布局灵活；并且整站按不同设备分成不同的模块，分区域设置，方便运行维护；与常规的改造方案相比，使用预制舱可以使整个改造过程的工期更短，施工风险更低。

进行旧变电站改造的预制舱至少包括GIS设备预制舱和联合预制舱。其中，GIS设备为气体绝缘开关设备，由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的SF6绝缘气体。由于GIS设备预制舱和联合预制舱内部设备较多，设备之间连接的电缆和线缆也就较多，因此，本实用新型在GIS设备预制舱和联合预制舱的地下设置地下电缆层，用于放置内部设备的电缆和线缆。

进一步的，所述GIS设备预制舱和联合预制舱的地下电缆层之间设有电缆廊道，所述电缆廊道用于连接GIS设备预制舱和联合预制舱之间的电力电缆、控制电缆和站用线缆。

本实用新型的电缆廊道同样位于地下，连通两个地下电缆层，用于连接GIS设备预制舱和联合预制舱内部设备之间的电缆和线缆，使变电站内的走线都位于地下，整体更为美观且不易损坏。

进一步的，所述GIS设备预制舱和联合预制舱与变电站中其他设备之间设有电缆沟，所述电缆沟用于连接GIS设备预制舱、联合预制舱与其他设备之间以及其他设备与其他设备之间的电力电缆、控制电缆和站用线缆。

由于其他设备之间连接的电缆和线缆较少，因此无需另外挖地下电缆层和电缆廊道，通过电缆沟的方式连接较为简单，也可以起到缩减工期、节约成本的效果。

进一步的，所述联合预制舱为双层结构，第一层设有高压室，第二层设有主控室。

本实用新型联合预制舱采用双层结构，使联合预制舱为立体布局，结构紧密，减少占地面积，有效利用现有空地。

更具体的，所述联合预制舱第二层还设有检修平台、检修吊装平台、检修通道、若干蓄电池室和若干接地变压器室。设有检修吊装平台和检修通道，便于对联合预制舱内部进行检修。

更具体的，所述主控室设有若干通信屏柜、若干二次屏柜和主控台。

主控室为电能生产和调度的指挥中枢，也是监控系统中人-机信息交换的场所，值班人员在主控室内通过各种监测设备获得区域内各设备和系统运行情况的信息，通过通信设备收到电力系统调度发来的指令，根据这些信息，对区域内的电气设备发出恰当的操作和调度指令。

进一步的，所述联合舱第一层与第二层之间的线缆通过电缆竖井连接，第二层的线缆通过电缆竖井连接至地下电缆层。

由于本实用新型联合预制舱第二层的主控室内设备较多导致电缆和线缆较多，很难通过管道连接至第一层的高压室，因此需要设置电缆竖井用于连接两层之间的电缆和线缆，同时，第二层设备与外部其他设备之间的电缆和线缆也通过电缆竖井连接至地下电缆层。

进一步的，所述预制舱系统均采用大板基础。

如果采用桩基础，则需要另外打桩，所需时间周期较长，而本实用新型在对旧变电站进行改造时需要增加的设备均采用大板基础，施工便捷、周期短，同时整个改造工程无需进行申请报建手续，简化了改造流程。

进一步的，所述预制舱系统还包括若干电容器预制舱。在进行旧变电站改造时通常需要增加新的电容器设备，因此使用的预制舱还包括电容器预制舱。

进一步的，所述地下电缆层深度为地下1.5米至2米。具体深度根据实际地质情况和线缆数量确定。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型使用的预制舱，在对变电站进行改造后，使整站采用积木模块化设计、立体布局，整体布局紧凑，占地面积小，布局灵活；并且整站按不同设备分成不同的模块，分区域设置，方便运行维护；

(2)本实用新型使用的预制舱均采用大板基础，施工便捷、周期短，同时使整个改造工程无需进行申请报建手续，简化了改造流程；

(3)本实用新型在进行变电站改造时无需新建建筑物，减少了土建工程的建设工期，且其前期预制舱的组装工作可以在工厂内部提前完成，可与站内制造预制舱设备的大板基础同步进行，再将设备运到现场安装、调试、送电、迁移负荷，有效缩短了整个改造过程的工作周期，同时可以节约改造成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的GIS设备预制舱及其地下电缆层剖面图。

