陳家健，劉艷春

（國網(wǎng)江西省電力有限公司贛州供電分公司，江西 贛州 341000）

0 引言

目前的智能化變電站均將智能終端、合并單元通過智能控制柜，其他的二次設備則通過二次設備預制艙就地下放。智能控制柜和二次設備預制艙作為就地安裝的主要宿主設備，布置于一次場地內(nèi)，在智能變電站中具有重要的地位。由于二次設備對環(huán)境要求較高，當它們通過智能控制柜、設備預制艙下放一次設備場地，就地化布置，其全環(huán)境適應性、完備的信息交互、高可靠易維護性、高性價比節(jié)能設計都會對智能變電站安全運行和經(jīng)濟節(jié)能環(huán)保產(chǎn)生深刻影響。

1 安裝環(huán)境調(diào)研

1.1 二次設備安裝環(huán)境調(diào)查

1.1.1 二次設備的大氣環(huán)境參數(shù)規(guī)定

1）《靜態(tài)繼電器及安全自動裝置通用技術條件》（DL/T 478）規(guī)定二次設備正常工作大氣條件是：

環(huán)境溫度：-5～+40℃；-10～+55℃。

相對濕度：5%～95%。

大氣壓力：86～106 kPa；70～106 kPa。

2）《輸變電工程通用設計變電站二次系統(tǒng)部分》規(guī)定二次設備工作大氣條件是：

屏（柜）為室內(nèi)布置，當室內(nèi)溫度在+5～+40℃范圍時，裝置應能滿足技術規(guī)范書規(guī)定的精度。當室內(nèi)溫度在-5～+45℃范圍，裝置應能正常動作，不拒動不誤動。

由于兩個標準側(cè)重點不一致，因此允許的溫度范圍存在差別。

1.1.2 一次設備大氣環(huán)境條件

智能控制柜工作環(huán)境與一次設備基本相同，按照安裝位置、使用地區(qū)的不同，規(guī)程規(guī)定了多檔位極限參數(shù)，主要參數(shù)如下：

1）室內(nèi)使用環(huán)境：

低溫：-5℃、-10℃、-25℃，高溫：40℃；

濕度：24小時相對濕度平均值≤95。

2）室外使用環(huán)境：

低溫：-5℃、-10℃、-25℃、-40℃，高溫：40℃、55℃；

濕度：考慮凝露和降雨的影響。

由此可見：一次設備允許環(huán)境條件比室內(nèi)二次設備允許環(huán)境條件苛刻?？紤]到輔助調(diào)節(jié)措施可能失效的情況，安裝在戶外的智能終端需提高環(huán)境耐受能力。

1.2 贛州市南康區(qū)氣候條件調(diào)查

贛州市南康區(qū)位于江西省贛州市西部，屬于中亞熱帶季風濕潤氣候，具有氣候溫和，光照事宜，四季分明，春秋短而夏冬長，熱量豐富，雨量充沛，酷暑和嚴寒時間短，無霜期長，春、夏降水相對集中，冬、夏季風盛行等氣候特征。南康區(qū)年平均氣溫19.1℃，7月平均氣溫29.0℃，1月平均氣溫8.0℃。近10年最高氣溫40.4℃，最低氣溫-3.7℃。年平均風速2.1 m/s，近10年最大風速10.7 m/s，風向多為偏北風。全區(qū)平均年日照為1680 h，平均年雷暴日天數(shù)64 d。

1.3 贛州市南康區(qū)污穢情況調(diào)查

根據(jù)電網(wǎng)污區(qū)分布圖嗎，顯示南康稍江220 kV變電站處于b級污穢區(qū)，由于近年來南康區(qū)家具制造業(yè)發(fā)展較為迅速，經(jīng)過對本工程站址情況進行調(diào)查，情況如下：

1.3.1 空氣污染

江西省環(huán)境空氣污染物為降塵、大氣懸浮微粒和二氧化硫等。環(huán)境空氣污染屬煤煙型污染，并隨季節(jié)性而變化，冬季高，秋季次之，夏季最低。江西省降水PH值基本呈酸性，大多城市酸雨頻率超過50%，有的城市超過90%甚至更高。

