变电站模块化建设应用及前景分析
变电站模块化建设研究综述
2 变电站模块化建设的发展过程
以上建设模式均由用户电力公司自行设计分散采购自行组织集成和现场安装调试建设周期长同时也造成各级电力部门必须拥有一支庞大的工程设计和建设队伍25如果把变电站设计为模块化结构相关设备模块都在工厂内安装完毕并完成内部连线和调试把模块运到现场后只需进行外部连接整体联调则可以较好地解决以上各种问题同时降低综合造价使不同场合变电站的建设多一些选择方案也可以减少各地工程建设队伍专业水平的差异对工程质量的影响
第 32 卷 第 14 期 2008 年 7 月
文章编号：1000-3673（200ower System Technology
中图分类号：TM63 文献标识码：A
Vol. 32 No.14 Jul. 2008
学科代码：470·4051
变电站模块化建设研究综述
柳国良，张新育，胡兆明
关键词：模块化；变电站；紧凑型开关柜；全绝缘；户外共 箱式模块
0 引言
20 世纪 90 年代中期国际上就出现了模块化的 变电站，受到许多企业和专家的关注，人们认为这 种建设模式具有简单、快速、占地少等优势，应用
范围很广。2006 年，在达拉斯举办的 IEEE 电力展 览会上出现了许多变电站建设的模块化产品[1]，表 明了变电站模块化的技术发展趋势。
1 传统变电站的建设模式
传统的变电站建设模式主要包括： （1）户外型变电站。此模式变电站的高压开 关设备采用户外中型或半高型等布置形式，变压器 放置在户外，10 kV 设备采用户内开关柜形式布置 在开关室中，各电气设备采用敞开连接方式，即设 备之间采用裸露导线或母线端子排，利用户外架构 的支撑进行连接。由于高压绝缘对空间的需要，电 力设备的体积和设备间距较大，占用土地较多。并 且由于高压设备及其连接直接暴露在户外，对环境 及绝缘配合的要求较高。按此方式建设的变电站通 常构架高耸，高压线如网，与周边环境很不协调， 选择合适的变电站建设地点较困难。但此种方式在 我国有多年的建设经验，设备供应厂家众多，建设 成本较低。 （2）户内型变电站。为解决户外型变电站占 用土地多、与环境不协调等问题，出现了户内型变 电站，其电气设备全部或部分安装在户内。为有效 地节约空间，其高压开关多选用气体绝缘封闭式开 关设备(gas insalated switchgear，GIS)，各电气设备 之间的连接多采用电缆方式。户内型变电站需要现 场建房，且安装、调试工作量较大，施工周期长， 总体造价约比户外变电站高出 1 倍。此模式适用 于城市中心区变电站的建设，可较大程度地节约 土地资源。 （3）地下或半地下型变电站。此模式变电站 与户内型变电站较为相似，只是将各电气设备全部 或部分安装在地面以下，更为有效地节省了土地占
变电站模块化建设通用设计应用及存在问题
一、概述变电站是电力系统中的重要组成部分，其功能是对输电线路的电能进行变换、分配和控制。
在变电站建设中，模块化设计是近年来的一种新趋势。
模块化设计是指将变电站设备和构件制作成标准化的模块，然后在现场进行组装和安装。
这种设计方法在提高建设速度、降低成本、提高质量方面有明显优势，因而备受青睐。
然而，模块化建设也存在一些问题，需要进行深入研究和解决。
二、模块化设计的优势1. 提高建设速度模块化设计避免了传统建设中的大量现场加工和施工，可以大大缩短建设周期。
设计和制造模块化的变电站设备更为简单高效，可以在短时间内完成大量模块的制作，并便于统一管理和质量控制。
2. 降低成本模块化设计可以减少人工成本、能源成本和材料成本，同时也减少了变电站的占地面积。
大规模生产标准模块可以带来规模经济效益，使变电站建设的总体成本降低。
3. 提高质量模块化设计使得变电站设备在工厂化生产的过程中可以进行更为严格和细致的质量控制，避免了现场施工过程中的质量问题。
模块化设计还便于标准化管理和维护，提高了设备的可靠性和稳定性。