图2为本实用新型实施例1的联合预制舱及其地下电缆层剖面图。

图3为本实用新型实施例1的GIS设备预制舱和联合预制舱地下电缆层之间的电缆廊道平面布置图。

图4为本实用新型实施例1的联合预制舱的双层平面布置图。

图5为本实用新型实施例1的主控室平面布置图。

图6为本实用新型实施例2的新隆变电站改造前的平面布置图。

图7为本实用新型实施例2的新隆变电站改造前的原有设备和改造需要增加的设备平面布置图。

图8为本实用新型实施例2的新隆变电站原有配电装置、若干主变压器、若干电容器预制舱之间的电缆沟平面布置图。

图9为本实用新型实施例2的新隆变电站改造后的平面布置图。

具体实施方式

本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

本实施例提供一种用于改造旧变电站的预制舱系统，所述预制舱系统至少包括GIS设备预制舱1和联合预制舱2，如图1、2所示，所述GIS设备预制舱1和联合预制舱2均设有地下电缆层11、21，所述地下电缆层11、21用于放置GIS设备预制舱1和联合预制舱2内部设备的线缆。

由于GIS设备预制舱1和联合预制舱2内部设备较多，设备之间连接的电缆和线缆也就较多，因此，本实施例在GIS设备预制舱1和联合预制舱2的地下设置地下电缆层11、21，用于放置内部设备的电缆和线缆。可选的，地下电缆层深度为地下1.5米至2米。

如图3所示，本实施例所述GIS设备预制舱1和联合预制舱2的地下电缆层11、21之间设有地下电缆廊道3；所述电缆廊道3用于连接GIS设备预制舱1和联合预制舱2之间的电力电缆、控制电缆和站用线缆。本实施例的电缆廊道3同样位于地下，使变电站内的走线都位于地下，整体更为美观且不易损坏。

如图4所示，本实施例所述联合预制舱为双层结构，第一层设有高压室22，第二层设有主控室23、检修平台24、检修吊装平台25、检修通道26、27、若干蓄电池室28、29和若干接地变压器室20、31、32。双层结构使联合预制舱为立体布局，结构紧密，减少占地面积，有效利用现有空地。同时，第二层设有检修吊装平台25和检修通道26，便于对联合预制舱内部进行检修。

本实施例所述联合预制舱第一层与第二层之间的线缆通过电缆竖井连接，第二层的线缆通过电缆竖井连接至地下电缆层。由于联合预制舱第二层的主控室23内设备较多，导致电缆和线缆较多，很难通过管道连接至第一层的高压室22，因此需要设置电缆竖井用于连接两层之间的电缆和线缆。

如图5所示，本实施例所述主控室23设有通信屏柜区231、二次屏柜区232和主控台233；所述若干蓄电池室内设有若干蓄电池，所述若干接地变压器室内设有若干接地变压器。本实施例联合预制舱内部设备排列紧密，可以进一步节省空间。

本实施例所述预制舱系统还包括若干电容器预制舱。

本实施例所述GIS设备预制舱和联合预制舱与变电站中其他设备之间设有电缆沟，所述电缆沟用于连接GIS设备预制舱、联合预制舱与其他设备之间以及其他设备与其他设备之间的电力电缆、控制电缆和站用线缆。

本实施例GIS设备预制舱和联合预制舱之间的电力电缆、控制电缆和站用线缆通过地下电缆廊道连接；变电站中其他设备若干主变压器、若干电容器预制舱之间的电力电缆、控制电缆和站用线缆通过电缆沟连接；而原有配电装置、若干主变压器、若干电容器预制舱与GIS设备预制舱、联合预制舱之间的电力电缆、控制电缆和站用线缆也通过电缆沟连接。

在具体实施时，使用本实施例提供的用于改造旧变电站的预制舱对旧变电站进行改造，采用的方法为：

S1、分析旧变电站的原有设备；

S2、根据旧变电站的原有设备确定改造旧变电站需要增加的设备；

S3、根据改造旧变电站需要增加的设备完成若干新主变压器和预制舱的组装，所述预制舱至少包括若干电容器预制舱、GIS设备预制舱和联合预制舱；

S4、分析旧变电站的空地，根据积木模块化设计若干新主变压器和预制舱在空地上的排列及连接方式；

S5、根据排列及连接方式安装若干新主变压器和预制舱，对旧变电站进行改造。

规划阶段步骤S1、S2首先分析现有的设备哪些需要保留哪些需要更换或增加，再根据需要增加的设备设置预制舱。由于变电站改造主要目的是给主变压器扩容，因此需要增加的设备至少包括若干新主变压器，新主变压器的具体数量和容量需根据旧变电站的旧主变压器容量和改造后需要的容量而定。而其他需要增加的设备均可通过预制舱进行安装，例如若干电容器预制舱、GIS设备预制舱和联合预制舱。

