“两型一化”在变电站设计中的应用.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：谌贤睿（1990）,女，汉族，湖南安化人，本科，中工武大能源建设投资（湖北）有限公司工程师，研究方向为电力电能、变电站设计、新能源。-132-“两型一化”在变电站设计中的应用 谌贤睿 中工武大能源建设投资（湖北）有限公司，湖北 武汉 430000 摘要：摘要：变电站是重要的工业设施之一，在社会生产、生活中发挥重要作用，这也要求做好设计管理，确保其功能得到妥善发挥。本文首先简述变电站设计的一般特点、内容和原则，在此基础上分析变电站设计中应用“两型一化”的必要性、实践举措，就场地使用集约化设计、设施能耗控制设计、材料选取设计、组织设计论证等措施进行论述。最后进行变电站设计中应用“两型一化”的实践反思，以进一步服务变电站设计工作，使其能够不断趋于优化。关键词：关键词：“两型一化”；变电站设计；资源节约；工业化 中图分类号：中图分类号：TM63 0 引言 2007 年以来，国家电网公司根据节约型社会建设、可持续发展等一般原则和要求，全面组织开展“两型一化”变电站建设，为各地电力系统建设提供了重要思路。“两型一化”是指资源节约型、环境友好型、工业化，主要强调在保证变电站一般功能的情况下，进一步控制建设过程中的成本支出水平，减少对环境的破坏性，并突出变电站工业设施定位，为其进一步规范管理提供支持1。从特点上看，“两型一化”能够在变电站设计工作中发挥指导作用，改善传统设计中的问题，就其应用的必要性、实践方法进行分析，反思工作经验和现有不足等内容，具有一定的现实意义。1 变电站设计简述 1.1 变电站设计的特点 变电站设计的特点包括两个方面，一是内容复杂，二是标准较高。内容复杂是指变电站需要考虑稳定进行输配电，也要考虑安全性、经济性，以及当前得到较多关注的绿色化水平，这使变电站的设计难度有所升高，内容也因此较为复杂。标准较高，是指变电站设计上需要重视各类硬性规定，以此为中心组织设计工作，如避雷设计、建筑建设规格、设备的配置区域和建设方式、重点技术的选择应用等，较高的建设标准也是变电站维持其功能的基础2。1.2 变电站设计的原则 变电站设计的原则集中于三个方面，即全面性、安全性、功能性。全面性是指变电站设计应考虑从土建到验收的所有环节，包括设施设计、设备选取、技术应用等等，以最大限度保证设计兼顾所有部分，覆盖各个方面。安全性是变电站设计的基本原则，一方面变电站服务电力系统作业，是电网建设、工作的关键环节，电能可能危及工作人员和设施，需要在设计工作中保证安全化，以保护人员和设备3。此外也应考虑避雷需要，并减少变电站对通信的干扰。功能性是指变电站设计首先需要保证其输配电、电压调整等方面的功能，在此基础上做其他方面的分析、调整，包括绿色化、成本控制等。1.3 变电站设计的内容 变电站设计的内容较多，按照不同标准可分为不同类别，从共性角度出发可分为六个部分，即电气系统设计、土建结构设计、安全防护设计、设备选型设计以及布置设计、其他辅助设计。电气系统设计是变电站设计的基础，主要考虑变电站功能履行需要，做用电负荷分析、确定电源类别、内部外部接线方式、设备保护方法等。土建结构设计关注变电站的建设区域选择，做土木工程有关的各项研究，提升各类简述的耐用性，减少对周边环境的影响。安全防护设计关注防雷、防火、设备保护、人员保护、通信保护等内容，以提升变电站运行稳定性、保证人员和设备安全为基本目标4。设备选型设计主要要求根据变电站特点、运维需要等，选取合理的设备。布置设计关注电气设备、控制系统、机房布置、地下中国科技期刊数据库 工业 A-133-布置等方面。其他辅助设计包括室内设计、辅助器材选择等，以提升变电站综合功能为目标。2 变电站设计中应用“两型一化”的必要性 2.1 成本控制需要 变电站设计中应用“两型一化”思路，可视作成本控制的需要。从特点上看，变电站在电网系统中的作用十分突出，当前社会各行业、各地区用电需求也存在持续增加的基本特点，这要求各地重视变电站建设，优化变电站功能，带给设计工作较高、较多新要求。在此背景下，运用“两型一化”思路，可以在变电站建设、改造的过程中，以“资源节约”为基础，控制建设工作的整体支出水平，使变电站的建设成本得到控制。如绿色施工技术的运用，可以复用一些有价值的旧材料，节约建设成本。