翟　偉（湖北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖北　　武漢　430024）

110kV智能化變電站站區(qū)排水的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析

翟偉
（湖北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖北武漢430024）

摘要：本文結(jié)合變電站智能電網(wǎng)建設(shè)的理念和排水系統(tǒng)的特點(diǎn)，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較站區(qū)溝道排水和管道排水的優(yōu)缺點(diǎn)，提出適于110kV智能變電站的排水系統(tǒng)方式，供今后智能電站新建及改造工程參考。

關(guān)鍵詞：智能變電站；溝道排水；管道排水

2.3交流調(diào)速方式的選擇

交流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法很多，其中波脈寬調(diào)制（PWM）是交流調(diào)速方式中常用的一種方式，選用PWM方式進(jìn)行調(diào)速。對(duì)于CA6150普通車床數(shù)控化改造，選用邁信公司EP100-3A伺服驅(qū)動(dòng)器。EP100-3A伺服驅(qū)動(dòng)器，采用先進(jìn)的控制算法，能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、位置精確的數(shù)字控制；具有數(shù)字量和模擬量的接口，能方便與各種上位控制機(jī)互聯(lián)；具有多種智能化的監(jiān)視功能和精巧的操作面板，方便客戶調(diào)度與故障診斷；內(nèi)置華大電機(jī)公司ST-M全系列伺服電機(jī)參數(shù)，達(dá)到電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器無縫聯(lián)接，形成的全套產(chǎn)品，性價(jià)比極佳；IPM智能模塊的使用，按國內(nèi)工業(yè)環(huán)境的可靠性設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品穩(wěn)定可靠。

EP100伺服驅(qū)動(dòng)器功能特性及參數(shù)

型號(hào)：EP100-3A

輸入電源：?jiǎn)蜗嗷蛉?20VAC-15～+10%50Hz～60Hz

驅(qū)動(dòng)器在配置小轉(zhuǎn)矩的伺服電機(jī)時(shí)，可采用單相AC220V電源對(duì)驅(qū)動(dòng)器供電，但驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)大轉(zhuǎn)矩伺服電機(jī)時(shí)，必須要三相AC220V電源對(duì)驅(qū)動(dòng)器供電。

2.4進(jìn)給系統(tǒng)的改造

2.4.1縱向進(jìn)給系統(tǒng)

拆去原機(jī)床的溜板箱、光杠、絲杠及安裝座，配上滾珠絲杠及相應(yīng)的安裝裝置。選用電動(dòng)機(jī)，確定減速比和保持轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)比為1∶2的減速箱與滾珠絲杠副相連，將拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳給滾珠絲杠副，帶動(dòng)拖板沿縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

滾珠絲杠采用可預(yù)緊安裝方式，減小或消除了因絲杠自重而產(chǎn)生的彎曲變形，使絲杠剛度有較大提高，絲杠不會(huì)因發(fā)熱而伸長(zhǎng)。

2.4.2橫向進(jìn)給系統(tǒng)

拆除橫向絲杠，換上滾珠絲杠。確定電動(dòng)機(jī)減速比、保持轉(zhuǎn)矩和脈沖當(dāng)量、選擇電動(dòng)機(jī)，通過1∶2減速箱與滾珠絲杠相連。

2.4.3伺服電動(dòng)機(jī)的安裝與接線

伺服電動(dòng)機(jī)采用立式方形凸緣安裝方式，通過法蘭盤和止口固定在機(jī)床的絲杠托架上。伺服電動(dòng)機(jī)的輸出軸經(jīng)傳動(dòng)比為1∶2的減速箱減速后，通過軸套與絲杠相連。伺服電動(dòng)機(jī)的4芯插頭應(yīng)嚴(yán)格與驅(qū)動(dòng)器的相應(yīng)端口相接。

結(jié)語

通過對(duì)CA6150車床的控制系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)，使改造后的車床具有了準(zhǔn)確定位、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、暫停等數(shù)控功能，能夠加工出符合要求的復(fù)雜零件，大幅提高了生產(chǎn)效率，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了機(jī)床的加工精度。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和管理技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行數(shù)控化改造以提高設(shè)備的數(shù)控化率，將大有作為。

參考文獻(xiàn)

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[5]武漢華中數(shù)控股份有限公司．HNC-18XPT/19XPT操作說明書[Z]．武漢：武漢華中數(shù)控股份有限公司，2008．

智能化變電站要求高效、節(jié)能、環(huán)保，整個(gè)站區(qū)較常規(guī)站節(jié)省較多占地面積，站區(qū)電纜溝相比常規(guī)變電站有較大幅度的減少，變電站部分電纜采取出地面電纜槽盒的形式。站區(qū)面積和電纜溝的減少使得站區(qū)排水方式可以進(jìn)一步優(yōu)化，本文通過分析溝道排水和管道排水的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，提出更適用于110kV智能變電站的排水系統(tǒng)方式。