本工程位于贛州地區(qū)中部。近10余年來，暖濕氣候逐年加劇，冬季屢屢出現(xiàn)“暖濕氣候”，到夜間因近地層暖濕空氣輻射散熱過快，降溫幅度過大，形成“逆流層”，因“逆流層”效應，近地層受污染的潮濕空氣在零度左右形成“臟霧”，在零度以下時，還可能伴有霧凇出現(xiàn)。

1.3.2 自然污染

自然污染主要有鹽堿地、風沙、鳥糞及農(nóng)藥、化肥等。

據(jù)調(diào)查情況，本工程附近沒有鹽堿地和大風沙。鳥糞作為不確定的污染因素，根據(jù)調(diào)查，鳥害主要集中在高塔（大型水庫邊）、河跨越塔和江跨越塔，多產(chǎn)生于10月-次年2月。農(nóng)藥和化肥多用于春夏兩季。這兩個季節(jié)江西雨水較豐富，雨水沖刷絕緣子徹底。因此，自然污染對本工程的影響不大。

1.3.3 城市、村鎮(zhèn)污染

城市大氣中污染物主要有粉塵、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、氟和氟化氫等。污染物主要來源于汽車尾氣、生活廢氣、工業(yè)廢氣、公路粉塵、工業(yè)粉塵等。農(nóng)村村鎮(zhèn)的生活炊煙、廢氣、積肥燃燒的煙塵等也是大氣污染物。根據(jù)我們調(diào)查的情況，本工程距離大型城鎮(zhèn)距離適中，但周邊家具制造業(yè)發(fā)展迅猛，應充分考慮遠期污染的發(fā)展情況，此類制造業(yè)污染，將成為主要的污染源。

1.3.4 交通污染

交通污染主要包括交通工具產(chǎn)生的廢氣及揚塵等。本工程距離323國道較近，周邊也有多條鄉(xiāng)村公路，交通污染對本工程有一定影響。

2 智能控制柜調(diào)研及分析

2.1 智能控制柜類型

通過對智能終端配套使用的智能控制柜調(diào)查，為實現(xiàn)防凝露及溫控目的，不同廠家的智能終端端子在結構和輔助設備選用上存在差別。這種差別主要表現(xiàn)在除濕方式、換氣方式、溫控方式以及結構材料的不同。

按制作材料科分為不銹鋼智能控制柜、工程塑料智能控制柜；

按換氣方式可分為換氣式智能控制柜、密閉式智能控制柜；

其中換氣式智能控制柜在換氣技術上可分為強迫風冷、熱交換器、空調(diào)制冷三種方式。

2.2 智能控制柜結構

主要有如下形式：

1）金屬材料類結構：大多采用六面雙層箱體結構、拉絲面板不銹鋼材質(zhì)。

2）SMC塑料類結構：箱體頂蓋為雙層箱體結構。SMC工程塑料材質(zhì)。

2.3 智能控制柜的功能

智能控制柜應為戶外智能終端提供較好的工作環(huán)境，必須具備下述功能：

1）溫度控制功能：溫度控制器的低溫加熱功能可以改善箱內(nèi)低溫運行條件；溫度控制器的高溫啟動換氣扇功能可以減低箱內(nèi)高溫運行條件。

2）濕度控制功能：安裝濕度控制器，通過加熱空氣，防止箱內(nèi)出現(xiàn)凝露。

3）防水功能：智能控制柜安裝有防雨帽，可防止雨水進入箱內(nèi)。

4）其他功能：防塵、防腐蝕、防昆蟲及嚙齒動物。

2.4 各種智能控制柜的技術特點比較

1）按材質(zhì)比較

（1）使用壽命：塑料智能控制柜一般使用壽命不低于30年，不銹鋼智能控制柜無壽面限制。

（2）吸熱能力：SMC塑料吸熱系數(shù)為0.3～0.4 kcal/（m2·h·℃），優(yōu)于金屬材料的吸熱系數(shù)40～80 kcal/（m2·h·℃）。

