2016年，公司35千伏～110千伏電壓等級電網(wǎng)工程建設(shè)任務(wù)日益繁重。近兩年國家加大對農(nóng)配網(wǎng)建設(shè)的投資力度，投資規(guī)模不斷增加，35千伏～110千伏電網(wǎng)工程占公司新建35千伏及以上工程數(shù)量的70%以上。今年以來，國網(wǎng)基建部積極研究對策，搶先抓早，創(chuàng)新突破，有序組織推進(jìn)35千伏～110千伏變電站模塊化建設(shè)。
定位準(zhǔn)確：
優(yōu)質(zhì)高效建設(shè)智能變電站
在電網(wǎng)建設(shè)中推行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化加工、模塊化建設(shè)，是滿足特高壓及各等級電網(wǎng)大規(guī)模建設(shè)需要、全面提高電網(wǎng)建設(shè)能力的必然要求。7月22日，在公司年中基建工作會議上，公司副總經(jīng)理劉澤洪強調(diào)，要強化技術(shù)創(chuàng)新與管理，深化變電站模塊化建設(shè)，切實抓好工程設(shè)計優(yōu)化、二次設(shè)備預(yù)制艙、裝配式建筑物等關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用。
一直以來，在安全可靠的前提下，高效、優(yōu)質(zhì)建設(shè)變電站始終是工程建設(shè)者努力實現(xiàn)的目標(biāo)。公司開展模塊化建設(shè)的總體定位是采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、裝配式建設(shè)、智能化技術(shù)、工業(yè)化生產(chǎn)，實現(xiàn)變電站堅固耐用、通用互換、造價合理。
為此，國網(wǎng)基建部結(jié)合電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展和工程建設(shè)需要，深化通用設(shè)計、通用設(shè)備，統(tǒng)一建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一技術(shù)原則，統(tǒng)一設(shè)計深度，統(tǒng)一設(shè)備規(guī)范，從設(shè)計源頭上提高標(biāo)準(zhǔn)化水平；創(chuàng)新工程建設(shè)模式，采用裝配式建、構(gòu)筑物，采用模塊化組合設(shè)備，工廠預(yù)制，現(xiàn)場快速組裝，實現(xiàn)環(huán)保施工，提高施工效率；深化應(yīng)用成熟適用智能先進(jìn)技術(shù)，應(yīng)用全壽命周期理念，優(yōu)化、細(xì)化設(shè)計方案，技術(shù)集成、設(shè)備整合，有效支撐“大運行、大檢修”；強化工程工業(yè)化設(shè)施定位，突出核心功能，兼顧生產(chǎn)、運維與檢修，注重實用高效，推行系列化、系統(tǒng)性的工業(yè)化生產(chǎn)。通過管理和技術(shù)創(chuàng)新，有效對接公司農(nóng)配網(wǎng)工程大規(guī)模建設(shè)，大幅提升工程質(zhì)量和效益、效率。
高度決定視野。公司對智能變電站技術(shù)的精準(zhǔn)把握和準(zhǔn)確定位，保證了模塊化建設(shè)的管理、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益顯著。應(yīng)用這項技術(shù)，變電站實現(xiàn)小型化，占地面積減少5%～15%、建筑面積減少19%～30%、二次屏柜數(shù)量減少11%～32%；大幅提高了工程建設(shè)效率，220千伏變電站最快4個月建成，110千伏變電站最快3個月建成，工程建設(shè)周期較常規(guī)工程減少約20%～70%；設(shè)備運行環(huán)境得到有效改善，二次設(shè)備運行、接線質(zhì)量安全可靠。
頂層設(shè)計：
建立系統(tǒng)完整的管控和技術(shù)體系