三、模块化设计的应用1. 设备模块化在变电站建设中，各种变电设备可以根据其功能和规格进行模块化设计，例如变压器、开关设备、断路器等。
这些设备模块化后可以在工厂进行生产和调试，然后直接运输到现场进行组装和安装。
2. 结构模块化变电站的建筑结构也可以进行模块化设计，例如采用预制构件进行建筑的模块化组装，甚至可以采用集装箱式结构进行快速搭建。
3. 控制系统模块化变电站的自动化控制系统也可以进行模块化设计，例如将不同的控制功能进行模块化，便于灵活组合和替换。
四、模块化设计的存在问题1. 设备匹配性由于不同厂家生产的模块化设备可能存在一定的差异，因此在实际应用中可能存在设备匹配性的问题，需要进行定制化设计和调整，增加了施工和调试的难度和成本。
2. 安全性考虑模块化设计可能会增加变电站的故障检测和处理难度，同时也增加了一些安全隐患，例如模块间连接处的接地、防雷等措施需要特别注意。
魔方式变电站的创新设计与应用
魔方式变电站的创新设计与应用在当今电力需求不断增长、电网架构日益复杂的背景下，变电站作为电力系统的重要组成部分，其设计与应用的创新显得尤为关键。
魔方式变电站作为一种新颖的理念和技术，正逐渐引起行业的关注，并在实际应用中展现出独特的优势和潜力。
一、魔方式变电站的概念与特点魔方式变电站，顾名思义，其设计理念类似于魔方的灵活组合与多变特性。
它不再是传统意义上固定布局、功能单一的变电站，而是具备高度模块化、可扩展、智能化等特点的新型电力设施。
1、模块化设计魔方式变电站采用模块化的构建方式，将变电站的各个功能单元，如变压器、开关柜、继电保护装置等，设计成独立的模块。
这些模块在工厂中进行预制和调试，然后运输到现场进行快速组装。
这种模块化的设计大大缩短了变电站的建设周期，减少了现场施工的工作量和不确定性。
2、可扩展性由于采用了模块化的结构，魔方式变电站具有出色的可扩展性。
当电力需求增加时，可以方便地添加新的模块，实现变电站容量的扩充。
这种可扩展性不仅能够满足未来电力增长的需求，还避免了一次性大规模投资，提高了资金的使用效率。
3、智能化控制魔方式变电站配备了先进的智能化控制系统，能够实现对设备的实时监测、故障诊断、自动控制等功能。
通过传感器和通信技术，变电站内的各种设备状态信息能够及时上传到监控中心，运维人员可以远程掌握变电站的运行情况，并进行相应的操作和管理。
4、紧凑布局相比传统变电站，魔方式变电站在空间利用上更加高效。
通过优化模块的排列和组合，以及采用紧凑的设备设计，能够显著减少变电站的占地面积，尤其在城市等土地资源紧张的区域具有重要意义。
二、魔方式变电站的创新设计1、结构设计创新在结构方面，魔方式变电站采用了多层立体式的架构。
不同功能的模块分层布置，通过合理的通道和连接方式实现电气连接和通信连接。
这种结构设计不仅提高了空间利用率，还便于设备的维护和检修。
2、设备选型创新对于变压器、开关柜等关键设备，魔方式变电站选用了新型的高性能、小型化产品。
探讨模块化变电站的建设及运维管理
探讨模块化变电站的建设及运维管理摘要：在变电站建设中,采用模块化的思维进行建设指导,是符合时代发展趋势的。
从实质来看,模块化变电站采用的是装配结构模式,以工厂预制生产和现场安装两部分为主进行建设,这种新的建设方式可以使变电站的建设场地面积进一步缩小,同时也会使建设的施工工期缩短,使其施工效率得到保障,可以使变电站在短期内尽快投入使用,各项功能模块分布合理,为供电服务提供安全保障。
关键词：模块化；变电站；建设；运维管理一、变电站的模块化描述智能变电站是随着科学技术的广泛普及而出现的一种新型变电站形式,具有自动化和信息化的特点。
对于它的模块化来说,属于是变电站建设的一种新型模式,是时代发展的产物,它的模块化建设主要涉及到的以下几个方面,即主变压器、高压开关、中压开关、中压配套设备和综合自动化等等,这几个部分之间相互作用相互联系,共同构成智能化变电站。