（3）環(huán)境保護：金屬材料可回收利用，SMC塑料暫不能回收利用。

（4）抗電磁干擾能力：金屬材料箱體對電磁干擾有屏蔽作用，而塑料制品本身無電磁干擾能力。

由此可見，不銹鋼智能控制柜的整體技術性能優(yōu)于塑料智能控制柜。

2）按換氣方式比較

（1）隔熱性能：換氣式智能控制柜和密閉式智能控制柜箱體均采用雙層結構，隔熱效果基本相同。

（2）除濕能力：換氣式智能控制柜箱外濕度對箱內(nèi)濕度的影響較大；密閉式智能控制柜收外濕度影響較小。密閉式控制柜換氣性能差，除濕器可能頻繁運行，需要輔助其他除濕措施。

（3）控溫能力：換氣式智能控制柜的箱內(nèi)溫度受箱外溫度影響較大；密閉式智能控制柜的箱內(nèi)溫度受箱外溫度影響較小。

（4）維護工作量：換氣式智能控制柜需要清洗隔離濾網(wǎng)；較密閉式智能控制柜的維護工作量大。當密閉式智能控制柜使用除濕劑輔助除濕時，維護工作量同樣增多。

3）按換氣技術比較

（1）強迫風冷

采用風機（軸流風機或離心風機），實現(xiàn)柜外空氣對流，將熱空氣排到室外，同時將室外的冷空氣排入室內(nèi)，實現(xiàn)柜內(nèi)熱量的轉(zhuǎn)移。

優(yōu)點：風機結構簡單，體積小，安裝、維護方便；能耗低；成本低。

缺點：夏天環(huán)境溫度過高時，散熱效果差，不能長期承擔對機柜降溫的重任；防護等級低，灰塵、濕氣及腐蝕性氣體進入機柜內(nèi)部，容易積聚粉塵等污垢，并污染柜內(nèi)的元器件，進而加劇元器件熱島效應；風扇只能散熱降溫，冬天環(huán)境溫度過低，不能給機柜加熱升溫。

（2）熱交換器

熱交換器裝置是一種利用低于柜內(nèi)溫度的柜外空氣，通過熱交換芯進行有效交換，把柜內(nèi)熱量傳遞給柜外空氣。熱交換器工作時，不同溫度的柜外空氣和柜內(nèi)空氣在風機的驅(qū)動下通過由金屬材料制成的分隔板進行熱交換，兩邊的氣流100%完全隔開。

優(yōu)點：防護等級高，排除了濕度、灰塵對柜內(nèi)可能產(chǎn)生的污染，避免了由于熱量、濕度、灰塵和其他污染物引起的故障；散熱效果較風扇好。

缺點：由于熱交換器的本質(zhì)是熱傳導，因此柜內(nèi)溫度總是高于環(huán)境溫度，夏天環(huán)境溫度過高時，將導致柜內(nèi)溫度過高；熱交換器風扇只能散熱降溫，冬天環(huán)境溫度過低，不能給機柜加熱升溫。

（3）空調(diào)制冷

機柜空調(diào)器有壁掛、半嵌、全嵌、頂置等多種安裝方式，可以根據(jù)機柜中具體溫度情況決定是制冷還是加熱。

優(yōu)點：散熱效果好，由于冷風直接送至熱源附近，可以保證機柜內(nèi)不出現(xiàn)熱點；防護等級高，能阻止灰塵、濕氣及腐蝕性氣體進入機柜內(nèi)部；冬天環(huán)境溫度過低時，可以加熱升溫。

缺點：能耗高；如空調(diào)發(fā)生故障，現(xiàn)場維護困難，且由于沒有冗余設計，會使柜內(nèi)溫控系統(tǒng)失效，從而產(chǎn)生重大安全隱患。

