重庆220千伏大石变电站单舱双列图。（许继集团提供） 

1月10日，我们走进位于许继集团高科技电气城的预制舱式组合二次设备的生产调试现场，只见2座顶部颜色为国网绿的“舱体”矗立在机器轰鸣、人员往来的车间。
预制舱式组合二次设备原理
“这是咱们许继将为浙江禹越变电站提供的预制舱式组合二次设备。”走近舱体，一旁的许继集团保护自动化系统专家胡建斌向我们介绍。
胡建斌口中的“预制舱式组合二次设备”是国家电网公司在新一代智能变电站建设中取得的一项重大探索成果，它能在工厂内完成一个舱内所有二次设备屏的安装、调试等工作，整体运输至工程现场，就近布置于一次设备附近，完成与一次设备的连接和调试。
从外形看，舱体约长12米、高3米、宽2.5米，为钢结构箱房，舱顶是坡面结构，舱顶与舱体主体框架用焊接连接或螺接。进入舱内，只见靠着舱壁的一侧，一根根电缆已被整整齐齐地敷好，舱体中间位置沿线上，布列着10多面二次设备屏柜，2名技术工人正在紧张地给屏柜配线。
“预制舱式组合二次设备把原来很多需要在变电站现场干的活前移到工厂车间了，像敷设电缆、接线、系统调试等。”该项目负责人黄荣辉介绍说。
据了解，重庆220千伏大石新一代变电站示范工程与常规220千伏智能变电站相比，大石站围墙内占地面积减少12280平方米，比通用设计减少42.6%，建筑面积减少64.3%。这不仅是新一代智能变电站在技术方案、关键设备研制等方面的创新，也是预制舱式组合二次设备应用带来的变革成果。
预制舱式组合二次设备的出现，是为了更好地满足坚强智能电网的建设。“三集五大”体系建设的快速推进，对智能变电站的管理理念和建设模式提出了更高要求。而现有变电站建设不能很好地满足要求，因此需加快设计技术和装备技术的创新，进一步降低全寿命周期投资成本，缩短建设周期，提高工程建设质量。
多项技术保障设备先进适用
2012年初，国网科技部（智能电网部）会同国网基建部组织相关部门和厂家对预制舱式组合二次设备进行了顶层设计，按照“标准化设计、工业化生产、集约化施工”的指导原则，要求预制舱式组合二次设备实现从以往现场“制造施工”到“装配施工”的转变。
顶层设计有了，但具体实施起来并不容易，舱体的大小尺寸多少合适，舱体结构包括哪些内容，二次设备屏柜如何布列……这些问题都需要一一解决。
在国网公司科技部、基建部的大力支持下，许继集团做了诸多实践和探索，最终运用多项设计和技术手段，确保了设备先进性和适用性。
许继集团新一代智能变电站工程技术负责人易永辉博士认为，预制舱式组合二次设备突出的特点是舱体结构高可靠、布置方式创新和接口标准化。
对于舱体结构，许继资深箱体研制专家朱云霄最有发言权，因为舱体就是由他带领的10人团队设计研发的。“我们在舱体尺寸上参考了集装箱的标准，但又根据自身特性略做了调整。”朱云霄说，现在的型号有3种，可以布列7～33面二次设备屏柜，基本上能满足不同数量的布列需求。
考虑到舱体在正常运行过程中受各种气候条件影响，舱体在设计制造过程中达到了“五防”标准，即防雨、防潮、防雷、防腐、防静电。
另外，舱体围护结构也有讲究，朱云霄说，我们围护用的是金邦板，它不但绿色环保、轻质高强、隔音隔热，还耐水防火、耐寒抗冻，使用年限与砖混结构建筑物相当。
那在舱内设备运行环境是如何确保的呢？舱体研制团队成员郭胜军自信满满地说，“这个不用担心，因为舱体整体防护等级按IP55进行设计，能保证舱体内设备运行环境及无尘化条件，满足变电站运行调试人员现场作业要求。”郭胜军介绍，舱内还安装了工业一体机空调和温湿度传感器，可使舱内温度控制在18～25摄氏度之间，相对湿度在45%～75%之间，同时预制舱内配置智能辅助系统，使运行人员能够实时监视舱内的环境参数并进行控制调节。防尘、温度、湿度、实时监测，一切尽在掌握之中。
目前舱内二次设备屏柜有单列布置和双列布置两种安放形式。所谓单列布置，就是屏柜采用沿舱体长度方向横列布置，屏柜前后均预留维护通道；而双列布置则是屏柜采用双列靠墙布置，屏柜内二次设备可采用二次设备前接线的方案，屏体在预制舱内侧开门，设备接线、液晶显示及按键操作都在预制舱的内侧。
“相比较而言，双列布置可充分利用预制舱内部空间，实现单舱体安装设备数量的最大化。”胡建斌说。国网重庆市电力公司曾治安处长介绍说，“这种新的布置方式我们首次应用在了重庆220千伏大石新一代变电站示范工程当中，使得整站屏柜减少了34面，核减29.3%。”
在接口标准化方面，新一代智能变电站工程通过采用“插接式”预制光缆取代传统“熔接式”普通光缆，一次设备本体和智能控制柜之间通过采用预制电缆取代传统连接端子排的普通电缆，实现了电缆、光缆施工的“即插即用”。
社会和经济效益凸显
通过开展新一代智能变电站试点工程建设，业主单位通过对比很容易就发现了采用预制舱式组合二次设备带来的经济效益和社会效益。
预制舱式组合二次设备的屏柜在工厂内规模生产、集成调试、模块配送，整体运输至现场。这种集成模式下厂家能以最优方式对设备进行组屏及安装配线，使设计的协调和配合工作量相应减少，使设备的整体结构、布局和外观达到一致和最优，避免了常规站土建工程与电气安装交叉，有效缩短变电站建设工期，并带来系列经济效益。
以重庆220千伏大石新一代变电站示范工程建设为例，统计数据显示，预制舱式组合二次设备的实现在变电站建筑面积、屏柜数量、劳动力投入、建设周期等方面带来的经济效益明显。
预制舱式组合二次设备突出了智能变电站的技术集成和工业化设施的定位，体现了“以人为本、环境友好，安全可靠、简洁适用，创新优化、节约资源”的理念，实现环保施工，提高施工效率；同时减少了施工对环境的影响和污水废弃物的排放，减少了对周边水土资源的污染。
目前，许继集团预制舱式组合二次设备应用于6个变电站建设工程，其中福建漳州110千伏恒苍变电站和重庆220千伏大石变已投运，安徽220千伏清竹变电站工程、四川甘孜稻城桑堆35千伏输变电新建工程和四川西昌宁南跑马35千伏变电站工程正在现场调试中，而运城临猗姚村110千伏变电工程、浙江禹越110千伏输变电工程也将在今年上半年投运。
作为一种创新模式，预制舱式组合二次设备既是推进新一代智能变电站建设的重要新生力量，也是实现电网建设工业化的重大探索成果，提高了工程整体建设质量和建设效率，为抢占国际变电技术制高点、引领世界变电技术装备发展奠定了坚实基础。 (李栋 孟文礼)
2014-1-23《国家电网报》8版