陳 飛,黃忠華,高亞棟
(浙江浙電經濟技術研究院,杭州 310008)
國家電網公司制定了“兩型一化”(即資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、工業(yè)化)變電站設計建設導則(簡稱導則),將全面推廣實施“兩型一化”變電站建設。導則明確了變電站工業(yè)性設施的功能定位,從變電站的功能需求出發(fā),秉持節(jié)能環(huán)保原則,追求變電站的基本功能和核心功能,剝離無用、重復、多余功能??傮w而言,全面推進“兩型一化”變電站建設后,在節(jié)能環(huán)保方面取得了豐碩成果;但另一方面,工業(yè)化技術在“兩型一化”變電站中應用較為有限,絕大多數變電站的建造方式仍以傳統(tǒng)粗放型生產為主,與國內建筑行業(yè)工業(yè)化技術水平有較大的差距,有待進一步解放思想,尋求突破。
本文在“兩型一化”變電站建設的基礎上,結合建筑行業(yè)的工業(yè)化發(fā)展,提出了變電站“工業(yè)化建設”的理念,以期優(yōu)質、高效建設變電站。
以往由于對變電站工業(yè)性設施的定位不準確以及固有習慣的影響,變電站建設過程中存在設計和建設的標準不統(tǒng)一、建設和運行成本較高等情況,其中變電站庭院化、主控樓民居化、裝修材料高檔化、建筑面積較大,變電站功能配置重復、冗余,施工工藝復雜,工程造價得不到有效控制等情況較為突出[1]。
導則在通用設計的基礎上,按照變電站工業(yè)性設施的功能定位,從站址選擇、電氣主接線、電氣設備選擇、建筑設計、裝修等方面提出了相關技術原則和設計要求。據不完全統(tǒng)計,在全面實施“兩型一化”變電站建設后,110~500 kV變電站平均占地面積減少約2%~3%,加上通用設計節(jié)約的土地,“十一五”期間變電站建設節(jié)約土地近數千公頃;變電站內不進行人工綠化,采用碎石場地后,國家電網公司系統(tǒng)每年節(jié)約灌溉、澆灑用水將超過100萬m3;“兩型一化”變電站僅土建方面直接節(jié)約費用就達總造價的2%~3%,綜合采用優(yōu)化電氣接線、優(yōu)化設備選擇、優(yōu)化平面布置、建筑物節(jié)能等措施后,變電站綜合費用可以降低約5%。
在通用設計方面,從2005年的典型設計到2011年的通用設計,變電站建設始終堅持資源節(jié)約這一主題,經濟技術指標不斷優(yōu)化。比如220 kV戶外AIS變電站,2011版 C-3(10)方案相比2005版A-3方案,在同等遠景建設規(guī)模下,C-3方案較A-3方案占地減少2.06%,總建筑面積減少24.8%,具體詳見表1。
表1 2011版C-3(10)方案與2005版A-3方案對比
國內建筑工業(yè)化的成熟技術和先進經驗,可以為變電站“工業(yè)化建設”提供經驗借鑒。一些發(fā)達國家和地區(qū)的住宅產業(yè)化經過了以住宅建設的數量效率為主和提高質量性能二個發(fā)展階段,開始進入以可持續(xù)建筑為理念的第三個階段,形成了較為成熟的技術體系和經驗,這對于促進變電站“工業(yè)化建設”具有很好的借鑒意義。
通用設計成果的應用為工業(yè)化建設奠定了堅實的基礎。眾所周知,設計標準化是工業(yè)化的前提。通用設計成果的全面應用為提高設計質量,加快建設進度,提高電網安全穩(wěn)定運行水平等發(fā)揮了重要作用。2012年,國家電網公司在2011版通用設計的基礎上,繼續(xù)細化、深化,目前已形成施工圖深度的標準配送式智能變電站設計標準。標準化成果為工業(yè)化建設提供了可行性,下一步構配件設計要在標準化的基礎上做到系列化和通用化。
部分省份按組裝式思路開展的試點工程建設,為工業(yè)化建設積累了一定的經驗。近年來,江蘇、浙江等地開展了組裝式變電站工程建設,主要側重于建、構筑物的裝配式研究,和建筑物結構型式、建筑材料的選擇等,通過工廠化生產、改進現場建造方式,進而縮短建設施工周期,改善現場作業(yè)環(huán)境,控制安全質量風險。
變電站“工業(yè)化建設”以設計標準化、生產工廠化、施工機械化、建設配送化、設備智能化以及管理科學化為內涵,集成應用“兩型一化”變電站成果,在標準配送式智能變電站設計成果的基礎上,深化應用與建設。