1　站區(qū)常用排水方式介紹

1.1溝道排水

溝道排水（如圖1所示）即采用溝道的形式來進(jìn)行站區(qū)排水。溝道采用磚砌或混凝土澆筑而成，通常布置在排水區(qū)域控制范圍內(nèi)的最低處，將其匯集范圍內(nèi)的雨水通過溝道收集排至站外。

溝道上可以設(shè)置鋼格板或玻璃鋼格格板作為排水溝蓋。溝道排水優(yōu)點(diǎn)在于便于檢修，溝內(nèi)不易發(fā)生堵塞。由于排水溝道一般為淺埋，因此，施工過程中土方開挖工程量相對(duì)較小。缺點(diǎn)在于當(dāng)排水溝道和電纜溝道較多時(shí)，不利于雨水快速有效的排出，也容易在交叉點(diǎn)形成積水和滲水，整個(gè)站區(qū)的美觀性也受一定程度的影響。又因?yàn)闇系佬枰紤]不小于0.5%的坡比，故當(dāng)溝道長(zhǎng)度過長(zhǎng)時(shí)，溝道放坡必然導(dǎo)致最終段溝道過深，溝道過深會(huì)導(dǎo)致溝壁的側(cè)壓力增大，溝壁加厚。

1.2管道排水

管道排水（如圖2所示）是通過埋置于地下互相連通的管道及相應(yīng)設(shè)施，如雨水口、管井等，匯集并排除場(chǎng)地和道路的雨水。

排水管道埋置于土中，使整個(gè)站區(qū)除必要的電纜溝道外，再無其它可見溝道，站區(qū)整體外觀簡(jiǎn)潔美觀。尤其是當(dāng)站區(qū)電纜溝道較多時(shí)，管道排水能方便避免與電纜溝與普通排水溝道交叉的問題，即使管道較長(zhǎng)，由于坡度要求致使其部分深埋，這種影響相對(duì)溝道排水來說，還是較小的。但是采用管道排水，必須設(shè)置一定數(shù)量的雨水收集口、管道井，雨水口及管道井過低，場(chǎng)邊雜物及流土容易進(jìn)入，漸以堵塞管道，過高則不易及時(shí)順利排出雨水。而且雨水口、管道井由于設(shè)計(jì)施工等原因，容易形成死角。此外，管道排水不便于檢修，管徑較大時(shí)，管間接口施工質(zhì)量難以控制。深埋管道導(dǎo)致施工土方開挖量較大。

圖1　排水溝道實(shí)景照片

2　站區(qū)排水方案技術(shù)比選

500kV變電站規(guī)模較大，即使采用戶外GIS方案，站址面積近達(dá)4.8公頃及以上，排水必然長(zhǎng)度較長(zhǎng)，坡降深度較深，若采用溝道排水方案，易致使排水溝壁厚較厚。又由于匯水面積大，排水溝需截面大，多而密才能有效通暢的將雨水及時(shí)排出。因此，500kV變電站更適于采用埋管排水方案。

220kV變電站占地面積不到500kV變電站的一半，甚至更小，站區(qū)布置緊湊，雖然總的匯水面積相對(duì)小，但是對(duì)于戶外站來說，電纜溝相對(duì)密集，若采用溝道排水，需多處從電纜溝底鉆越，同時(shí)為躲避眾多配電裝置基礎(chǔ)，排水溝道需多次轉(zhuǎn)彎。如果站區(qū)布滿眾多電纜溝、排水溝，外觀必將受到極大的影響。又因?yàn)闇系蓝啻无D(zhuǎn)彎和交叉，水頭損失較大，導(dǎo)致雨水不能及時(shí)排走，轉(zhuǎn)彎和交叉處甚至造成滲漏。因此，對(duì)于戶外220kV變電站來說，也不適于采用溝道排水方案。但是對(duì)于戶內(nèi)變電站來說，電纜基本敷設(shè)在電纜夾層或隧道內(nèi)，而且站址面積小，需匯水區(qū)有限，站區(qū)溝道排水方案也是一個(gè)較好的選擇。

圖2　排水管道實(shí)景照片

根據(jù)《國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)：110（66）～500kV變電站分冊(cè)》（2011年版），110kV常規(guī)變電站占地不到0.36公頃，其智能變電站面積更小，站址用地范圍不到60m×58m，而且智能電站電纜溝很少，大部分電纜通過電纜槽盒走線。某110kV智能變電站，1200mm×1000mm電纜溝僅17m長(zhǎng)，800mm×800mm電纜溝12m長(zhǎng)。從110kV智能變電站占地可以看出其匯水面積小，若采用溝道排水方案，排水溝截面必然較小。110kV智能變電站圍墻內(nèi)區(qū)域一般被道路分隔成了3個(gè)小區(qū)，即110kV配電裝置區(qū)、主變及配電綜合樓區(qū)、35 （10）kV配電裝置區(qū)，可見三個(gè)區(qū)域需匯水面積均不大。如中間道路至圍墻邊距離約24m，場(chǎng)地按0.5%排水坡度設(shè)計(jì)，即使單側(cè)放坡計(jì)算，道路側(cè)至圍墻邊坡降僅為0.12m。因此，可考慮站區(qū)場(chǎng)地排水采用分區(qū)域排水方式，即場(chǎng)地自然散水排水和排水明溝排水相結(jié)合的排水方式。排水溝道從起點(diǎn)到排水泵池最長(zhǎng)約110m，按排水坡度0.5%溝道起點(diǎn)深度為300mm，則其最深處約850mm，按一般電纜溝要求進(jìn)行設(shè)計(jì)即可，不必采取加寬溝壁等特殊處理措施。如前，排水溝采用鋼格板或玻璃鋼格板后，使得排水溝與整個(gè)站區(qū)建構(gòu)筑物協(xié)調(diào)統(tǒng)一，且便于今后維護(hù)。