2.5 智能控制柜技術要求

變電站的只能控制柜應針對外部環(huán)境進行整體化設計，以達到柜內(nèi)受保護設備正常運行的目的。技術要求應包含以下幾個方面：

2.5.1 高防護等級

在不依賴額外的防護條件，僅通過通風散熱，機柜就能為柜內(nèi)的自動化設備提供IP56的防護等級，為柜內(nèi)設備提供更為潔凈的運行環(huán)境。機柜對柜內(nèi)的溫度控制滿足下6.2的要求，用潔凈低成本的方式即可滿足高防護的要求。

2.5.2 智能化柜內(nèi)溫度控制系統(tǒng)

機柜應適用戶外的極端自然環(huán)境溫度-10℃～45℃（同時伴有強烈日照）下，機柜須采取必要的隔熱和通風散熱措施，再配以柜內(nèi)溫度控制系統(tǒng)，有效地隔離柜內(nèi)外熱傳導，并將柜內(nèi)設備工作產(chǎn)生的熱量及時排出柜外，應能使柜內(nèi)環(huán)境溫度在0℃～40℃之間。

2.5.3 高水平的EMC性能

機柜結構的EMC設計包括電磁屏蔽、功能性接地和靜電放電防護。為了滿足電氣的抗干擾要求，機柜整體必須具備可靠接地的能力，并且機柜的整體電磁屏蔽性能要好。每個重要的設備之間必須用電磁屏蔽板隔開，電磁屏蔽板又必須與機柜之間達成可靠的電氣連接（即等電位要求）。

2.5.4 持久的抗腐蝕和抗生化能力

機柜應具備持久的抗腐蝕和抗氧化能力，密封性能良好，除了能隔離有害氣體和物質(zhì)進入機柜內(nèi)部，還要阻止小動物（嚙齒動物，白蟻、蜘蛛等）與真菌進入機柜，保護功能設備免受其害。

2.5.5 堅固耐用的柜體和模塊化的結構設計

機柜應采用雙層殼體設計，由內(nèi)柜、防水頂蓋、底座、雙層側(cè)板和雙層前后柜門組成，柜體采用拼裝與焊接混合式結構。柜門由多點鉸鏈與機柜進行連接，柜門鎖與柜體采用多點鎖定。

2.5.6 制造工藝精良、造型美觀大方

好的設計還需要優(yōu)良的加工工藝來保證，特別是不銹鋼的加工及焊接工藝極為講究。不銹鋼板材在加工和焊接上要求比普通碳鋼高而且難度大，尤其是用于機柜外邊的不銹鋼板是帶裝飾性的拉絲板，當采用免涂覆裸鋼板的工藝方案后，則必須消除不銹鋼板材鈑金加工痕跡，不銹鋼焊縫不能影響板材的拉絲紋理。加工后的免涂不銹鋼還必須做到防灰塵和油污以及人手印痕的污染，當產(chǎn)生了上述的污染后，應能輕易的去處。

2.6 智能控制柜環(huán)境適應方案的選擇

2.6.1 柜體結構

本工程智能控制柜推薦采用耐候鋼材質(zhì)，雙層箱體，拼裝與焊接相結合的混合式結構。此智能控制歸既支持機柜內(nèi)部熱交換并可以減少陽光照射的影響，也可以提高機柜的防護等級。同時，具有良好的密封性以及抗腐蝕能力。雙層箱體之間采用多重插指型防水結構，使外部的水經(jīng)過多次折射后，無法經(jīng)通風口流入柜體內(nèi)部，而是自四周的泄水槽排除柜外。由于空氣不受該結構的影響，仍可以自由的排出柜外，從而達到防水的效果。在風口裝設防塵濾網(wǎng)，對粉塵起到一定的防護作用。同時，金屬材料箱體對電磁干擾有一定的屏蔽作用，同時使用壽命較長，并可回收利用。

結合贛州市南康區(qū)實際環(huán)境調(diào)查，采用耐候鋼作為柜體材料，強度、耐腐蝕性均能滿足使用要求。同時耐候鋼具有焊接性能好，加工方便，表面處理工藝成熟等特點。較不銹鋼而言，耐候鋼價格更為低廉，全壽命周期成本更為經(jīng)濟合理。戶外智能控制柜結構示意圖如圖1所示。

