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摘要：户外布置的主变智能组件柜对外部运行环境要求高，无法适应雾霾、露霜、高温等恶劣气候环境。本文在现有设备调研的基础上，以国网典设方案为依托，优化主变智能组件柜布置，增加了智能组件运行寿命，减少了变电站建设全寿命周期成本，取得了良好的经济效益和社会效益。
关键词：智能组件柜 布置 设计优化
1 引言
随着变电站“三通一标”、“两型一化”的深入实施，智能电网的大规模建设，控制设备将大量采用智能组件柜的方式。以国网通用设计110-A3-2，110-A3-3方案为例，主变压器安装于户外，若考虑接线方便，智能组件柜需户外布置在主变压器旁。而智能组件柜内含有大量的智能终端及合并单元等二次元件，对运行环境要求较高。目前，变电站中的户外智能设备柜，通常在柜内安装温湿度控制器，当温度较低或湿度较大时进行加热，但这种加热方式无法适应雾霾、露霜、高温等恶劣气候环境。
2 主变智能组件柜在室外运行时易出现的问题
2.1 渗漏问题
大量运行实践证明，变电站内的二次装置故障85%为户外设备故障，尤其是户外GIS、户外端子箱内二次设备故障。大多数户外二次设备柜故障由冰雪渗漏造成的，户外设备柜柜体虽然能阻止酸雨等对柜内设备的侵蚀，但无法阻止冰雪渗漏对柜内二次设备的危害。
2.2 温升问题
温度过高，将严重影响智能组件的使用寿命。组件柜室外布置，不仅受到阳光的直接照射产生高温，在运行中自身也会产生热量。所以在盛夏季节，箱体内的温度上升，阴雨天气加上温湿度控制器内加热器运行产生的高温，将大大超过这些电器规定的环境温度，发生箱内电器元件过热而引起的故障。
2.3 粉尘的影响
室外组件柜由于阳光直射等原因产生温升，会影响密封条的性能。扬沙、雾霾天气的出现将会产生大量积尘，需人工定期清扫、除尘，不利于无人值守变电运行。
综上所述，目前主变智能组件柜还无法解决室外恶劣气候环境影响问题。
3 主变智能组件柜布置方案的优化
3.1 优化措施及原则
将主变智能组件柜改为室内布置，从根本上解决问题。针对不同国网通用设计方案，对布置进行了合理细致的设计优化，并遵行以下优化设计原则：
（1）在不影响通用设计总体布局，不增加建筑面积的条件下，将组件柜布置在综合楼室内一层，尽量保证布局统一、和谐。
（2）尽量将主变智能组件柜布置在主变与二次设备室之间，以减少控制电缆及光缆用量
（3）将3台主变的智能组件柜集中布置，明确设备功能分区，便于运行、维护。
3.2 具体方案的研究
以国网通用设计110-A3-2，110-A3-3方案为例，对主变智能组件柜布置方案进行优化。
110-A3-3方案比较见图1、图2：
考虑到110-A3-2方案10kV开关柜南侧一排空余空间较大，将主变智能组件柜布置此处，整个布局和谐统一，解决了其运行环境问题。
4 技术经济评价
电缆：每台主变智能组件柜至主变本体共需引接4×4控制电缆4根，引接14×2.5控制电缆2根，引接7×1.5控制电缆2根，引接4×2.5控制电缆1根；每台主变智能组件柜至进线汇控柜引接4×2.5控制电缆1根，至内桥汇控柜引接4×2.5控制电缆1根，至主变中、低压侧各引接4×2.5控制电缆1根。按远景3台主变考虑，智能组件柜放在室内相比放在室外，A3-3方案需增加控制电缆489米，增加投资1.7万元；A3-2方案需增加控制电缆470米，增加投资1.6万元。
光缆：每台主变智能组件柜至二次设备室需引接24芯光缆1根，智能组件柜放在室内相比放在室外，A3-3方案减少光缆105米，减少投资0.25万元；A3-2方案减少光缆65米，减少投资0.15万元。
智能组件柜：目前，变电站室外二次设备柜只有GIS设备测控柜有实际运行经验。根据室外GIS测控柜运行经验测算，主变智能组件柜放在室内其二次设备、元件运行寿命为20年，智能组件柜放在室外其二次设备、元件运行寿命仅为6年左右。仅按组件柜内本体合并单元、智能终端及非电量保护一体化装置计算，3台主变采用室内方案可节约投资16万元。主变智能组件柜室内布置与室外布置技术经济比较表见下表：