下面对各个部分进行简要阐述。
第一,主变压器。
它是通过拔插的方式,和高压进线电缆接头相互连接,在全封闭和多股电缆母线桥架,来实现和中压出线的相互连接。
第二,高压开关。
它是在进出线部位选择拔插的具体方式,在气体绝缘封闭方式的利用下,来实现和组合电器的相互连接。
第三,中压开关。
它是选择一体化的预装性质的组合电器。
第四,中压配套设备。
这一设备中,它的结构构成主要是以消弧线圈、接地变压器以及无功补偿装置为主的。
第五,综合自动化。
它属于是选择一体化预装式的控制室。
在实际的变电站建设中,这五个功能模块都是需要在事前进行调试的,在开始安装操作时,依次选择的是一次电缆、连接变压器、开关和配套设备、综合自动化选择通讯线路、电缆连接,在各个部分连接完成之后,最后开始进行整体上的调试工作,对各个功能组成进行性能的测试,以确保智能变电站模块化建设的顺利进行。
二、模块化变电站的建设（一）模块化变电站的精细化管理精细化生产最早由日本丰田公司提出，经过人们不断的提炼和总结，形成了精益生产，精细化的思维。
模块化在智能变电站的应用
模块化在智能变电站的应用智能变电站是利用信息技术、自动化技术、控制技术等多种先进技术进行改造和升级的新型变电站。
模块化是这种先进技术之一，对于智能变电站的应用具有重要意义。
本文将围绕着模块化在智能变电站的应用进行探讨。
一、什么是模块化？模块化是一种设计理念，它指的是将整个系统分成若干个模块，每个模块都有着自己的功能和特点，并且能够相互衔接，形成一个整体。
模块化的核心就是模块间的标准化接口，这样能够减少各个模块间的耦合性，每个模块的独立性也更加强。
二、为什么要使用模块化？在传统的生产方式中，产品的生产是以生产过程为中心进行的，也就是说将产品分成若干个工序，每个工序由不同的人或机器进行生产，最终通过不同的工序组装成一件完整的产品。
这种生产方式的缺点是生产过程复杂，很难适应快速有效的自动化生产，还会导致产品设计不稳定，不利于改进和升级。
而使用模块化的生产方式是把产品分成若干个模块，每个模块都有着自己的功能和特点，并且能够相互衔接，形成一个整体。
这种生产方式的优点是简单易变，有利于产品的改进和升级，并且能够适应快速有效的自动化生产。
三、模块化在智能变电站中的应用1. 标准化接口智能变电站中的各个设备都需要相互配合，才能够实现智能控制。
而设备之间的标准化接口可以使得设备之间的耦合性更低，各自模块能够独立工作，相互取代。
这样的好处在于，如果需要改进或替换某个模块时，只需要替换这个模块就可以了，而不需要改变整个系统。
2. 模块化设计模块化设计可以让智能变电站的设计更加灵活，通过调节和改变模块的数量和属性，可以适应多种不同的生产需求。
同时，模块化设计还可以减少智能变电站的规模，提高智能变电站的效率和可靠性。
3. 模块化测试模块化测试可以让智能变电站更加容易进行测试和维护。
当模块出现故障时，只需要更换这个模块即可，不需要对整个系统进行维护和测试。
四、智能变电站中的模块化应用案例1. 一种基于模块化的智能变电站的控制系统设计案例通过对智能变电站的各个组成部分进行模块化设计，建立了一种基于模块化的智能变电站的控制系统。
装配式建筑施工中的变电站模块化应用研究
装配式建筑施工中的变电站模块化应用研究一、引言近年来，随着城市化进程的加快和经济的不断发展，越来越多的变电站建设需求涌现出来。
然而，传统的变电站建设方式存在诸多问题，如施工周期长、造价高、施工质量难以保证等。
在这种背景下，装配式建筑以其灵活性、可重复利用性和高效性被广泛应用于各个领域。
本文旨在探讨装配式建筑在变电站施工中的模块化应用，并剖析其优势与挑战。
二、背景及意义传统变电站施工方式通常采用现场加工、组装的方式完成。
这种方式依赖于大量人力物力资源，且容易受到天气条件等不确定因素限制，导致项目延期和额外成本支出。