圖1 戶外智能控制柜結構示意圖

2.6.2 柜身處理

本工程智能控制柜表面推薦采用陶瓷微泡隔熱保溫涂料，這種特殊的有機涂料在柜身表面薄薄的涂刷一層，就可有效的增強機柜的隔熱和保溫效果，不僅在冬天可以使柜內(nèi)溫度提高3～5℃，夏天可使柜內(nèi)降低同樣甚至更高的溫度。由于這種涂料本身特殊的由極微小的空心陶瓷微泡和與其相適應的環(huán)保乳液組成的水性涂料體系，使得該涂料不僅能有效地絕熱，而且有著優(yōu)良的防水、防潮、防腐蝕、防紫外線老化、耐酸堿、耐鹽霧等性能，材料無有害物質(zhì)成分，其固化物含量高，延展性、附著性好，施工簡便，使用壽命長。它與柜體金屬有較強的附著力，直接在基本表面涂抹0.3 mm左右即可達到隔熱保溫的目的。由于涂料的特殊成分和涂層內(nèi)部結構特點，所以涂層內(nèi)蓄積的熱量很少，形成可高達95%的絕熱效果，降低能耗可高達30%～60%。

2.6.3 換氣技術

本工程智能控制柜推薦采用強迫風冷技術，采用空氣下進上出的循環(huán)方式，以機柜側(cè)面進氣為主，結合柜底電纜溝進氣，利用電纜溝內(nèi)空氣溫度相對穩(wěn)定的特點，利用2臺大功率抽流風機，在機柜頂部抽風，形成柜內(nèi)空氣強制流動，進行通風散熱。2臺風機屬于并行工作模式，其中任何一臺風機出現(xiàn)故障，另一臺可繼續(xù)工作。設計上應選定只憑一臺風機，便能保證機柜正常工作。當柜內(nèi)溫度上升到某一溫度，柜內(nèi)風機啟動，柜外新鮮空氣經(jīng)過濾后由機柜下層進入柜內(nèi)，將柜內(nèi)熱氣從機柜上部排出柜外，使機柜內(nèi)部溫度控制在一定范圍內(nèi)。在抑制凝露產(chǎn)生方面，在柜內(nèi)溫控器內(nèi)集成了溫濕度傳感器，在含有較高濕氣的環(huán)境下，隨著溫度的降低，空氣中的濕度會逐漸趨向飽和狀態(tài)，此時溫濕度傳感器探知凝露即將方式，自動接通柜內(nèi)加熱器使?jié)駳庵械乃肿討訜岫匦禄氐交钴S狀態(tài)，終止凝露的發(fā)生。同時，風機啟動，將加熱的濕氣排出柜外。

經(jīng)調(diào)查，贛州市南康區(qū)屬于正常高溫地區(qū)，無沙塵、鹽霧等極端環(huán)境和氣候條件。采用強迫風冷技術，具有成本低、能耗低、散熱除濕性能良好、維護簡便等特點，符合節(jié)能環(huán)保、低碳節(jié)約的設計理念。戶外智能控制柜環(huán)境控制示意圖如圖2所示。

圖2 戶外智能控制柜環(huán)境控制示意圖

2.6.4 空氣濾網(wǎng)自動除塵技術

本工程智能控制柜推薦使用智能化空氣濾網(wǎng)除塵設計。具體是在濾網(wǎng)的制定位置，將電源驅(qū)動的振動源所產(chǎn)生的振動作用在濾網(wǎng)上，當提供振動一定電力時，振動源驅(qū)動濾網(wǎng)產(chǎn)生振動。當濾網(wǎng)灰塵聚集到一定程度需除塵時，智能控制模塊會接通濾網(wǎng)上振動源的工作電源，振動源工作將聚集在濾網(wǎng)上的灰塵振落；智能模塊適時地控制風機以提供反向氣流，將振落的灰塵吹離濾網(wǎng)，排出柜外，從而達到除塵的效果。