关键词：智能组件柜 布置 设计优化
1 引言
随着变电站“三通一标”、“两型一化”的深入实施，智能电网的大规模建设，控制设备将大量采用智能组件柜的方式。以国网通用设计110-A3-2，110-A3-3方案为例，主变压器安装于户外，若考虑接线方便，智能组件柜需户外布置在主变压器旁。而智能组件柜内含有大量的智能终端及合并单元等二次元件，对运行环境要求较高。目前，变电站中的户外智能设备柜，通常在柜内安装温湿度控制器，当温度较低或湿度较大时进行加热，但这种加热方式无法适应雾霾、露霜、高温等恶劣气候环境。
2 主变智能组件柜在室外运行时易出现的问题
2.1 渗漏问题
大量运行实践证明，变电站内的二次装置故障85%为户外设备故障，尤其是户外GIS、户外端子箱内二次设备故障。大多数户外二次设备柜故障由冰雪渗漏造成的，户外设备柜柜体虽然能阻止酸雨等对柜内设备的侵蚀，但无法阻止冰雪渗漏对柜内二次设备的危害。
2.2 温升问题
温度过高，将严重影响智能组件的使用寿命。组件柜室外布置，不仅受到阳光的直接照射产生高温，在运行中自身也会产生热量。所以在盛夏季节，箱体内的温度上升，阴雨天气加上温湿度控制器内加热器运行产生的高温，将大大超过这些电器规定的环境温度，发生箱内电器元件过热而引起的故障。
2.3 粉尘的影响
室外组件柜由于阳光直射等原因产生温升，会影响密封条的性能。扬沙、雾霾天气的出现将会产生大量积尘，需人工定期清扫、除尘，不利于无人值守变电运行。
综上所述，目前主变智能组件柜还无法解决室外恶劣气候环境影响问题。
3 主变智能组件柜布置方案的优化
3.1 优化措施及原则
将主变智能组件柜改为室内布置，从根本上解决问题。针对不同国网通用设计方案，对布置进行了合理细致的设计优化，并遵行以下优化设计原则：
（1）在不影响通用设计总体布局，不增加建筑面积的条件下，将组件柜布置在综合楼室内一层，尽量保证布局统一、和谐。
（2）尽量将主变智能组件柜布置在主变与二次设备室之间，以减少控制电缆及光缆用量
（3）将3台主变的智能组件柜集中布置，明确设备功能分区，便于运行、维护。
3.2 具体方案的研究
以国网通用设计110-A3-2，110-A3-3方案为例，对主变智能组件柜布置方案进行优化。
110-A3-3方案比较见图1、图2：
考虑到110-A3-2方案10kV开关柜南侧一排空余空间较大，将主变智能组件柜布置此处，整个布局和谐统一，解决了其运行环境问题。
4 技术经济评价
电缆：每台主变智能组件柜至主变本体共需引接4×4控制电缆4根，引接14×2.5控制电缆2根，引接7×1.5控制电缆2根，引接4×2.5控制电缆1根；每台主变智能组件柜至进线汇控柜引接4×2.5控制电缆1根，至内桥汇控柜引接4×2.5控制电缆1根，至主变中、低压侧各引接4×2.5控制电缆1根。按远景3台主变考虑，智能组件柜放在室内相比放在室外，A3-3方案需增加控制电缆489米，增加投资1.7万元；A3-2方案需增加控制电缆470米，增加投资1.6万元。
光缆：每台主变智能组件柜至二次设备室需引接24芯光缆1根，智能组件柜放在室内相比放在室外，A3-3方案减少光缆105米，减少投资0.25万元；A3-2方案减少光缆65米，减少投资0.15万元。
智能组件柜：目前，变电站室外二次设备柜只有GIS设备测控柜有实际运行经验。根据室外GIS测控柜运行经验测算，主变智能组件柜放在室内其二次设备、元件运行寿命为20年，智能组件柜放在室外其二次设备、元件运行寿命仅为6年左右。仅按组件柜内本体合并单元、智能终端及非电量保护一体化装置计算，3台主变采用室内方案可节约投资16万元。主变智能组件柜室内布置与室外布置技术经济比较表见下表：