根据国家电网公司发布的数据，“两型一化”变电站仅土建方面直接节约费用就达总造价的 23，综合采用优化电气接线、优化设备选择、优化平面布置、建筑物节能等措施，变电站综合费用可以降低 5左右5。2.2 环境保护需要 变电站设计中应用“两型一化”思路，可视作环境保护的需要。我国此前经济发展成果丰硕，但也存在环境破坏较严重的问题，未来包括电力系统建设、变电站建设工作在内，积极加强设计、运用“两型一化”思路指导设计工作，也能实现环境保护能力的优化。如场地选择、空间利用方面的设计，可以在“环境友好”基本思路下，避免无谓浪费场地、空间，在满足使用需求的基本原则下，实现空间设计的集约化，避免对周边环境的扰动，包括自然环境、人文环境，也包括地下微生物环境，做到变电站设计和建设的绿色化。根据国家电网公司发布的数据，实施“两型一化”，110500千伏变电站平均减少占地面积约23。变电站内不进行人工绿化，采用碎石场地后，国家电网公司系统每年节约灌溉、浇洒用水将超过 100 万立方米，环境保护效应理想。2.3 功能突出需要“两型一化”关注变电站的“工业化”，明确其工业设施的基本定位，实现变电站基本功能和核心功能，剥离无用、冗余功能。在此思路下，以“两型一化”为基本原则进行变电站设计，可以更有效的提升设计水平、达成工业化目标。如场地的运用，在条件允许的情况下应优先考虑电气系统设计，满足电气系统用地要求的情况下，做其他土建结构设计、辅助设计的研究，确保土地应用效率的同时，使变电站的核心功能、基本功能妥善得到发挥。在此基础上，做其他设施的建设、履行变电站的其他功能，如职工办公设施、生活设施等等。3 变电站设计中应用“两型一化”的实践举措 3.1 组织设计论证“两型一化”思路下，变电站设计的实践举措应强调综合性，可在具体工作中做好设计论证，以专家论证的方式，对总体设计方案进行商榷，确定兼具经济性和功能性、绿色化水平的方案用于指导施工建设。建议采用专家反馈的基本模式，在立项阶段出具两份以上的设计方案，有侧重的呈现方案内容、特点，如经济效益最大化、土地使用集约化、绿色水平最突出等。之后选取具有变电站设计经验、土木工程建设经验、造价管理经验的若干专家，组成专家小组，分别对不同的设计方案进行分析，以“两型一化”为基本思路，分析不同方案的造价水平、绿色水平、工业化水平，选取能够兼顾上述三个基本要求的方案作为草案，再做二次、三次论证，直到方案最终满足“两型一化”思路的细节要求、符合当地变电站建设的具体要求，用于施工建设。3.2 场地使用集约化设计“两型一化”思路下，方案论证是保证变电站满足资源节约型、环境友好型、工业化要求的基础性措施，实际工作中还应加强细节研究，做到设计无遗漏，面面俱到的观察“两型一化”思路和原则，包括场地使用在内，应强调设计的集约化。如 500kV 配电装置，其建设间隔宽度一般为 28m，需要较多建设用地。在变电站建设范围内进行土地使用、电气系统方面的设计优化，可采用 GIS 组合电器，并在通道设计方面进行调整，一律以光纤通道代替普通的通信模式，在出线部分进行电气间隙的控制，发挥上述设计节约空间、通信能力较强的优势，将 500kV配电装置建设间隔缩短在 25m 以下，从而节约土地。在此基础上，以“工业化”为目标，还可以进行建筑配置方面的设计优化，在变电站设计的初始阶段，应中国科技期刊数据库 工业 A-134-首先进行电气系统的设计，采用从中间向四周配置工作设施的模式，逐步进行土地使用的设计、规划，完成核心电气系统设计后，再对剩余土地进行配置，建设办公设施、生活设施，避免土地资源的浪费和使用设计不当问题。3.3 材料选取设计 以“两型一化”为思路，资源节约、环境友好是变电站设计必须考虑的基本目标，可在具体设计工作中通过材料选取设计的方式，减少非必要支出，控制建设过程对环境的影响和扰动，提升设计工作的综合效应。如变电站各工作室内选用的材料，应考虑其静电控制能力，避免使用各类金属材料，以复合材料、木料为主，包括 PVC 地板、水泥砂浆地面、环氧砂浆材料、乳胶材料等等。室外材料应关注防腐蚀能力，在设计过程中选用耐腐蚀材料或做防腐涂层设计，提升变电站各类设备的使用寿命，避免频繁运维、更换导致的支出增加问题。此外，材料选取设计也应考虑因地制宜选择，根据变电站所处区域特点，进行材料方面的选择设计。