摘要：预制舱式二次组合设备是新一代智能变电站模块化建设的重要内容，着力实现工厂化预制、现场装配式安装，以提高智能变电站的建设效率。本文从工程实际出发，分析了常规二次装置及屏柜结构，调研了目前预制舱式二次组合设备方案及应用现状，并进行梳理总结，针对目前存在的问题，提出了预制舱及舱内二次装置、屏柜结构优化方案，提出了预制舱内屏柜布置方案，并给出了预制舱方案的设计建议。
关键词：智能变电站；模块化；预制舱；机架式；
前言
现有变电站建设过程中存在着现场施工量大、建设周期长、建设质量难于控制、接口复杂、占用资金多等问题。模块化变电站是一种把高压开关设备、配电变压器和低压配电装置按一定的接线方式组成一体的工厂预制型户内外紧凑式配电设备，使变电站建设走向减少土地占用、降低变电站造价、缩短建设周期、与周围环境协调、提高运行可靠性、较少设备维护的发展模式。对于模块化变电站来说，二次设备的模块化尤为重要。
一、理论概述
1.预制舱式二次设备结构
该设备属于时代发展的产物，它主要由基础设备（消防、空调、图像、照明等）和特殊设备（舱体、二次设备）组成。其中，舱体材料以不锈钢材料为主，主要是为了迎合变电站运行需要，并满足预制舱高性能使用条件；舱体端面和侧面分别安装空调，以便调整运行温度。正常情况下，预制舱宽度、高度分别设置为2435mm和2895mm；端壁厚度和侧壁厚度分别为82mm和45mm。
2.预制舱式二次设备优势
一方面，高度集成。资源节约型社会建设的过程中，电网建设单位运用集成方式进行二次设备整合，这既能省去繁琐环节，又能提高安装效率及接线准确性。另一方面，创新调试模式。借助信息化软件模拟设备在现场运行情况，通过工厂联调与现场调试结合模式对其验证分析，确保预制舱式二次设备满足应用需要。此外，有效控制应用成本。智能变电站预制舱式二次设备体积较小，加之，设计流程简化，故而，复杂环节省去的过程，即投资成本有效控制的过程。这在一定程度上能够提高材料利用率，同时，还能起到环境保护、经济效益增加的作用。
二、机架式二次设备布置方式
1.一体化设计、分立式安装的结构形式
根据GB／T19520中的定义，机架是按照预定间距配置的一系列成对的垂直构件，构件可被固定在地板、天花板或墙壁上。将定义中的垂直构件设计成由多个标准零件组成的长方形片状结构，作为机架的基本装配单元，固定在舱体地板和墙壁上，将上述基本装配单元作为机架式结构的基础及受力单元。多个装配单元在整体制造的预制舱底部槽钢与侧壁上通过螺钉紧固，再通过各类型的横向连接零件将不同装配单元之间进行连接，形成安装灵活方便、并具有良好强刚嗖的繁体框架。
2．机架尺寸的优化
利用机架式一体化设计的优势，将单个零件作为左右两组机架单元共同的受力构件及安装基础，可节约更多的空间，结合工程设计需要和国家标准，设定机架的宽度为700mm。一般机柜深度均为600mm，由于前接线装置的前部空间130mm为统一尺寸，无法优化，各厂家装置后部深度各不相同，从统计数据来看，一般深度不超过280mm，但考虑到部分其他装置，如交换机等设备深度可能超过300mm，因此，统一将后部装置深度定为不超过350mm，此数据也不宜改变。此时，叮优化的空间只有装置前面板到机柜正面的85mm。此数值的规定，来源于为装置正面开关、按钮的深度，以及机柜正面其他凸起设备(如压板等)的深度预留安装空间。可将压板等凸起设备采用嵌入式结构。通过优化设计，可以将设备正面空间节约，使前门与设备间的距离缩短。将前门与设备间的距离由85mm缩短至50mm，再将装置后部最小空间由35mm优化至20mm，则可将机架深度空间优化至550mm。预制舱内维护通道宽度=预制舱宽度一舱壁厚度×2一机架深度×2。预制舱深度为标准尺寸2800mm，采用超细活性粉末、水泥、优质细骨料、高强度纤维等组分的RPC新型仓体材料，可使舱壁厚度缩小至70mm，再结合上述对机架深度的优化，使预制舱内维护通道的宽度为2800—70×2—550×2=1560mm，即舱内维护空间可达1560mm，极大增加了运维的便利性。