由于采用的強迫風冷技術屬于直接散熱，它將柜外冷空氣直接輸送到柜內(nèi)，再將發(fā)熱設備進行冷卻后形成的熱空氣排出柜外，如此循環(huán)。為了達到防塵的目的，風口的防塵濾網(wǎng)便成了氣流循環(huán)的必經(jīng)之地。經(jīng)調(diào)查，贛州市南康區(qū)今后污穢發(fā)展以制造業(yè)粉塵為主，采用空氣濾網(wǎng)自動除塵技術，可實現(xiàn)濾網(wǎng)的免維護和免更換，從而達到節(jié)省人力資源和材料的目的。

2.6.5 智能溫濕度控制系統(tǒng)

本工程智能控制柜推薦配置智能溫濕度控制系統(tǒng)，對柜體內(nèi)部環(huán)境溫度、環(huán)境濕度，溫控電源、風機狀態(tài)、加熱除濕狀態(tài)進行實施監(jiān)控，并將環(huán)境參數(shù)信息實時上傳，保證后臺運行人員能隨時了解和記錄柜體內(nèi)部環(huán)境，并在風扇卡死或加熱器損壞等故障情況下的時候采取人工干預措施。

3 二次設備艙調(diào)研及分析

3.1 二次設備艙類型

目前預制艙按制造材料分主要有以下幾種類型：

1）不銹鋼材質(zhì)預制艙：其優(yōu)點就是強度大、防腐防銹性能高、使用年限長，其使用壽命可以達到20年以上，且維修費用低。由于不銹鋼的強度大，可以采用較薄的板材，有利于減輕箱體質(zhì)量，同時鋼材料還能夠回收利用，滿足環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展的理念。其缺點就是前期一次性投入成本較高、外觀相對單調(diào)，且由于不銹鋼材質(zhì)強度大，也加大了材料的加工難度。

2）金邦板材質(zhì)預制艙：金邦板是以水泥、粉煤灰、硅粉、珍珠巖為主要原料，加入復合纖維增強，經(jīng)真空高壓擠出成型，并經(jīng)高溫高壓蒸汽養(yǎng)護、精細加工與多層噴涂而成。它具有綠色環(huán)保、輕質(zhì)高強、隔音隔熱、耐候抗凍等方面的特點[1]。缺點是不可回收，并且外部金邦板接縫處的防水也是一個隱患。

3）鋼結構房箱：箱體主要由底座、側(cè)板、隔板門和頂蓋等部分組成，底座以上的圍板、隔板、門及頂蓋通過焊接或緊固件連接在一起，底座和頂蓋骨架一般由角鋼或槽鋼焊接而成。其優(yōu)點是設計靈活，可根據(jù)箱內(nèi)布置物體進行調(diào)整，并且可回收再利用。缺點是后期更改困難。其結構強度較難進行試驗驗證，在設計時必須考慮周全，并進行嚴格的分析計算。

4）預制混凝土箱：模塊化結構，規(guī)格、結構可按要求定制。預制混凝土結構的防火性能優(yōu)良，維護保養(yǎng)費用低，模塊化建設程度高，組合方式靈活多樣，通用性和互換性強。箱體外殼分金屬外殼和非金屬外殼兩種，或者采用混合方式，與不銹鋼及鋼結構相比壽命更長，可達30年以上。缺點是自重大、抗裂性較差、隔熱隔聲性能一般。

5）GRC復合材料預制艙：GRC復合材料是以低堿度水泥砂漿為基材，耐堿玻璃纖維做增強材料，添加石英砂、外加劑、脫模機和水通過充分攪拌，采用噴射工藝澆筑而成的新型復合材料。其優(yōu)點是耐腐蝕性好，可抗酸、堿性環(huán)境。導熱系數(shù)低，屬于熱的不良導體，有較好的耐高低溫、抗太陽輻射的性能。良好的耐火隔熱性能，耐火指標可達2 h。具有良好的親水性，可吸收空氣中的水蒸氣，使水蒸氣不易在艙壁上附著，有效的防止凝露的產(chǎn)生。GRC材料表面維護方便，可用水直接清洗，表面出現(xiàn)破損或劃痕，可對表面直接修補，修補完成后無痕跡。材料強度高、穩(wěn)定性好，使用壽命長。艙體成本與集裝箱、鋼結構艙型基本一致。