面對高難度的技術(shù)挑戰(zhàn)和復(fù)雜繁多的細(xì)節(jié)問題，國網(wǎng)基建部統(tǒng)籌系統(tǒng)內(nèi)資源，組織科研院所和省市公司開展關(guān)鍵技術(shù)研制和試點工程建設(shè)工作，取得了一項又一項突破，形成了系統(tǒng)完整的模塊化建設(shè)體系：
調(diào)研、分析“十三五”期間電網(wǎng)工程技術(shù)方案需求，結(jié)合“十三五”期間電網(wǎng)發(fā)展趨勢和技術(shù)特點，在現(xiàn)行通用設(shè)計基礎(chǔ)上全面深化、優(yōu)化、細(xì)化，完成35千伏～110千伏智能變電站模塊化建設(shè)施工圖通用設(shè)計。同時開展預(yù)制艙式組合設(shè)備、裝配式建筑物、裝配式構(gòu)筑物、預(yù)制光纜、預(yù)制電纜等模塊化建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究，形成統(tǒng)一的模塊化建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。
制定35千伏、66千伏、110千伏共3個電壓等級變電站模塊化建設(shè)施工圖通用設(shè)計技術(shù)導(dǎo)則，指導(dǎo)規(guī)范通用設(shè)計編制和工程設(shè)計。并按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、深度要求、成果形式等，編制完成29個通用設(shè)計方案施工圖設(shè)計。同時兼顧地區(qū)差異，首次形成高海拔、大風(fēng)沙、寒冷地區(qū)通用設(shè)計專項模塊。
為強化示范引領(lǐng)，選取了100項示范工程，實施設(shè)計建設(shè)全過程管控，將模塊化建設(shè)要求納入設(shè)計招標(biāo)文件，統(tǒng)一評審初步設(shè)計技術(shù)方案，優(yōu)化模塊化建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)實施方案。
在四川南充，儀隴永光及南部東壩35千伏變電站采用了智能變電站模塊化建設(shè)方案后，現(xiàn)場應(yīng)用預(yù)制艙結(jié)構(gòu)，沒有了建筑物，支構(gòu)架也減少了很多，大幅減少了現(xiàn)場土建工程量及土建“濕作業(yè)”，節(jié)約了水泥、磚塊、鋼筋等建筑材料的運輸及使用，大幅縮短變電站施工時間，提高了土建施工的效率和效益。“大量一次、二次設(shè)備都在工廠里裝配，調(diào)試工作也提前到工廠內(nèi)完成，減少了現(xiàn)場電氣安裝、現(xiàn)場調(diào)試工作量，縮短了現(xiàn)場安裝調(diào)試時間，加快了工程建設(shè)進(jìn)度，保證了農(nóng)配網(wǎng)建設(shè)工程的順利完成。”國網(wǎng)四川省電力公司建設(shè)部技術(shù)處唐俊宇說。
成效特點：
全面提升建設(shè)質(zhì)量、安全、效率、效益
11月10日，江西35千伏田埠變電站正在安裝高壓開關(guān)柜。該工程9月15日正式開工建設(shè)，計劃12月15日投運。“長期以來，農(nóng)網(wǎng)35千伏等低電壓變電站工程，存在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低、設(shè)計施工等參建單位力量薄弱。如果沒采用模塊化建設(shè)技術(shù)，我們不可能在短時間內(nèi)高質(zhì)量完成四批農(nóng)網(wǎng)升級改造項目。”國網(wǎng)江西省電力公司建設(shè)部技術(shù)處長湯程說，“今年江西農(nóng)網(wǎng)新建35千伏及110千伏變電站共有32座，根據(jù)計算，占地面積較常規(guī)方案節(jié)省了56％，施工時間縮短60％，建設(shè)投資基本持平，大幅提升建設(shè)管理效率和效益。”