步骤S3的预制舱的组装工作可以在工厂内部提前完成，再将设备运到现场安装、调试、送电、迁移负荷，有效缩短了整个改造过程的工作周期，同时可以节约改造成本。

由于旧变电站普遍未预留改造空间，因此在规划阶段步骤S4还需要分析旧变电站的空地，对新主变压器和预制舱在空地上的排列方式和连接方式，例如新主变压器和预制舱安装在什么位置、电缆和线缆如何走线布局等进行规划。最终根据规划安装若干新主变压器和预制舱，完成对旧变电站进行的改造。

本实施例所述预制舱系统均采用大板基础。同时，所述新主变压器也采用大板基础。

在具体实施时，步骤S5具体包括：

S501、预制舱排列及连接方式，提前在旧变电站空地上做好若干主变压器和预制舱的大板基础；

S502、将若干主变压器和预制舱运送至旧变电站空地，进行安装和调试；

S503、若干主变压器和预制舱调试完毕后，投入运行。

本实施例所述原有设备包括原有配电装置；因此步骤S503所述若干主变压器和预制舱调试完毕后还包括：对原有配电装置的出线按一定间隔进行停电，把负荷迁移至GIS设备预制舱的出线进行供电。

本实施例对原有配电设备的出线按间隔进行短时停电，并把负荷迁移至预制舱设备的出线供电，整个负荷迁移过程所需时间大幅度减少，缩短了停电时间，保证变电站周边地区的供电可靠性。

由于本实施例使用的预制舱布置灵活、占地面积小，在改造时不受现有运行设备的影响，直接在旧变电站的空地上完成安装调试，施工难度小，不存在靠近带电设备作业的风险。待预制舱设备调试完毕后，按照变电站步骤完成各级设备的送电工作，投入运行。

本实施例通过预制舱对旧变电站进行改造，通过预先在工厂内组装改造设备和预制舱，缩短停电间隔，可以有效缩减工期；预制舱直接运输安装至旧变电站空地，无需新建建筑物，可以有效节省成本和报建流程；预制舱采用积木模块化设计、立体布局，整体布局紧凑，占地面积小，布局灵活，整站按不同设备分成不同的模块，分区域设置，方便运行维护。

实施例2

本实施例以佛山110kV新隆变电站的改造过程为例，详细介绍如何利用实施例1所述的一种用于改造旧变电站的预制舱系统对新隆变电站进行改造。

佛山110kV新隆变电站为已建变电站，站址位于佛山市顺德区乐从镇，于1997年5月8日建成投产。如图6所示，该站现有旧主控楼01、旧GIS楼02、2台旧主变电压器03、04，其中：主变电压器03容量为40MVA，主变电压器04容量为50MVA。110kV配电装置采用单母线断路器分段接线，户内GIS设备布置，主变进线及110kV出线均为架空出线，110kV出线2回，10kV配电装置采用单母线断路器分段接线，10kV出线20回。

目前110kV新隆变电站的最高负荷达到70.49MW，负载率达到79.92％，当旧#2主变故障时，旧#1主变负载率达到176.2％，旧#1主变严重过载运行。为满足乐从镇经济发展和负荷增长需要、减轻新隆变电站主变压器的供电压力，提高供电可靠性和安全性，在规划阶段分析得出，需对110kV新隆变电站旧#1主变进行增容改造，并扩建#3主变，且需要更换站内大部分一次设备、二次设备和通信设备。

如果对新隆变电站进行常规改造，例如易地重建或者利用旧配电装置楼的改造方案，将存在以下难点：

(1)施工难度大，现有配电装置楼出现室内地面沉降、电缆竖井倾斜等现象，考虑前期已进行过沉降治理后再次出现沉降现象，因此判断现有配电装置楼属于危楼，无法再作为本站主控楼继续使用；