3.2 二次設備艙結構

預制艙底座骨架由標準槽鋼或工字鋼焊接而成[2]，根據(jù)不同的艙體大小及承重選用不同型號的型鋼。最外部4根主梁用較大規(guī)格的槽鋼或工字鋼，內(nèi)部為節(jié)省材料減輕重量，用規(guī)格稍小的槽鋼來進行結構加強。預制艙槽鋼底座焊接圖如圖3所示。

圖3 預制艙槽鋼底座焊接圖

側(cè)壁骨架四個角上的支撐柱為鋼板折出特制結構，強度高。側(cè)壁上根據(jù)要求每隔一定距離豎直焊接一根方鋼或角鋼來加強艙體強度，方鋼及角鋼均勻布置。預制艙側(cè)壁矩管骨架焊接圖如圖4所示。水平方向上，在每兩根方鋼或角鋼之間焊接兩根方鋼加強整個側(cè)壁的強度。側(cè)壁外部采用不銹鋼板折彎成的瓦楞板結構，該結構具備較強的強度，側(cè)壁與底座骨架及側(cè)壁骨架之間滿焊，這樣使得艙體外表面有足夠的強度和密封性，保證艙壁牢固、耐用。預制艙側(cè)壁噴射成型圖如圖5所示。

圖4 預制艙側(cè)壁矩管骨架焊接圖

圖5 預制艙側(cè)壁噴射成型圖

頂部雨棚采用斜頂設計，具有良好的排水、隔熱性能，并且相對美觀。頂棚骨架設計橫梁9～12根，外框2根縱梁，每兩根橫梁間有3根加強梁來保證強度。在艙體端面大門側(cè)為內(nèi)嵌式，嵌入兩支撐柱之間并焊接為一體，結構牢靠有很好的抗風雪能力。預制艙頂蓋組焊及拼接處二次噴射圖如圖6所示。

圖6 預制艙頂蓋組焊及拼接處二次噴射圖

預制艙采門四周貼密封膠條，并且門上配備集裝箱用拉桿鎖，可靠保證整個艙體的密封性。預制艙外觀圖如圖7所示。

圖7 預制艙外觀圖

3.3 二次設備艙環(huán)境適應方案的選擇

3.3.1 艙體選型

通過對目前預制艙主要材料的優(yōu)缺點比較，GRC復合材料預制艙具備耐腐蝕性好，可抗酸、堿性環(huán)境，有較好的耐高低溫、抗太陽輻射的性能，有效的防止凝露，且表面維護方便，可用水直接清洗，表面出現(xiàn)破損或劃痕，可對表面直接修補，修補完成后無痕跡。材料強度高、穩(wěn)定性好，使用壽命長。艙體成本與集裝箱、鋼結構艙型基本一致。

故本工程采用GRC復合材料預制艙，GRC材質(zhì)艙體底座采用16號重型槽鋼，艙體骨架采用120×60×3 mm、60×60×3 mm矩形管，艙壁采用內(nèi)外雙層GRC噴射成型工藝，艙壁內(nèi)外層間填充60 mm厚棉保溫層。GRC材料通過圓鋼與焊接框架錨性連接。墻體采用密封型腔技術，最大程度避免水和氧氣對鋼骨架的腐蝕，使用壽命從40年延長至60年。艙體在結構和受力方面，GRC復合材料預制艙均能滿足艙體吊裝，27 m/s大風，艙頂10 mm覆冰工況下的負荷強。GRC材質(zhì)預制艙如圖8所示。

圖8 GRC材質(zhì)預制艙

3.3.2 艙內(nèi)溫濕度控制

依據(jù)當?shù)貧庀鬁囟燃芭搩?nèi)設備發(fā)熱量，選擇2臺制冷量為5 kW，加熱量為3 kW的工業(yè)空調(diào)。同時配置2臺加熱量3 kW的工業(yè)PTC加熱器，來滿足艙內(nèi)冬季18℃到25℃的要求。具體控制方式：