同樣的情況還出現(xiàn)農(nóng)配網(wǎng)工程繁重的河南省。今年，河南省開工建設(shè)的35、110千伏變電站有176個。面對巨大的建設(shè)任務(wù)壓力，國網(wǎng)河南省電力公司引入模塊化建設(shè)理念，試點先行、扎實推廣，在建29個35、110千伏變電站全面采用模塊化建設(shè)思路，工程進(jìn)度大大加快，建設(shè)效率與效益顯著提升，裝備水平持續(xù)改進(jìn)升級。安陽供電公司作為最先開展模塊化試點工程的單位，受益良多。“裝配式建筑施工周期可縮短3～4個月，現(xiàn)場安裝調(diào)試壓縮至5～10天，工程進(jìn)度有了可靠保證，安全質(zhì)量有了本質(zhì)提升。同時建設(shè)過程中的粉塵、噪聲、建筑垃圾、廢水處理等環(huán)保壓力大大減輕。我們已經(jīng)嘗到了甜頭，也摸索出一套模塊化建設(shè)的經(jīng)驗，有信心大力普及推廣。”該公司建設(shè)部主任付京之說。
隨著35千伏～110千伏變電站模塊化建設(shè)研究實踐不斷深入，其成果特點逐漸顯現(xiàn)。如采用模塊化思路，深化應(yīng)用通用設(shè)備，實現(xiàn)了最小單元的通用互換，提高了標(biāo)準(zhǔn)化程度；實施模塊化建設(shè)，大幅度提高工程建設(shè)效率，工程進(jìn)度加快；標(biāo)準(zhǔn)化成果達(dá)到施工圖深度，通用化程度高，為工程設(shè)計質(zhì)量和效率的提升奠定堅實基礎(chǔ)。“我們要深入開展工程建設(shè)管理創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新，推進(jìn)變電站模塊化建設(shè)，突出工業(yè)化定位，推行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，裝配式建設(shè)，做好關(guān)鍵節(jié)點管控，全面提升電網(wǎng)建設(shè)能力和技術(shù)水平。”國網(wǎng)基建部主任葛兆軍說。
裝配式建筑：
工期縮減了一半
11月16日，上海110千伏鶴墻變電站內(nèi)，電氣安裝正緊張有序地施工，全站已進(jìn)入建設(shè)沖刺階段。
有別于常規(guī)變電站黑灰色的主調(diào)，鶴墻變建筑外墻面以深紅色為主基調(diào)，在藍(lán)天白云的映襯下，與周邊城市環(huán)境融為一體。變電站內(nèi)部，大型設(shè)備和保護(hù)屏柜已整齊劃一地就位。
常規(guī)而言，在上海建設(shè)110千伏變電站，起碼需要6個月才完成地面主體建筑的建設(shè)。那么，鶴墻變用了多久？
“3個月！”說出鶴墻變土建施工的周期時，土建項目經(jīng)理陸煥杰底氣十足。能夠節(jié)省一半時間，關(guān)鍵在于鶴墻變土建采用了裝配式模塊化建設(shè)方式。這種新方式與傳統(tǒng)方式有什么區(qū)別，其優(yōu)勢又顯現(xiàn)在哪里？
興建一座變電站，主要分為土建和電氣安裝兩部分。土建相當(dāng)于蓋房子，傳統(tǒng)方法一般普遍采用鋼筋混凝土工藝。“變電站主體部分的混凝土澆筑必需分層實施，也就是說必須等待前一層混凝土完全凝固后，才能繼續(xù)澆筑后一層混凝土，如若不然，就會出現(xiàn)施工質(zhì)量問題，后患無窮。”陸煥杰表示，對于傳統(tǒng)工藝而言，“澆筑—養(yǎng)護(hù)—再澆筑—再養(yǎng)護(hù)”這些工序無法跳越，土建施工時間由此被卡死，幾乎沒有壓縮空間。
近年來，上海的經(jīng)濟(jì)發(fā)展對電網(wǎng)建設(shè)速度要求越來越高。鶴墻變服務(wù)范圍內(nèi)建設(shè)有大型居住社區(qū)和配套商業(yè)、教育、醫(yī)療、文化設(shè)施，負(fù)荷增長很快。鶴墻變早一天投運，就能早一天分擔(dān)既有變電站的負(fù)荷壓力，也能保證區(qū)域后續(xù)發(fā)展所需電能。
鶴墻變作為國家電網(wǎng)公司模塊化建設(shè)試點工程，其建筑采用預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場裝配方式。這種方式除了能保障施工的高安全、建設(shè)的高質(zhì)量，還能將原本不能節(jié)省的土建時間省下來。
