2016年，公司35千伏～110千伏電壓等級電網工程建設任務日益繁重。近兩年國家加大對農配網建設的投資力度，投資規模不斷增加，35千伏～110千伏電網工程占公司新建35千伏及以上工程數量的70%以上。今年以來，國網基建部積極研究對策，搶先抓早，創新突破，有序組織推進35千伏～110千伏變電站模塊化建設。
定位準確：
優質高效建設智能變電站
在電網建設中推行標準化設計、工廠化加工、模塊化建設，是滿足特高壓及各等級電網大規模建設需要、全面提高電網建設能力的必然要求。7月22日，在公司年中基建工作會議上，公司副總經理劉澤洪強調，要強化技術創新與管理，深化變電站模塊化建設，切實抓好工程設計優化、二次設備預制艙、裝配式建筑物等關鍵技術應用。
一直以來，在安全可靠的前提下，高效、優質建設變電站始終是工程建設者努力實現的目標。公司開展模塊化建設的總體定位是采用標準化設計、裝配式建設、智能化技術、工業化生產，實現變電站堅固耐用、通用互換、造價合理。
為此，國網基建部結合電網技術發展和工程建設需要，深化通用設計、通用設備，統一建設標準，統一技術原則，統一設計深度，統一設備規范，從設計源頭上提高標準化水平；創新工程建設模式，采用裝配式建、構筑物，采用模塊化組合設備，工廠預制，現場快速組裝，實現環保施工，提高施工效率；深化應用成熟適用智能先進技術，應用全壽命周期理念，優化、細化設計方案，技術集成、設備整合，有效支撐“大運行、大檢修”；強化工程工業化設施定位，突出核心功能，兼顧生產、運維與檢修，注重實用高效，推行系列化、系統性的工業化生產。通過管理和技術創新，有效對接公司農配網工程大規模建設，大幅提升工程質量和效益、效率。
高度決定視野。公司對智能變電站技術的精準把握和準確定位，保證了模塊化建設的管理、技術、經濟、環境效益顯著。應用這項技術，變電站實現小型化，占地面積減少5%～15%、建筑面積減少19%～30%、二次屏柜數量減少11%～32%；大幅提高了工程建設效率，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，工程建設周期較常規工程減少約20%～70%；設備運行環境得到有效改善，二次設備運行、接線質量安全可靠。
頂層設計：
建立系統完整的管控和技術體系
面對高難度的技術挑戰和復雜繁多的細節問題，國網基建部統籌系統內資源，組織科研院所和省市公司開展關鍵技術研制和試點工程建設工作，取得了一項又一項突破，形成了系統完整的模塊化建設體系：
調研、分析“十三五”期間電網工程技術方案需求，結合“十三五”期間電網發展趨勢和技術特點，在現行通用設計基礎上全面深化、優化、細化，完成35千伏～110千伏智能變電站模塊化建設施工圖通用設計。同時開展預制艙式組合設備、裝配式建筑物、裝配式構筑物、預制光纜、預制電纜等模塊化建設關鍵技術研究，形成統一的模塊化建設技術標準體系。
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施工圖通用設計技術導則，指導規范通用設計編制和工程設計。并按照統一標準規范、深度要求、成果形式等，編制完成29個通用設計方案施工圖設計。同時兼顧地區差異，首次形成高海拔、大風沙、寒冷地區通用設計專項模塊。
為強化示范引領，選取了100項示范工程，實施設計建設全過程管控，將模塊化建設要求納入設計招標文件，統一評審初步設計技術方案，優化模塊化建設關鍵技術實施方案。
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方案后，現場應用預制艙結構，沒有了建筑物，支構架也減少了很多，大幅減少了現場土建工程量及土建“濕作業”，節約了水泥、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、二次設備都在工廠里裝配，調試工作也提前到工廠內完成，減少了現場電氣安裝、現場調試工作量，縮短了現場安裝調試時間，加快了工程建設進度，保證了農配網建設工程的順利完成。”國網四川省電力公司建設部技術處唐俊宇說。
成效特點：
全面提升建設質量、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柜。該工程9月15日正式開工建設，計劃12月15日投運。“長期以來，農網35千伏等低電壓變電站工程，存在設計標準低、設計施工等參建單位力量薄弱。如果沒采用模塊化建設技術，我們不可能在短時間內高質量完成四批農網升級改造項目。”國網江西省電力公司建設部技術處長湯程說，“今年江西農網新建35千伏及110千伏變電站共有32座，根據計算，占地面積較常規方案節省了56％，施工時間縮短60％，建設投資基本持平，大幅提升建設管理效率和效益。”
