程卓 聶獨

摘 要：預制式變電站是一種將電氣設備和輔助設施在工廠內完成安裝、調試并集成到可移動、高密封、防潮防銹的預制式艙體內的變電設施。采用預制式變電站可減少現(xiàn)場的接線、調試等工序，最大程度地提高施工效率，實現(xiàn)系統(tǒng)集成化、生產工廠化、裝配模塊化、施工簡單化，是一種快速的變電站建設模式。目前預制式變電站的結構形式主要有集裝箱結構、金邦板結構、預制艙結構。該文研究了各種預制式變電站的結構方案及其技術特點，通過對比分析提出了目前具有較大技術優(yōu)勢的方案。

關鍵詞：預制式；變電站；結構方案

中圖分類號：TM633 文獻標志碼：A

1 集裝箱方案

1.1 結構方案

在集裝箱結構方案中，集裝箱主要是由鋼板、鋼梁、鋼柱以及角件等構建組成，集裝箱結構是由鋼板和框架組合的整理結構。依據集裝箱單層布置的方式，采用有限元軟件來建立集裝箱結構模型，然后仿真計算集裝箱結構的建筑荷載。計算結構顯示，集裝箱的各個構件產生的應力均小于鋼材的許用應力，構件所產生產的變形也都小于允許值。由此可見，單層布置的集裝箱可以較好地滿足變電站建筑的結構荷載要求。

1.2 技術特征

采用集裝箱式框架結構，整體結構及零部件都按國際通用標準，易實現(xiàn)標準化；利用現(xiàn)有集裝箱廠家產能和裝備同二次廠家配合，通過改進可實現(xiàn)批量生產，節(jié)約成本，經濟效益好；但集裝箱在外觀上表面美觀處理較困難，如果用于城市、風景區(qū)等高環(huán)評要求的地區(qū)建站，往往無法通過地區(qū)環(huán)評審查，建站阻力巨大。

集裝箱作為標準產品，由于結構特點限制，開門位置也較為固定，其他位置開門難度較大，方案缺少多樣化。如果遇到必須開門的情況，會影響艙體集裝箱的穩(wěn)定性、密閉性。因此，如何將電力設備所需空間整合至預先設定好的固定空間內是實現(xiàn)變電站集裝箱結構方案的難點。

通常情況下，運輸用集裝箱使用年限為7～10年。變電站一次設備設計使用年限為40年，二次設備設計使用年限為20年。如果變電站采用集裝箱式結構，則需要提升集裝箱結構的耐久性。集裝箱結構的使用年限受多方面因素的影響，例如防腐涂裝方案、材料自身耐受性、設備使用環(huán)境、運行保護措施等。在經過防腐工藝處理后，如果將集裝箱結構放置在環(huán)境較好、沙塵粉塵少和腐蝕性較小的地方，其使用壽命完全可以達到20年甚至30年。而如果放置在環(huán)境較差的地方，受制于自身結構強度和現(xiàn)有表面防腐加工工藝等因素的影響，使用壽命往往會大打折扣。

2 金邦板方案

2.1 結構方案

金邦板是以水泥、粉煤灰、硅粉和珍珠巖為主要材料，加入復合纖維增強，經真空高壓擠出成型，并經高溫高壓蒸汽養(yǎng)護、加工與多層噴涂而成。金邦板在生產過程中不產生廢水、廢渣、廢氣，不污染環(huán)境，是一種綠色環(huán)保建材產品。金邦板表面圖案可以通過模具的設計開發(fā)來與表面的涂裝工藝結合達到多種花色圖案與表面涂裝顏色任意組合、色彩豐富的效果，將設備艙表面裝扮得絢麗多彩。

2.2 技術特征

金邦板結構采用型鋼組成的骨架構成基本承重框架，采用外保溫方式。金邦板結構的墻壁是由金邦板、通氣層、防濕密封薄膜、歐松板、保溫材料、薄壁方管和紙面石膏板等材料組成。金邦板的主要生產原料為無機材料，具有優(yōu)良的防火性能。因為金邦板無論作為幕墻材料還是外墻外保溫面層，均有較好的防火性能。同時，結構經過力學計算，保證起吊、運輸、安裝等全過程的動靜力學強度，滿足25年使用壽命。它具有密實度高、耐候性好、尺寸穩(wěn)定、變形系數(shù)小、耐水防火和耐候抗凍等特點。

