一次设备预制舱在变电站智能化改造中的应用实践

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一次设备预制舱在变电站智能化改造中的应用实践

来源：安徽正变电气科技有限公司发布时间：2025-06-26 10:09:00

在智能电网建设加速推进的背景下，传统变电站因设备分散、自动化程度低、运维成本高等问题，难以满足现代电力系统的需求，智能化改造成为必然趋势。一次设备预制舱以其高度集成、快速部署、智能互联的特性，成为变电站智能化改造的重要技术手段。本文将结合实际案例，深入探讨一次设备预制舱在变电站智能化改造中的应用实践与成效。

一、变电站智能化改造的需求与挑战

传统变电站普遍存在设备老化、占地面积大、人工巡检效率低、故障响应慢等问题。随着电力负荷的增长和用户对供电可靠性要求的提高，变电站需实现设备状态实时监测、故障智能诊断、远程控制等功能，以提升运行效率和供电质量。然而，传统变电站改造面临诸多挑战，如现场施工周期长，易影响电网正常运行；设备更新涉及大量电缆铺设和电气连接，工程复杂；且难以实现设备的统一管理与智能协同。

二、一次设备预制舱的技术优势与适配性

一次设备预制舱采用模块化设计，将高压开关设备、变压器、母线等一次设备集成于封闭舱体，在工厂内完成组装调试，运输至现场后可快速安装投运。其优势契合变电站智能化改造需求：

快速部署：相比传统变电站建设，预制舱可将施工周期缩短 60% 以上，减少对电网运行的影响。

高度集成：优化设备布局，大幅降低占地面积，尤其适用于城市中心等土地资源紧张的变电站改造项目。

智能互联：预制舱内置智能监测传感器，可实时采集设备运行参数（如电压、电流、温度、局放信号等），通过通信网络上传至智能运维平台，实现远程监控与故障预警。

标准化生产：工厂预制设备质量稳定，减少现场安装误差，提升系统可靠性。

三、一次设备预制舱在变电站智能化改造中的应用场景

（一）设备升级与替换

在老旧变电站改造中，一次设备预制舱可整体替换原有的分散式高压开关设备和变压器。例如，某运行超 20 年的城市变电站，采用 35kV 一次设备预制舱替换原有设备，将断路器、隔离开关、电流互感器等集成于舱内，通过智能监控系统实现设备状态在线监测。改造后，设备故障率下降 70%，运维效率提升 50%。

（二）空间优化与扩容

对于土地资源有限的变电站，一次设备预制舱的紧凑布局可有效节省空间。某工业园区变电站在扩容改造时，引入 10kV 预制舱式开关柜，相比传统开关柜占地面积减少 40%，同时预留了未来设备扩展接口，满足园区负荷增长需求。

（三）智能运维体系构建

一次设备预制舱与智能运维平台结合，实现设备全生命周期管理。通过安装局部放电传感器、红外测温装置、振动监测仪等，实时掌握设备运行状态。当检测到异常数据时，系统自动分析故障类型和位置，并推送预警信息至运维人员手机端。如某山区变电站改造后，通过智能运维系统成功提前发现变压器内部过热故障，避免了设备损坏和停电事故。

（四）分布式电源接入

随着分布式光伏、风电等新能源的快速发展，变电站需具备灵活接入能力。一次设备预制舱可作为分布式电源的接入枢纽，实现新能源与主网的安全稳定连接。例如，某分布式光伏电站接入变电站改造项目中，采用预制舱式升压设备，通过智能控制装置实现新能源发电的功率调节与并网优化。

四、典型应用案例分析

案例一：某省会城市中心变电站智能化改造

改造背景：该变电站位于城市核心区域，设备老化严重，占地面积大，且无法满足周边日益增长的用电需求。

改造方案：采用 110kV 一次设备预制舱，集成 GIS（气体绝缘开关设备）、主变压器、智能测控装置等。舱体采用不锈钢材质，具备 IP65 防护等级，适应城市复杂环境。通过光纤通信网络将预制舱内设备数据接入智能运维平台，实现 “遥测、遥信、遥控、遥调” 功能。

改造成效：改造后，变电站占地面积减少 35%，供电能力提升 40%；设备巡检由人工每月一次缩短为系统实时监测，故障响应时间从平均 30 分钟缩短至 5 分钟，供电可靠性达 99.99%。

案例二：某沿海变电站抗腐蚀智能化改造

改造背景：该变电站长期受盐雾侵蚀，设备腐蚀严重，故障率高，且运维难度大。

改造方案：选用抗腐蚀性能优异的铝合金材质一次设备预制舱，舱体表面采用氟碳喷涂工艺。在舱内安装盐雾监测传感器和除湿装置，实时调节内部环境。同时，部署智能防误操作系统，减少人工操作失误风险。

改造成效：改造后，设备腐蚀速率降低 80%，使用寿命延长至 25 年；通过智能防误系统，操作失误率降为 0，年均减少停电时间 20 小时，年经济效益提升约 150 万元。

五、应用实践中的关键问题与解决策略

设备兼容性：不同厂家的预制舱设备可能存在通信协议不统一问题。可采用标准化通信规约（如 IEC 61850），实现设备间的互联互通。

环境适应性：在端气候地区（如高温、高寒、高海拔），需针对性优化预制舱的散热、保温、绝缘等性能。例如，高寒地区可增加电加热装置，高海拔地区提升设备绝缘等级。

成本控制：预制舱初期投资相对较高。可通过规模化采购、优化设计方案、延长设备使用寿命等方式，降低全生命周期成本。

六、未来发展趋势

随着物联网、大数据、人工智能等技术的发展，一次设备预制舱将向更智能、更高效的方向演进。未来，预制舱有望集成数字孪生技术，实现设备运行状态的虚拟仿真与预测性维护；通过 AI 算法优化设备控制策略，提升电网运行效率；同时，与 5G 通信技术结合，实现更高速、稳定的数据传输，推动变电站智能化水平迈向新高度。

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