鶴墻變主體建筑于今年7月開始施工，10月即告建成，3個月從無到有的秘決，就在于“告別混凝土，牽手鋼結(jié)構(gòu)”。主體建筑所需鋼柱和鋼梁源于工廠根據(jù)整體設(shè)計制成的預(yù)制件，當(dāng)鶴墻變尚在澆筑地基時，預(yù)制件已經(jīng)在工廠中整裝待發(fā).從施工開始，時間就已節(jié)約下來。
在鋼結(jié)構(gòu)安裝時，裝配式建筑的特點展現(xiàn)得最為充分——只需利用吊車將一根根鋼柱和鋼梁像搭積木一樣拼裝、固定、焊接，整體框架便可一氣呵成。然后，只需在框架上鋪設(shè)彩鋼板，整體外墻就安裝好了。由于彩鋼板層層緊扣，其密封性得到了非常好的保障。內(nèi)墻則采用了輕鋼龍骨石膏板取代原有砌筑式墻面，硬度和防火性得到保障的同時，施工速度也大大提高。
“鋼結(jié)構(gòu)安裝較少受天氣環(huán)境影響，如果是混凝土澆筑，遇到刮風(fēng)下雨，混凝土澆筑和質(zhì)量養(yǎng)護(hù)都會遇到麻煩。”陸煥杰說，這也是模塊化建筑技術(shù)能夠提速的原因。
自2013年起探索試點變電站模塊化建設(shè)，除在建的110千伏鶴墻變，上海已先后建成220千伏洞涇變電站和3座110千伏變電站。這一先進(jìn)技術(shù)將成為未來變電站建設(shè)的主流方式。
二次設(shè)備預(yù)制艙：
高度集成＋工廠化調(diào)試
11月13日，在青山碧水的湖北十堰鄖縣東南的長嶺工業(yè)新區(qū)內(nèi)，一座采用機(jī)架式二次設(shè)備預(yù)制艙的220千伏智能變電站正源源不斷為當(dāng)?shù)靥峁┛煽康碾娏Α?/p>
220千伏鄖縣變電站于2016年5月30日投產(chǎn)送電，該站220千伏、110千伏二次設(shè)備及通訊設(shè)備摒棄了傳統(tǒng)的二次屏柜，二次設(shè)備控、保、測一體，均采用機(jī)架式預(yù)制艙二次組合設(shè)備。全站應(yīng)用預(yù)制光纜、預(yù)制電纜實現(xiàn)硬回路的即插即用，應(yīng)用虛端子、模塊化技術(shù)，實現(xiàn)虛回路的即插即用。
預(yù)制艙式二次組合設(shè)備作為模塊化建設(shè)的一項關(guān)鍵技術(shù)，一直是基建新技術(shù)的重點研究項目。為進(jìn)一步提升預(yù)制艙技術(shù)性能，國網(wǎng)湖北省電力公司與許繼電氣股份有限公司聯(lián)合攻關(guān)，以“簡化組裝工藝、提高空間利用率、方便運行維護(hù)”為目標(biāo)，開展預(yù)制艙內(nèi)二次設(shè)備屏柜結(jié)構(gòu)設(shè)計研究，改進(jìn)艙內(nèi)屏柜模塊設(shè)置及布置萬式，改進(jìn)艙內(nèi)二次回路連接方式，實現(xiàn)智能變電站空間、功能、運維等一體化設(shè)計，創(chuàng)新提出并實現(xiàn)基于與預(yù)制艙一體化設(shè)計的機(jī)架整體解決方案。
“預(yù)制艙內(nèi)保護(hù)及測控裝置在艙內(nèi)以貨架方式擺放，減少了傳統(tǒng)屏柜拼盤的施工工序。”參加變電站建設(shè)的湖北省送變電工程公司電氣項目總工李威說。預(yù)制艙出廠時，已將控、保、測、計內(nèi)部連接的光纜，通過艙內(nèi)底部槽盒完成連接，艙內(nèi)槽盒將光纜、強電、弱電有序分開。預(yù)制艙抵達(dá)現(xiàn)場后，施工人員只需將其整體就位到設(shè)備基礎(chǔ)上，大大縮短了二次設(shè)備安裝工序。由于預(yù)制艙內(nèi)設(shè)備擺放較為緊湊，去除了傳統(tǒng)屏柜龐大的箱體，就二次設(shè)備室而言，所需占地面積僅為傳統(tǒng)變電站的三分之一。
施工隊長陳文飆說：“常規(guī)變電站經(jīng)常需要10多個人一起，抬著笨重的屏柜進(jìn)入二次設(shè)備室，一座普通220千伏變電站僅屏柜安裝就需要一個星期左右。采用預(yù)制艙后，前后只需要1個小時，落位即完工。”二次施工負(fù)責(zé)人韓嘯在艙內(nèi)開展電纜敷設(shè)及接線也比傳統(tǒng)二次設(shè)備施工縮短一半時間。
“預(yù)制艙內(nèi)設(shè)備之間距離較近，無需傳統(tǒng)屏柜調(diào)試將調(diào)試設(shè)備經(jīng)常搬運，艙內(nèi)尾纜、尾纖在艙體出廠時已經(jīng)配好，且經(jīng)過廠調(diào)后驗收后，基本沒有配錯的情況，減少了現(xiàn)場組網(wǎng)及標(biāo)簽標(biāo)識等工作量。”保護(hù)調(diào)試員郝小來和熊雅晨感覺工作更便捷了。