金邦板為類似水泥材料，短期內外觀效果較好，但材料輕脆、易裂縫、抗沖擊能力差，大大犧牲了墻體本身應具備的防護性能。金邦板通過掛件附著在內部骨架上，板材接口部位涂有彈性防水密封膠，采用企口連接、卡件固定的方法，在板材接縫使用專用的板縫連接件，填充彈性密封材料。受到材質的限制，門板連接處密封性能較差，不利于實現(xiàn)防塵、防潮、防凝露。在運輸或吊裝過程中輕微變形或震動極易造成外形的損傷或開裂，個別情況下會發(fā)生金邦板脫落的情況。又由于金邦板力學性能較差，僅可作為外墻維護非承重墻體及建筑幕墻材料獨立使用，但并不能用作承重結構，因此無法起到支撐強化效果，現(xiàn)有的工藝只能實現(xiàn)單層設備的集成，而在立體結構進一步集成上有待優(yōu)化。

3 預制艙方案

3.1 結構方案

預制艙結構是基于成熟戶外箱變設計制造技術引申而來，專門用于電氣設備集成安裝的定制化產品。預制艙是一種自身具備抗變形能力的艙體設備。結構底座由型鋼焊接而成，艙體骨架為一體式焊接結構，主要鋼材材質選用優(yōu)質碳素結構鋼，具有足夠的機械強度、硬度和屈服強度，環(huán)境適應性強。艙體外墻為金屬鋼板，其出色的裝飾性，為外墻修飾提供了各種可能，可以靈活地根據現(xiàn)場環(huán)境做相應的噴繪效果，與周邊環(huán)境完美融合，易于被周邊居民接受。在運輸、吊裝等收到外力作用時，可通過輕微的變形并抵消掉外力影響并在短時間內得以恢復，使電氣元件安裝免受機械力的影響，保證電氣動穩(wěn)定性性能，有效抵御地震等外力所帶來的影響。預制艙在結構設計中，鋼構材質和選型預留余量，可有效應對地震對結構的破壞。預制艙內部設計靈活，采用型材做加強處理，增加整體的支撐強度，可采用立體結構布局。應用此方案，減少了占地面積，利用豎向空間，實現(xiàn)土地資源的節(jié)約。同時在立體布局結構中，上下層之間設置隔震裝置，以消除噪聲，減少震動，預制艙強度、抗震性能通過有限元分析及國家權威檢測機構驗證，具備足夠的可靠性。

3.2 技術特征

艙體的框架以及頂蓋都采用鍍鋅板材質，壁板為雙層鋼板內部填充防火阻燃保溫材料，配合斷橋隔熱的結構，降低結構之間的熱傳導，艙體壁板保證內部或者外部著火時，3小時內艙體外殼具有完整性及防火性，保溫隔熱性能及防火性能良好。運用“轎車”密封工藝，實現(xiàn)防塵、防潮、防凝露。根據內部設備及應用環(huán)境不同，預制艙可靈活設計艙體結構、尺寸、檢修門和進出線開孔等，根據內部設備的擴建要求，可以預留不同的設備進出口，頂蓋可分段單獨拆卸，方便后期設備安裝?？蓾M足項目的不同需求，方案多樣化。預制艙式結構防腐性能良好，防腐處理遵循ISO12944《防護漆體系對鋼結構的防腐蝕保護》標準，采用多道防腐工藝，包括前處理、鋅層、中間層、面層等多重處理工藝，保證艙體在C4環(huán)境下達到30年不銹蝕的防腐水平。運行壽命水平按照40年以上水平設計，在簡易維護的情況下可達到60年使用壽命。預制艙結構與集裝箱結構相較，具有如下優(yōu)點：可以根據實際需求進行靈活設計，內部空間大，運行維護條件更好，受道路運輸條件的影響較小。

4 結論

隨著綠色電網理念的提出，對變電站建設提出了智能、高效、可靠、經濟適用、全生命周期效益最優(yōu)、節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護等綠色建設理念，預制式變電站應用預制式設備，同綠色電網理念相契合，具有建設速度快、占地面積小、系統(tǒng)集成度高、運輸便利和安裝快捷等特點。與集裝箱結構、金邦板結構相比，預制艙結構可以體現(xiàn)較多的特點和優(yōu)勢，預制艙的結構模式具有安全可靠、環(huán)境適應性強、布局靈活、運維檢修可操作性強、節(jié)能環(huán)保的突出優(yōu)勢，在實際應用中體現(xiàn)了極大的優(yōu)勢，具有廣泛的應用價值。

參考文獻

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