(2)空地不足，前期只按终期两台主变压器的规模设计，对应的变高设备室及变高间隔、变低设备室及变低开关柜均按两台主变规模考虑，且预留的空地较少，无法进行扩建；

(3)无法长时间停电改造，由于周边地区经济发展迅速，解决新隆主变重载问题迫在眉睫，且亟待扩建新的10kV出线开关柜，改造过程中无法进行长时间停电，且无法对周边的负荷进行长时间的转供电；

(4)工程造价高，按照目前规划的输变电工程考虑，易地重建变电站，3台63MVA主变压器规模的变电站，加上5公里左右的双回电缆线路，估价约1亿元-1.5亿元，工程造价高；

(5)工程周期长，一个新建110kV输变电工程从选址选线开始到竣工投产，平均需要3年左右的时间，无法解决新隆变电站周边地区用电的燃眉之急。

经过初步分析，新隆变电站可以使用预制舱的方式进行改造，由于预制舱占地面积小，大约1000平方米-1200平方米即可满足本站终期规模所有设备的布置，本站空地刚好可满足预制舱改造方案所需的面积，且与现运行带电设备、建筑物不存在交叉。

在规划阶段，根据原有设备确定改造需要增加的设备有：主变压器3、主变压器4、主变压器5、电容器预制舱6、电容器预制舱7、电容器预制舱8、110kV GIS设备预制舱1和联合预制舱2，需要增加的设备排列方式如图7所示，其中线条加粗的为改造需要增加的设备。站内主变压器增加至3台，10kV出线增至45回，可供更多10kV用电负荷的接入，满足周边地区5-8年内经济发展的用电需求。

本实施例所述GIS设备预制舱1和联合预制舱2设有地下电缆层11、21，所示地下电缆层深度为地下1.8米。所述GIS设备预制舱1和联合预制舱2的地下电缆层11、21之间设有地下电缆廊道3；所述电缆廊道3用于连接GIS设备预制舱1和联合预制舱2之间的110kV电力电缆、10kV电力电缆、低压电力电缆、控制电缆和站用线缆。

本实施例所述联合预制舱2为双层结构，第一层设有高压室22，第二层设有主控室23、检修平台24、检修吊装平台25、检修通道26、27、若干蓄电池室28、29和若干接地变压器室20、31、32。双层结构使联合预制舱为立体布局，结构紧密，减少占地面积，有效利用现有空地。同时，第二层设有检修吊装平台25和检修通道26，便于对联合预制舱内部进行检修。

本实施例所述主控室23设有通信屏柜区231、二次屏柜区232和主控台233；所述若干蓄电池室内设有若干蓄电池，所述若干接地变压器室内设有若干接地变压器。本实施例联合预制舱内部设备排列紧密，可以进一步节省空间。

如图8所示，所述原有配电装置、若干主变压器、若干电容器预制舱之间通过电缆沟连接110kV电力电缆、10kV电力电缆、低压电力电缆、控制电缆和站用线缆。

在具体实施时，本实施例使用的预制舱舱体外表面可进行喷绘处理，可以结合本站周围环境选取喷绘颜色，融入周围环境当中，使整体更加美观；主变压器和预制舱均可采用大板基础，无需采用桩基础，施工便捷，进一步缩短工期；3台新增的主变压器为户外布置，紧靠预制舱布置，主变压器与主变压器之间、主变压器与其他设备之间增设防火墙，以满足消防要求。

在实际改造阶段，本实施例的具体步骤包括：

按照主变压器和预制舱的要求，提前在新隆变电站空地上做好舱体大板基础；主变压器和预制舱在工厂内部按模块完成组装，然后按模块运送至新隆变电站现场空地，进行安装和调试；待预制舱设备调试完毕后，按照变电站步骤完成各级设备的送电工作，投入运行；对原有配电设备的20回10k出线，按间隔进行短时停电，并把负荷迁移至预制舱的10kV出线供电。

改造完成后的新隆变电站如图9所示，利用预制舱改造旧变电站的方法对新隆变电站改造，与易地重建或者利用旧配电装置楼的常规改造方案相比，所带来的明显优势包括：

(1)缩短停电时间；在整个预制舱的准备工作、安装过程中，均无需申请运行设备的停电工作，保证了现有负荷的正常供电；迁移过程需要对原有配电设备进行间隔停电，整体时间可控制在3小时以内，相比于常规改造方案，每段10kV母线均需停电超过1个月，大大缩短了停电时间，保证周边地区的供电可靠性；