相比之下，装配式建筑采用先制组件，在工厂进行统一生产，并通过标准化设计实现模块之间的互换和组合。
这种模块化特点为变电站施工带来了无尽可能性。
模块化能够提高施工效率，减少现场人员和工期，从而提高施工质量和降低成本，因此其研究具有重要的理论价值和实践意义。
三、装配式建筑在变电站模块化应用的优势1. 提高施工效率与传统施工相比，装配式建筑采用先制模块，在一个工厂环境下进行生产，可以同时进行多个模块的生产。
这种离散化的生产方式能够大幅提高施工效率，缩短建设周期。
例如，在变电站主体结构方面，通过预制混凝土构件和钢结构模块化制作，并借助机械设备进行快速组装，可以大大缩减现场搭建时间。
2. 保证施工质量装配式建筑中的预制构件经过严格的质检程序，在交付现场前即完成了质量控制。
这样可以避免传统施工中施工人员操作不规范带来的质量问题。
同时，在模块化中采用标准化设计和加强连接方式，可以确保模块之间空隙小、连接紧密，为电气设备的正常运行提供可靠保证。
3. 实现可持续发展装配式建筑更加注重环境友好，符合低碳和可持续发展的要求。
使用预制构件可以减少对资源的浪费，降低建筑过程中的二氧化碳排放。
另外，变电站模块化应用还可以实现快速组装和拆卸，方便后期设备更新和扩展。
四、装配式建筑在变电站模块化应用的挑战1. 设计标准的统一由于不同地区和不同工艺对变电站的设计需求不尽相同，给模块化应用带来了困难。
电力工程变电站模块化建设的探究
电力工程变电站模块化建设的探究摘要：随着国家电网公司持续推进输变电工程“两型三新一化”的建设理念，变电站的功能定位和配置要求越来越突出产业化。
基于模块化设计理念，分析了智能变电站的模块化设计理念，提出了电气一次模块化集中布置、二次系统集约化集成布置、二次系统集中布置的方法，并利用三维数字化技术对变电站的结构形式和立面组合进行模块化设计，从而达到城市智能变电站整体优化的效果。
关键词：电力工程；变电站；模块化建设；探究1 模块化智能变电站在工程设计中的应用1.1 模块化智能变电站的设备选型对于设备容量、额定电流等常规设备参数，模块化智能变电站的设备选型与传统变电站相差不大，可根据系统要求进行配置。
为了实现模块化设备的“即插即用”功能，需要对主变压器模块的接线端子进行修改，并使用可插拔电缆附件与进线模块连接；对于220kV开关模块和110kV开关模块，工程设计中将气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）作为模块的基本形式，高压设备如断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器高度集成，结合设备厂家工厂预制工艺，进、出线采用可插拔整体式电缆套管和电缆连接器，充分体现模块化变电站的特点，便于维护检修；10kV开关模块可选用金属铠装移动式开关柜或固定式开关柜。
为缩短施工时间，可在工厂提前预制成组装式开关室，并在现场组装，但应同时考虑开关室的运输和吊装。
综合自动化模块主要包括继电保护系统、调度自动化系统、智能监控系统和变电站通信系统。
10kV保护系统可在厂内提前在10kV开关模块内预制，其余可在预制好的中控室内安装。
1.2模块化智能变电站总平面布置图变电站总平面布置应符合《总图标准》（GB/T 50103-2010）和《变电站总平面设计技术规范》（DL/T 5056-2007）的规定。
总平面布置必须树立总体概念，因地制宜采用成熟的新材料、新工艺、新布局，满足可持续发展的要求。
此外，还要遵守国家土地政策，合理利用土地，提高土地利用率，通过各种方案的技术经济比较，不断优化设计方案，尽可能降低工程造价，缩短建设周期。
变电站模块化建设
变电站模块化建设
变电站模块化建设是一种新型的变电站建设方法，它将变电站的各个组成部分划分为独立的模块，进行设计、制造、组装和调试，然后在现场进行快速组装和拼接，以实现变电站的快速建设和高效运行。