(1)設計標準化。應用智能變電站通用設計原則和技術要求,按照通用設計技術方案開展標準配送式智能變電站設計;貫徹實施集約化管理要求,統(tǒng)一建設標準,統(tǒng)一設備規(guī)范。
(2)生產工廠化。采用預制裝配結構模式,通過工廠生產、現場裝配,減少現場“濕作業(yè)”;采用智能化組合式電力功能單元,通過工廠生產調試,按功能單元整裝,簡化現場二次接線,實現“即插即用”,縮減工期。
(3)施工機械化。改變傳統(tǒng)的“一磚一瓦”的建造模式,采用“模塊化”吊裝的機械施工方法,減少現場勞動力投入,減小現場作業(yè)面,降低現場安全風險,提高現場安全文明施工水平;簡化工藝流程,統(tǒng)一標準工藝,提高施工工藝水平。
(4)建設配送化。在標準配送式智能變電站設計成果基礎上,實現電氣設備、建構筑物主要構件的標準配送,有效改善施工圖設計受設備采購制約、施工安裝受施工圖制約的情況,進一步提高智能變電站建設質量和效率。
(5)設備智能化。在通用設備的基礎上,變電站設備選擇應積極采用傳感量測、信息通信、分析決策、自動控制以及能源電力等新技術,全面提高設備智能化程度,建設高效、經濟、清潔、互動的新型變電站。
(6)管理科學化。運用計算機等信息化手段,從設計、生產到施工現場安裝,全過程實行科學化組織管理,避免主觀臆斷或憑經驗管理,提高變電站建設現場的管理水平。
變電站的“工業(yè)化建設”與“工業(yè)化建筑”雖為一字之差,但其內涵卻大相徑庭,要實現變電站的“工業(yè)化建設”,首先應積極推進專業(yè)研究。
土建專業(yè)重點研究土建工程的配送范圍,確定變電站內建筑物、構支架、圍墻、防火墻、電纜溝、部分基礎等采用預制裝配結構建筑的模式,研究基礎與主要電氣設備的通用接口模式;研究裝配式建筑物的設計和建造技術,通過工廠預制、現場裝配兩個階段來完成變電站土建工程。
電氣專業(yè)在通用設備的基礎上重點研究智能化組合式電力功能單元,根據電氣設備的功能性質,劃分為進出線、主變壓器、無功補償、消弧線圈和綜合自動化等單元,按功能單元在工廠實現一、二次設備接線及調試,減少現場工作量;研究電力功能單元與土建工程安裝接口的標準化,電力功能單元內部接口及單元之間連接的標準化,實現“即插即用”,縮減建設工期。
要實現變電站由“工業(yè)化建筑”向“工業(yè)化建設”的轉變,必須遵循“先試點,后推廣,循序漸進”的原則。變電站的“工業(yè)化建設”是一項系統(tǒng)性工程,其新理念涉及設計、制造、建設、管理等基建全過程,應在統(tǒng)籌協(xié)調、分工合作和試點項目成功的基礎上,再全面推廣應用,確??煽?、先進。
2008年,遵循“兩型一化”設計建設導則,浙江省啟動省內第一座裝配式變電站——楊柳110 kV變電站的設計與建設。該變電站位于浙江省麗水市,戶外AIS布置,站內建筑物為單層布置;工程于2008年10月3日開工,2008年12月25日竣工投產,歷時76天,其中土建工程從開工到交付安裝歷時40天,電氣設備安裝調試30天,驗收消缺啟動6天,全站建設工期僅為同等規(guī)模常規(guī)變電站工期的40%。
楊柳變電站是浙江變電站“工業(yè)化建設”的首次嘗試,浙江2009版通用設計方案的滾動修編在充分吸收楊柳變電站“工業(yè)化建設”的經驗基礎上,制定了浙江省電力公司企業(yè)標準《標準配送式變電站通用設計》110 kV變電站施工圖方案,并于2009年8月發(fā)布實施,浙江省內衢州、金華等地區(qū)先后應用該方案開展裝配式變電站的建設,共建成裝配式變電站10座,其中220 kV變電站1座,110 kV變電站9座,詳見表2。這些裝配式變電站的建設,是在變電站“工業(yè)化建設”方面進行的積極探索,為變電站由“工業(yè)化建筑”向“工業(yè)化建設”的轉變進一步積累了經驗。
變電站建設應在“兩型一化”的基礎上,逐步從“工業(yè)化建筑”向“工業(yè)化建設”的轉變,進一步提高變電站建設質量和效率。目前,國家電網公司正在“兩型一化”變電站的基礎上積極推進標準配送式智能變電站建設,進一步創(chuàng)新建設模式,實現智能變電站標準化設計、配送式建設,這是又好又快建成世界一流電網目標的必然選擇。
表2 浙江省已建成裝配式變電站一覽表
[1]賀靈童,陳艷.建筑工業(yè)化的現在與未來[J].工程質量,2013(2):1-8.
[2]孫劍,蘇少華.推動保障性住宅建筑工業(yè)化的探討[J].改革與戰(zhàn)略,2012(6):196-198.