(2)缩短建设工期；由于无需新建建筑物，减少了土建工程的建设工期半年以上，且其前期的主变压器和预制舱组装工作可以在工厂内部提前完成，可与站内的基础建造同步进行，直到将主变压器和预制舱运到现场安装，调试，送电，迁移负荷，整个工期可控制在半年内。若采用常规改造方案，整个改造周期受申请停电计划的影响，建设周期在两年以上，故预制舱方案大大缩短了整个改造建设周期，有利于快速解决新隆变电站的主变压器重载问题；

(3)减少报建手续；经咨询当地政府部门，由于预制舱采用模块化舱体，属于设备类，不属于建筑物，且采用大板基础，无需打桩，故整个改造工程无需进行申请报建手续，简化了改造流程；

(4)节约工程投资；如果采用易地重建新隆变电站的方案，相同规模输变电工程估价约1亿元-1.5亿元；而如果采用预制舱进行改造，并更换站内所有到期的设备，总体造价可以控制在5000万以内，因此在造价方面有着明显的优势。

(5)降低施工风险；若采用常规方案，需在原位置进行各主设备的更换，过程需轮流停主变压器和高低压母线，并且要做相关围蔽工作，还需对旧建筑楼进行沉降的处理，主变压器的原位置更换、容量增加，需要重新打桩，大部分工作需在临近带电设备的位置进行作业，造成整个改造施工难度大，风险高；而如果采用预制舱进行改造，由于预制舱占地面积小，不受新隆变电站现有运行设备的影响，直接在围墙内空地上完成安装调试，施工难度小，不存在靠近带电设备作业的风险。

由于目前存在众多运行接近或者超过运行年限的变电站，在当下建设用土地日渐稀缺的背景下，易地建站造价高周期长劣势明显；而若在站内进行原位置改造，则存在停电周期长、施工风险高等问题。本实施例通过以上佛山110kV新隆变电站的改造方案，介绍了利用预制舱改造旧变电站的方法的可行性，预制舱变电站具有占地面积小、布置灵活、受限制小、施工周期短等优势，并且随着变电站施工现场人工成本升高、环境保护要求越来越高、施工现场安全管控风险和管控成本居高不下，预制舱变电站的出现可以解决传统旧变电站改造的诸多难题。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于改造旧变电站的预制舱系统，其特征在于，所述预制舱系统至少包括GIS设备预制舱和联合预制舱，所述GIS设备预制舱和联合预制舱均设有地下电缆层，所述地下电缆层用于放置GIS设备预制舱和联合预制舱内部设备的线缆。

2.根据权利要求1所述的一种用于改造旧变电站的预制舱系统，其特征在于，所述GIS设备预制舱和联合预制舱的地下电缆层之间设有电缆廊道，所述电缆廊道用于连接GIS设备预制舱和联合预制舱之间的电力电缆、控制电缆和站用线缆。

3.根据权利要求2所述的一种用于改造旧变电站的预制舱系统，其特征在于，所述GIS设备预制舱和联合预制舱与变电站中其他设备之间设有电缆沟，所述电缆沟用于连接GIS设备预制舱、联合预制舱与其他设备之间以及其他设备与其他设备之间的电力电缆、控制电缆和站用线缆。

4.根据权利要求1所述的一种用于改造旧变电站的预制舱系统，其特征在于，所述联合预制舱为双层结构，第一层设有高压室，第二层设有主控室。

5.根据权利要求4所述的一种用于改造旧变电站的预制舱系统，其特征在于，所述联合预制舱第二层还设有检修平台、检修吊装平台、检修通道、若干蓄电池室和若干接地变压器室。

6.根据权利要求5所述的一种用于改造旧变电站的预制舱系统，其特征在于，所述主控室设有若干通信屏柜、若干二次屏柜和主控台。

7.根据权利要求6所述的一种用于改造旧变电站的预制舱系统，其特征在于，所述联合预制舱第一层与第二层之间的线缆通过电缆竖井连接，第二层的线缆通过电缆竖井连接至地下电缆层。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种用于改造旧变电站的预制舱系统，其特征在于，所述预制舱系统均采用大板基础。

9.根据权利要求1-7任一项所述的一种用于改造旧变电站的预制舱系统，其特征在于，所述预制舱系统还包括若干电容器预制舱。

10.根据权利要求1-7任一项所述的一种用于改造旧变电站的预制舱系统，其特征在于，所述地下电缆层深度为地下1.5米至2米。