1）空調(diào)輪流作業(yè)，減少空調(diào)工作時間，延長空調(diào)壽命

工業(yè)空調(diào)采用輪流作業(yè)，即在環(huán)境溫不高的工況下采用A、B空調(diào)輪流運行，在環(huán)境氣溫較高時則同時運行，以此降低空調(diào)運行時間。預制艙內(nèi)部空調(diào)如圖9所示。

圖9 預制艙內(nèi)部空調(diào)

2）溫濕度控制合理化

空調(diào)啟動壓縮機模式的條件由單路溫度判斷，更改為溫度和濕度兩路控制，即艙內(nèi)氣溫超過25℃，或者相對濕度超過80%RH均啟動空調(diào)進行降溫或者除濕。

3）加熱以工業(yè)空調(diào)為主，工業(yè)PTC加熱器為輔

工業(yè)空調(diào)內(nèi)部安裝PTC加熱器，安全可靠，通過空調(diào)風扇將熱風送至柜體內(nèi)部，艙內(nèi)氣溫分布更加均勻。預制艙內(nèi)部PTC工業(yè)加熱器如圖10所示。

圖10 預制艙內(nèi)部PTC工業(yè)加熱器

4）階梯式控制

一般低溫工況，由空調(diào)完成對預制艙的低溫加熱，當遇到極端低溫時則，啟用空調(diào)和分布式帶風扇的工業(yè)加熱器同時加熱的方案。

3.3.3 防塵與密封技術

由于艙體為整體噴射澆筑結構，無任何縫隙與漏洞。只有艙門位置與外界接觸，且存在開合狀態(tài)，因此艙門的密封是二次設備預制艙艙體密封的薄弱環(huán)節(jié)，艙門的密封設計又要受到強風、高壓水沖擊等情況。本設計在滿足國網(wǎng)預制艙設計要求的情況下，采用迷宮式雙層防塵艙的設計方法，對艙體的密封抗粉塵能有了顯著的提升，具體設計方案如下：

1）在粉塵較大地區(qū)采用雙層門密封結構，在人員進出時可有效阻擋粉塵的進入。

2）通過迷宮式密封結構，采用物理原理徹底阻擋塵與水。

3）進出風口采用迷宮向下及電動百葉雙重密封結構，保證進出風口的密封要求。預制艙進風口密封結構如圖11所示。預制艙出風口密封結構如圖12所示。

圖11 預制艙進風口密封結構

圖12 預制艙出風口密封結構

4）在進出風口采用外部風道，加大二次密封與一次密封的風路長度，使風速和粉塵量得到衰減。通過電動百葉及高效密封過濾棉，是進出風口的到最優(yōu)密封。

5）艙內(nèi)采用微正壓技術，艙內(nèi)保持微正壓，保證艙內(nèi)無塵化運行環(huán)境，提高設備運行可靠性。預制艙內(nèi)微正壓技術示意圖如圖13所示。

圖13 預制艙內(nèi)微正壓技術

6）采用宇航服透氣防水技術，疏水性GORE膨化PTFE膜，過來效率達99%，并可以經(jīng)受得起所有氣候條件，并可阻擋鹽粒子和其他腐蝕性粒子。預制艙高防護通風過濾裝置示意圖如圖14所示。

圖14 預制艙高防護通風過濾裝置

4 結語

江西南康稍江220 kV變電站工程，戶外智能控制柜采用強迫風冷環(huán)境控制方案。柜體采用耐候鋼材質(zhì)雙層柜體結構；機柜表面采用陶瓷微泡隔熱保溫涂料；換氣進出風道采用多重插指型防水設計；風口空氣濾網(wǎng)采用智能除塵設計。

二次設備預制艙推薦采用GRC復合材料；艙體采用迷宮式雙層防塵技術、宇航服透氣防水技術以及微正壓技術；環(huán)境控制方案采用工業(yè)空調(diào)與工業(yè)PTC加熱器配合運行，并配置智能溫濕度控制系統(tǒng)。