以北方地区的变电站设计为例，从保温角度出发，可以在设计过程中采用苯复合材料建设建筑围护结构，在常规材料的基础上，借助苯复合材料隔热效应较好的特点，避免室内热量散失，从而减少冬季变电站内温度调节方面的支出。3.4 设施能耗控制设计 变电站设计除了考虑土地使用集约化、关注材料设计外，还应从辅助系统设计的角度出发，以综合性思路提升能耗控制设计水平。包括暖通系统设计、建筑技术设计、工业功能突出化设计等。工业功能突出化设计，主要考虑削减非必要的冗余功能，以保证变电站的核心功能得到履行为基础。在条件允许的情况下，可以适当增设补偿系统、储能系统，以补偿系统提升变电站工作的稳定性，以储能系统完成多余电能的收集和存储，进而提升变电站设计的功能定位效应、资源节约能力。建筑技术设计方面，可采用更多的绿色技术提升设计水平，如在变电站改造工程中，使用混凝土进行土木工程建设，可收集工程施工区域内仍有使用价值的木料，制作复合板材，对废旧混凝土进行破碎处理，加工成混凝土骨料用于施工，进一步减少施工活动的成本，也减少建材生产环节对环境的影响、控制碳排放。暖通系统设计方面，应避免使用中央空调，分散配置独立空调，单独为办公室、电能系统作业区、生活区提供暖通服务，避免中央空调能耗方面的高支出，有针对性的改善变电站综合设计水平，实现资源节约型、环境友好型设计目标。4 变电站设计中应用“两型一化”的实践反思 4.1 积极经验的推广 变电站设计中应用“两型一化”思路，已经得到各地关注，积累了一定的积极经验，未来工作中，可继续对积极经验进行汇总和推广，改善应用效应。如部分地区采用的土地集约化设计思路、土方自平衡思路等，土方自平衡关注在施工过程中应用建筑废料进行基坑填埋等一般作业，减少外运土方、建筑垃圾处理方面的支出，尝试实现资源节约型、环境友好型设计，具有推广价值。4.2 现有不足控制 对“两型一化”的实践情况进行反思，还应关注变电站设计中一些常见误区和问题的规避。如变电站设计中过于关注节约资源，以致一些关键性的功能指标受到影响、办公和生活区域设计不当等等。从原则上看，“两型一化”关注资源节约型、环境友好型、工业化，工业化应作为核心要求加以要求，其他设计不能影响变电站的核心功能履行需要，也有部分地区为减少环境扰动、节约建设资金，未能做好办公区域、生活区域建设，使变电站内工作人员的办公环境、生活较差，降低了变电站的综合建设水平，不能保证人文方面的设计效果，此类问题也应在未来工作中加以规避。4.3 未来实践趋势 对“两型一化”在变电站设计中的应用情况进行反思，还可以发现未来其实践将更多关注新技术的联用，信息化技术、智能技术、虚拟技术等，也可以进一步运用于变电站设计中，推动“两型一化”思路的实践。如虚拟现实技术的运用，可以利用计算机建立模拟实验，分析何种方案能够最大化提升土地使用效率、减少建设综合投资和成本，也能保证变电站的核心功能得到妥善履行。此外，智能技术也能用于模拟中国科技期刊数据库 工业 A-135-研究，以了解新的设计思路是否仍具有扩展、优化空间，通过智能感知、智能预测的方式，进一步提升“两型一化”在变电站设计中的应用质量和成效。5 结束语 综上所述，“两型一化”在变电站设计中的应用具有突出价值，可以实现成本控制，有助于环境保护，也能突出其工业设施的基本定位，可在未来工作中予以更多关注。目前来看，变电站设计应关注场地、能耗、材料、内装等方面，应强调场地使用集约化设计、设施能耗控制设计、材料选取设计，并在条件允许的情况下做好设计论证。结合现有工作经验，未来应进一步关注积极设计经验推广，控制设计上暴露的问题，以全程化思路、综合化视角组织变电站“两型一化”设计，提升设计工作的综合效应。参考文献 1由恒远,周君,党景涛.预制舱变电站的防雷设计思路及案例分析J.电工材料,2023(04):88-92.2董英华,刘溪,张洪秦等.虚拟现实视域下的变电站可视化巡检培训系统设计研究J.自动化技术与应用,2023,42(08):170-173.3 蔡萱,李小 平,石剑波 等.基 于特 征数 据典型 设 计变 电站 干涉 声场计 算 研究 J.噪 声与 振动 控制,2023,43(04):68-73.4高宏.智能变电站二次系统优化配置方案设计研究J.建筑与预算,2023(07):52-54.5姜涵,毛新飞.智能变电站继电保护装置的自动测试系统设计J.电子技术,2023,52(07):278-279.