以下是变电站模块化建设的一些优势：
1. 缩短建设周期：模块化建设可以将制造和组装工作在工厂内完成，减少了现场施工的时间和工作量，从而大大缩短了建设周期。
2. 提高工程质量：工厂化生产可以保证模块的制造质量，减少了现场施工中的不确定性和人为因素对工程质量的影响。
3. 降低建设成本：模块化建设可以实现标准化设计和批量生产，降低了模块的生产成本。
同时，现场施工工作量的减少也降低了工程的建设成本。
4. 提高运行可靠性：模块化建设采用标准化的设计和制造工艺，保证了各个模块之间的兼容性和互换性，提高了变电站的运行可靠性。
5. 便于维护和升级：模块化结构使得变电站的维护和升级更加方便，可以对单个模块进行维护或更换，而不影响整个变电站的运行。
6. 适应不同需求：模块化建设可以根据不同的用户需求和场地条件，灵活组合和配置各个模块，实现个性化的变电站建设。
总之，变电站模块化建设是一种高效、可靠、经济的建设方式，它可以提高变电站的建设质量和运行效率，为电力系统的稳定运行提供保障。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
变电站模块化建设应用及前景分析
摘要：变电站模块化的技术发展过程九十年代末，国内一些厂家开始将10kV 开关设备及二次装置在工厂里就安装在预制的箱体内，其余设备，仍按常规布置。
这就是变电站模块化的第一阶段即10kV箱式变电站阶段。
由于多选用常规开关柜，体积较大，导致箱体内操作走廊小，维护不便，安全性较低，整体运输和吊装不便，而且外层钢板选用金属材料，使箱体的保温、隔热、防潮不够。
关键词：变电站模块化应用建设
12000年后，35kV、10kV的开关设备开始分别在工厂安装在预制箱体内，实现了变电站模块化的第二阶段即35kV变电站的两侧箱式阶段，实现了局部模块化，箱体内仍选用常规开关柜，体积大、运输和吊装不便、操作走廊小、维护不便等问题仍然存在。
2006年开始提出全封闭、全绝缘的模块化变电站思路。
高压开关选用封闭式组合电器，进出线用拔插式电缆接头连接，中压设备及二次设备都在预装式箱体内，在工厂内完成设计、制造、安装和内部电气接线，出厂前整组调试合格后再通过现场整体调试即可完成变电站的建设，这样形成了变电站模块化的第二阶段即66～110kV模块化变电站阶段。
2011年实现了35kV变电站除主变压器放置户外，其它所有设备箱式化，并且各模块在设计中可以进行整合。
各模块分别在工厂内预制、调试完成，现场安装时只需将一二次电缆简单连接即可完成变电站建设，这样实现变电站模块化的第四阶段即35kV箱式模块化变电站。
2模块化变电站总体概述
模块化变电站提出了一种变电站建设的新模式，它可将变电站划分为高压开关、主变压器、中压开关、综合自动化、中压配套设备五个主要功能模块。
高压开关功能模块为进出线采用拔插式电缆接头连接的气体绝缘封闭式组合电器；主变压器模块的变压器高压进线采用拔插式电缆接头结构，中压出线采用多股电缆或全绝缘封闭母线桥架方式；中压开关模块内采用一体化预装式开关室或户外绝缘全封闭组合电器；综合自动化模块采用一体化预装式控制室；中压配套装置模块包括无功补偿装置、接地变压器、消弧线圈等配套设备。
中压开关柜、综合自动化、中压配套设备等模块中的主要设备均安装在非金属箱体。
以上各功能模块在工厂中预制并调试完成，现场安装时只需将高压开关、主变压器、中压开关及中压配套设备等模块采用一次电缆进行连接，综合自动化模块与其它模块采用二次电缆及通讯线路进行连接，最后进行整体调试即可完成变电站的建设。
3模块化变电站的技术特点
高压开关模块。
110kV及以上电压等的各种封闭式组合电器可以作为高压进出线模块的基础，此类设备集成化程度高，可配置电压互感器、电流互感器、避雷器等多种设备。
如果进出线采用工厂预制的整体式电缆套管及可插拔式电缆插接头将更能体现模块化的特点，可更方便于安装及运行中的维护。