同樣的情況還出現農配網工程繁重的河南省。今年，河南省開工建設的35、110千伏變電站有176個。面對巨大的建設任務壓力，國網河南省電力公司引入模塊化建設理念，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思路，工程進度大大加快，建設效率與效益顯著提升，裝備水平持續改進升級。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，現場安裝調試壓縮至5～10天，工程進度有了可靠保證，安全質量有了本質提升。同時建設過程中的粉塵、噪聲、建筑垃圾、廢水處理等環保壓力大大減輕。我們已經嘗到了甜頭，也摸索出一套模塊化建設的經驗，有信心大力普及推廣。”該公司建設部主任付京之說。
隨著35千伏～110千伏變電站模塊化建設研究實踐不斷深入，其成果特點逐漸顯現。如采用模塊化思路，深化應用通用設備，實現了最小單元的通用互換，提高了標準化程度；實施模塊化建設，大幅度提高工程建設效率，工程進度加快；標準化成果達到施工圖深度，通用化程度高，為工程設計質量和效率的提升奠定堅實基礎。“我們要深入開展工程建設管理創新和技術創新，推進變電站模塊化建設，突出工業化定位，推行標準化設計，裝配式建設，做好關鍵節點管控，全面提升電網建設能力和技術水平。”國網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，電氣安裝正緊張有序地施工，全站已進入建設沖刺階段。
有別于常規變電站黑灰色的主調，鶴墻變建筑外墻面以深紅色為主基調，在藍天白云的映襯下，與周邊城市環境融為一體。變電站內部，大型設備和保護屏柜已整齊劃一地就位。
常規而言，在上海建設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。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，土建項目經理陸煥杰底氣十足。能夠節省一半時間，關鍵在于鶴墻變土建采用了裝配式模塊化建設方式。這種新方式與傳統方式有什么區別，其優勢又顯現在哪里？
興建一座變電站，主要分為土建和電氣安裝兩部分。土建相當于蓋房子，傳統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，才能繼續澆筑后一層混凝土，如若不然，就會出現施工質量問題，后患無窮。”陸煥杰表示，對于傳統工藝而言，“澆筑—養護—再澆筑—再養護”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，上海的經濟發展對電網建設速度要求越來越高。鶴墻變服務范圍內建設有大型居住社區和配套商業、教育、醫療、文化設施，負荷增長很快。鶴墻變早一天投運，就能早一天分擔既有變電站的負荷壓力，也能保證區域后續發展所需電能。
鶴墻變作為國家電網公司模塊化建設試點工程，其建筑采用預制鋼結構，現場裝配方式。這種方式除了能保障施工的高安全、建設的高質量，還能將原本不能節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，牽手鋼結構”。主體建筑所需鋼柱和鋼梁源于工廠根據整體設計制成的預制件，當鶴墻變尚在澆筑地基時，預制件已經在工廠中整裝待發.從施工開始，時間就已節約下來。
在鋼結構安裝時，裝配式建筑的特點展現得最為充分——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。
“鋼結構安裝較少受天氣環境影響，如果是混凝土澆筑，遇到刮風下雨，混凝土澆筑和質量養護都會遇到麻煩。”陸煥杰說，這也是模塊化建筑技術能夠提速的原因。
自2013年起探索試點變電站模塊化建設，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。這一先進技術將成為未來變電站建設的主流方式。
二次設備預制艙：
高度集成＋工廠化調試
11月13日，在青山碧水的湖北十堰鄖縣東南的長嶺工業新區內，一座采用機架式二次設備預制艙的220千伏智能變電站正源源不斷為當地提供可靠的電力。