三、预制式二次设备配线及防护方案
1.机架内设备配线及防护解决方案
受前接线机柜结构形式的限制，左右两侧布置走线槽的条件下，无法竖向安装接线端子。以往采用数字采样，舱内电缆数量不多，需要的接线端子数量也较少，采用端子横排布置。在本文中，对机架单元的结构进行优化，采用装置偏置，一侧安装走线槽和接线端子。右侧接线区域采用200mm宽的竖向走线空间够，用55mm宽的电缆走线槽，为解决端子接线空间的问题，在端子选型时，可采用以下两个方案。
（1）选择两端均町正面接线的插接型小型化端子，即90°接线端子。（2）采用普通接线端子，把端子倾斜安装后，也可以满足接线要求。装置另一侧配置光缆理线板，方便光缆走线。机架单元采用不对称双开门结构。左侧门宽度为500mm，结构采用19in标准机架式安装模数，在装置的相应位置安装透明玻璃封板，走线槽相应位置安装金属盖板，既可方便的观察设备工作状态，又可确保设备不被误碰或误操作。右侧门宽度为200mm，为走线槽及端子盖板，打开后可对接线区域进行操作。机架上层为空开安装区域，空开采用机架内固定安装的方式，为保障操作人员人身安全，为空开配置旋转式防护封板，封板卜开操作孔，当封板闭合时，空开操作手柄露出，可进行开合操作，当封板旋转打开时，可对空开进行接线维护。
2.机架式结构舱内走线及维护方式
机架式结构分为上下两部分：上部又分为设备区和走线区，高度2000mm，设备区安装空开、二次装置、压板等设备，走线区布置竖向走线槽和接线端子；下部为机架问的走线层，高度200mm，布置贯穿机架的横向走线槽盒，以及接地铜排等附件，走线层采用下翻式门，方便操作。预制舱内走线采用日环形通道，同列机架问设备的连接线缆通过机架下方走线层中设箴的走线槽行线，工厂化接线时，可暂时安装走线层防护门，方便人员施工。在现场接线及维护时，可将走线层防护门翻转打开，换线或新增线缆时，走线层高度完全满足施工操作的需要。机架下方的横向走线槽盒，采用分区域分层走线结构，可将光缆、电缆走线路径完全分离，方便运维，避免误操作。当需要维护连接对称机架设备问的连线时，只需打开走线层防护门，并掀开覆盖在对侧走线槽盒上方的几块防静电地板，即可完成施工避免了传统维护线缆时，需要掀开大部分地板的现象，既提高了工作效率，又防止了地板反复拆卸造成的损伤。
3．集中配线单元设计
本文采用光缆集中配线机架实现预制舱内二次屏柜的对外光电缆接线。集中配线机架按照预制舱内实际光电缆接入需求，设置光缆集中转接模块，将多个预制光缆转接模块集成至标准装置结构内。预制舱内预制光缆均通过集中配线机架与舱外接线，通过集中配线机架至预制舱内各个屏柜。
四、应用关键技术
1.舱体材料方面
随着科技水平的不断提高，舱体材料类型日益多样。为延长舱体设备使用寿命、优化舱体设备性能，务必选用优质舱体材料，确保所选用的舱体材料能够满足设备应用需要。一般来说，金邦板作为主推材料，它具有高强度、轻质地、防火耐水等优势。舱体架构加工材料优选钢制材料，这既能起到电磁抵御的作用，又兼具美观性和实用性。
2.舱内环境把控方面
舱内设备运行的过程中，要想确保各类设备处于常态化运行状态，全面提升运维人员安全系数，适当把控舱内环境是极为必要的。现今，环境控制元器件种类丰富、类型多样。对于非干燥区域，借助离心风机设备进行热量驱散；对于炎热区域，利用工业空调来调节舱内温度及湿度。此外，舱内辅助设备在智能辅助控制系统的引导下实现智能联动目的，以此提升舱内环境自调节水平，并为全面监控起到基础铺垫作用。
结束语
本文较好地解决了现有问题，实现了优化目的，降低了舱体投资成本，具有较大的推广前景。
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