反之，若采用管道排水方案，雖然在站區(qū)看似簡(jiǎn)潔，但是為躲避1000mm深電纜溝，必然要深埋，土方開挖量大，可能擾動(dòng)構(gòu)筑物或電纜溝持力層，而且采用必要的雨水收集口及管道井。即使這樣，后期維護(hù)和檢修麻煩，而且成本高。

3　站區(qū)排水方案經(jīng)濟(jì)比較分析

溝道排水和管道排水方案工程造價(jià)取決于以下幾個(gè)因素：材料的選擇、基礎(chǔ)處理、排水能力、安裝過程的復(fù)雜程度、土方開挖等情況。

若300×300排水溝溝壁采用C20素混凝土，壁厚及底板為200厚，排水截面為0.09㎡。DN400的鋼筋混凝土管道排水截面為0.126㎡。看似管道排水能力強(qiáng)，但是通過從多方面排水試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)看，由于鋼筋混凝土管道水流黏滯系數(shù)大，水頭損失相對(duì)較大，DN400的鋼筋混凝土管道排水能力與300×300排水溝相當(dāng)。

由于施工操作面要求，300×300排水溝底部開挖寬度平均1m，DN400排水管道底部開挖寬度平均1.3m，DN400管道埋深相對(duì)較深，基槽放坡頂部寬度必然比溝道排水方案寬。由于兩者自重及受荷均不大，基礎(chǔ)處理方式基本一致。300×300排水溝開挖深度不大，溝壁模板制作施工方便。而管道排水需要對(duì)管道接口進(jìn)行處理，同時(shí)施工過程必須避免管道壓裂及破損，且須做一定的防滲水處理，可見，管道排水方案的施工相對(duì)繁瑣。

根據(jù)設(shè)計(jì)院技經(jīng)人員編制的《常用技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)測(cè)算報(bào)告》，排水溝道每立方米綜合造價(jià)約1000元，據(jù)此測(cè)算300×300排水溝每米造價(jià)約為260元，而DN300鋼筋混凝土排水管道每米造價(jià)約300元，DN400鋼筋混凝土排水管道每米造價(jià)約440元。若采用管道排水方案，30m管道左右設(shè)置排水檢查井一個(gè)，每井造價(jià)約1000元。

顯然，對(duì)于規(guī)模不大的110kV智能變電站，排水長(zhǎng)度相同時(shí)，采用溝道排水方案，施工難度相對(duì)小，造價(jià)省。

4110kV智能變電站實(shí)例比較

目前，我院已完成一所110kV智能變電站設(shè)計(jì)工作，該智能站圍墻占地范圍為57.5m×52.8m。設(shè)計(jì)中我們進(jìn)行了排水管道與排水溝道方案的經(jīng)濟(jì)比較。當(dāng)采用300×300排水溝時(shí)，總長(zhǎng)度約250m，工程總造價(jià)約6.5萬元，當(dāng)采用同等長(zhǎng)度的DN300排水管道時(shí)，排水檢查井?dāng)?shù)量約10個(gè)，總造價(jià)約8.2萬元。

由此可見，對(duì)于占地規(guī)模較小的110kV智能變電站，采用溝道排水方案較管道排水方式要節(jié)約至少20%的成本。

結(jié)語

通過對(duì)變電站溝道排水和管道排水方案各自特點(diǎn)分析，方案比選、110kV智能變電站站區(qū)排水方案比濟(jì)分析以及實(shí)例比較，可以得知，對(duì)于占地規(guī)模較小的110kV智能變電站，采用溝道排水方案，可以與整個(gè)站區(qū)建構(gòu)筑物協(xié)調(diào)統(tǒng)一，便于今后維護(hù)，施工方便簡(jiǎn)捷。既能充分發(fā)揮溝道排水的優(yōu)點(diǎn)，又可節(jié)省工程造價(jià)。

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[5]余書超，何明勝，易紅星，等，室外排水工程設(shè)計(jì)及施工探討[J]．給水排水，2001（08）．

中圖分類號(hào)：TM76

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A件，選用邁信公司EP100-3A伺服驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成伺服系統(tǒng)可以滿足設(shè)計(jì)使用要求。