220千伏鄖縣變電站于2016年5月30日投產送電，該站220千伏、110千伏二次設備及通訊設備摒棄了傳統的二次屏柜，二次設備控、保、測一體，均采用機架式預制艙二次組合設備。全站應用預制光纜、預制電纜實現硬回路的即插即用，應用虛端子、模塊化技術，實現虛回路的即插即用。
預制艙式二次組合設備作為模塊化建設的一項關鍵技術，一直是基建新技術的重點研究項目。為進一步提升預制艙技術性能，國網湖北省電力公司與許繼電氣股份有限公司聯合攻關，以“簡化組裝工藝、提高空間利用率、方便運行維護”為目標，開展預制艙內二次設備屏柜結構設計研究，改進艙內屏柜模塊設置及布置萬式，改進艙內二次回路連接方式，實現智能變電站空間、功能、運維等一體化設計，創新提出并實現基于與預制艙一體化設計的機架整體解決方案。
“預制艙內保護及測控裝置在艙內以貨架方式擺放，減少了傳統屏柜拼盤的施工工序。”參加變電站建設的湖北省送變電工程公司電氣項目總工李威說。預制艙出廠時，已將控、保、測、計內部連接的光纜，通過艙內底部槽盒完成連接，艙內槽盒將光纜、強電、弱電有序分開。預制艙抵達現場后，施工人員只需將其整體就位到設備基礎上，大大縮短了二次設備安裝工序。由于預制艙內設備擺放較為緊湊，去除了傳統屏柜龐大的箱體，就二次設備室而言，所需占地面積僅為傳統變電站的三分之一。
施工隊長陳文飆說：“常規變電站經常需要10多個人一起，抬著笨重的屏柜進入二次設備室，一座普通220千伏變電站僅屏柜安裝就需要一個星期左右。采用預制艙后，前后只需要1個小時，落位即完工。”二次施工負責人韓嘯在艙內開展電纜敷設及接線也比傳統二次設備施工縮短一半時間。
“預制艙內設備之間距離較近，無需傳統屏柜調試將調試設備經常搬運，艙內尾纜、尾纖在艙體出廠時已經配好，且經過廠調后驗收后，基本沒有配錯的情況，減少了現場組網及標簽標識等工作量。”保護調試員郝小來和熊雅晨感覺工作更便捷了。
鋼模板標準化應用：
通用性強適合機械化施工
“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管理專工牛俊杰指著主變防火墻介紹。
不僅如此，應用國網山東省電力公司研發的“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，混凝土成品質量明顯提高，幾何尺寸誤差僅為毫米級。與常規的木模板相比，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。為進一步深化智能變電站模塊化建設，從根本上解決變電站混凝土施工占用大量人力、物力，變電站整體建設水平提高受制于施工方式方法落后等問題，2013年年底，國網基建部啟動了變電站鋼模板應用標準化工作，由國網山東電力具體承擔研究及試點任務。
國網山東電力迅速組織相關單位，抽調專業技術骨干成立課題組，從標準化設計、施工工藝、技術標準等方面入手，深入研究，聯合攻關。經過對110千伏及以上變電站內混凝土構筑物外形及尺寸的廣泛調研，課題組確定了鋼模板的規格體系和尺寸參數，實現了規范、統一、標準化，可最大限度地提高鋼模板的循環利用率。
“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110千伏及以上各電壓等級變電站除主控樓外的混凝土構筑物施工，具有良好的通用性。”山東電力工程咨詢院土建專業主設人馬福雷介紹說。
課題組還在國內首次采用了門式支架自支撐系統。該系統自帶作業平臺，施工更加安全可靠；采用具有自主知識產權的定型壓頂模板，安裝拆卸方便；施工縫規律一致，工藝美觀。“借助吊車等機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、耐腐蝕等優勢，摸索出對拉螺栓設計、模板拼裝、混凝土下料振搗等施工技術措施，提煉形成組合大鋼模板清水混凝土工藝。澆筑出的混凝土構筑物表面光滑，棱角分明。
國網山東電力建設部副主任張永武說：“經過反復地探索嘗試，目前我們已取得變電站鋼模板應用標準化的第三代研究成果，實現了設計方案組合、模板加工、施工方案、施工組織的標準化，專業針對性強，非常適合變電站機械化施工作業。”
“自支撐組合大鋼模板”以其不可替代的優勢，在110千伏及以上變電站施工中越來越多地推廣應用，并在1000千伏泉城變電站主變防火墻施工中，首次應用于特高壓變電站建設。 來源：國家電網報