鋼模板標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用：
通用性強適合機(jī)械化施工
“這座變電站的變壓器防火墻是用組合大鋼模板澆筑的。你看，這工藝確實不一樣。”11月12日，在剛剛投運的山東菏澤110千伏于屯變電站，山東東明縣供電公司建設(shè)管理專工牛俊杰指著主變防火墻介紹。
不僅如此，應(yīng)用國網(wǎng)山東省電力公司研發(fā)的“自支撐組合大鋼模板”澆筑的清水混凝土防火墻，模板安裝工藝更為簡便，混凝土成品質(zhì)量明顯提高，幾何尺寸誤差僅為毫米級。與常規(guī)的木模板相比，可縮短施工工期50%～71%，人工工時降低31%～43%。
長期以來，變電站混凝土施工仍停留在以木模板、竹膠模板為混凝土成型工具的階段。為進(jìn)一步深化智能變電站模塊化建設(shè)，從根本上解決變電站混凝土施工占用大量人力、物力，變電站整體建設(shè)水平提高受制于施工方式方法落后等問題，2013年年底，國網(wǎng)基建部啟動了變電站鋼模板應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化工作，由國網(wǎng)山東電力具體承擔(dān)研究及試點任務(wù)。
國網(wǎng)山東電力迅速組織相關(guān)單位，抽調(diào)專業(yè)技術(shù)骨干成立課題組，從標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、施工工藝、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方面入手，深入研究，聯(lián)合攻關(guān)。經(jīng)過對110千伏及以上變電站內(nèi)混凝土構(gòu)筑物外形及尺寸的廣泛調(diào)研，課題組確定了鋼模板的規(guī)格體系和尺寸參數(shù)，實現(xiàn)了規(guī)范、統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化，可最大限度地提高鋼模板的循環(huán)利用率。
“模塊化大鋼模板分為1.2米和1.5米兩種體系，通過拼接組合，完全適應(yīng)110千伏及以上各電壓等級變電站除主控樓外的混凝土構(gòu)筑物施工，具有良好的通用性。”山東電力工程咨詢院土建專業(yè)主設(shè)人馬福雷介紹說。
課題組還在國內(nèi)首次采用了門式支架自支撐系統(tǒng)。該系統(tǒng)自帶作業(yè)平臺，施工更加安全可靠；采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的定型壓頂模板，安裝拆卸方便；施工縫規(guī)律一致，工藝美觀。“借助吊車等機(jī)械完成組合大鋼模板的分段拼裝、整體一次澆筑施工，成功解決了傳統(tǒng)腳手架支撐體系組立繁瑣、施工周期長的問題。”山東省送變電工程公司副總工程師邵中華說。
施工人員充分利用鋼模板表面平整光潔、強度高、耐腐蝕等優(yōu)勢，摸索出對拉螺栓設(shè)計、模板拼裝、混凝土下料振搗等施工技術(shù)措施，提煉形成組合大鋼模板清水混凝土工藝。澆筑出的混凝土構(gòu)筑物表面光滑，棱角分明。
國網(wǎng)山東電力建設(shè)部副主任張永武說：“經(jīng)過反復(fù)地探索嘗試，目前我們已取得變電站鋼模板應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化的第三代研究成果，實現(xiàn)了設(shè)計方案組合、模板加工、施工方案、施工組織的標(biāo)準(zhǔn)化，專業(yè)針對性強，非常適合變電站機(jī)械化施工作業(yè)。”
“自支撐組合大鋼模板”以其不可替代的優(yōu)勢，在110千伏及以上變電站施工中越來越多地推廣應(yīng)用，并在1000千伏泉城變電站主變防火墻施工中，首次應(yīng)用于特高壓變電站建設(shè)。 來源：國家電網(wǎng)報