变压器模块。
主变压器仍采用户外常规布置，为了减少现场接线工作量，变压器模块需要对变压器的进出线端子进行改进，一次侧采用可拔插的电缆附件或油气套管与进线模块相连，二次侧可以考虑电缆或架空两种出线方式，但需采取绝缘封闭措施。
中压开关模块。
35kV及10kV进出线模块有两种模式：拼装式和户外箱式。
拼装式最初是采用常规的手车式或固定式户内开关柜，由于常规开关柜体积大而造成整体模块的体积庞大，运输、吊装困难，箱体内的维护通道也比较狭窄，厂家和用户都感到不便；近几年来，进出线模块开始采用以永磁机构真空开关为基础的紧凑型开关柜或气体绝缘封闭式开关柜，由于体积小、重量轻、维护少、吊装和运输方便等优点，提高了这种模式的可行性，已应用于35kV及110kV变电站。
这种模式将以上类型的开关柜拼装到一个预制的箱体内，箱体采用覆铝锌板等双层金属材料或金邦板等非金属材料，中间填充隔热材料，同时箱体内设计合理的通风系统，并且安装空调设备，使箱体具有防潮、隔热、防凝露等性能。
另一种模式是户外共箱式，将开关设备装在充气箱体内，电缆接头作为进出线连接，并兼隔离断口功能，外边再加防护壳体。
这种模式相当于使用35kV户外型封闭式组合电器或10kV户外环网柜。
这些设备结构紧凑，体积小，维护少，布局简捷，使变电站的建设和运行更加简化，工厂化特点更加突出，其实现的技术关键点主要有两个，一是开关设备的免维护，二是大电流参数的电缆接头。
由于35kV 电压等级较少有户外型封闭式组合电器产品，模块化变电站的中压进出线模块主要采用的仍是拼装式。
4变电站的技术经济比较
综合自动化模块。
综合自动化模块主要包括变电站综合自动化系统、交直流电源设备、通信系统设备、图像监控设备、故障录波设备及微机五防设备等。
其中35kV及10kV保护设备在一体化预装式开关室中分散安装，其余部分放置在一体化预装式控制室内。
中压配套装置模块。
无功补偿和消弧线圈可以敞开式布置加顶罩，也可采用户内成套设备安装在箱体内，小容量变电站也可与出线模块合并为一个模；接地变压器、站用变均采用干式电气设备放置于箱体内。
其余辅助设备。
辅助设备中包括变电站消防系统、防雷及接地系统、照明系统、采暖系统、排水系统等。
5模块化变电站与35kV常规变电站的技术经济比较
主变压器：变电站最终建设2台三相双绕组自冷式全密封有载调压变压器，容量为5000kV A，电压等级为35/10.5kV。
35kV侧：主变压器进线2回，采用单母分段线接线，进出线4回，本期1回，配电装置按31.5kA短路电流水平设计。
310kV侧：主变压器进线2回，采用单母分段线接线，出线8回，本期4回，配电装置按25kA短路电流水平设计。
6无功补偿：配置1组600+600=1200kvar无功补偿并联电容器组。
从以上比较数据可知，模块化变电站整体投资与常规户内站相当，略高于全户外建站方式。
由于采用了小型化开关柜（充气柜及永磁操动机构）设备费高于常规建站方式，但在土建筑工程费（地基、围墙、场平、电缆沟道等）、安装工程费（电气一、二次设备安装、接地等）及其它费用（征地、人工、管理费等）节省了大量费用，由此可见，采用模块化变电站不仅可提高设备的整体运行性能，而且能大量的节省占地面积，简化了建设步骤，减少了现场施工量，缩短了施工周期，为工程尽早送电，创造了必要条件。
7模块化变电站的应用及发展方向
模块化变电站的采用改变了传统变电站的建站模式，使变电站的建设具备了科技含量高、资源消耗低、环境污染小、过程精细化等特点。
随着我国电力系统的不断发展，根据模块化变电站的自身特点，它将会更多的应用在农网建设（由其是改造项目中）及城网终端站上；对相对负荷较少、地势复杂，对设备绝缘要求较高的特殊环境及高原地区也有非常巨大的应用空间。
另外，模块化变电站的发展需要进一步提高其设备的技术含量，降低设备成本和运行成本，才能满足竞争激烈及发展迅速的电力市场需求。