| 标题 | 预制式变电站结构方案及其技术特点研究 |
| 范文 | 程卓 聂独 摘 要：预制式变电站是一种将电气设备和辅助设施在工厂内完成安装、调试并集成到可移动、高密封、防潮防锈的预制式舱体内的变电设施。采用预制式变电站可减少现场的接线、调试等工序，最大程度地提高施工效率，实现系统集成化、生产工厂化、装配模块化、施工简单化，是一种快速的变电站建设模式。目前预制式变电站的结构形式主要有集装箱结构、金邦板结构、预制舱结构。该文研究了各种预制式变电站的结构方案及其技术特点，通过对比分析提出了目前具有较大技术优势的方案。 关键词：预制式；变电站；结构方案 中图分类号：TM633 文献标志码：A 1 集装箱方案 1.1 结构方案 在集装箱结构方案中，集装箱主要是由钢板、钢梁、钢柱以及角件等构建组成，集装箱结构是由钢板和框架组合的整理结构。依据集装箱单层布置的方式，采用有限元软件来建立集装箱结构模型，然后仿真计算集装箱结构的建筑荷载。计算结构显示，集装箱的各个构件产生的应力均小于钢材的许用应力，构件所产生产的变形也都小于允许值。由此可见，单层布置的集装箱可以较好地满足变电站建筑的结构荷载要求。 1.2 技术特征 采用集装箱式框架结构，整体结构及零部件都按国际通用标准，易实现标准化；利用现有集装箱厂家产能和装备同二次厂家配合，通过改进可实现批量生产，节约成本，经济效益好；但集装箱在外观上表面美观处理较困难，如果用于城市、风景区等高环评要求的地区建站，往往无法通过地区环评审查，建站阻力巨大。 集装箱作为标准产品，由于结构特点限制，开门位置也较为固定，其他位置开门难度较大，方案缺少多样化。如果遇到必须开门的情况，会影响舱体集装箱的稳定性、密闭性。因此，如何将电力设备所需空间整合至预先设定好的固定空间内是实现变电站集装箱结构方案的难点。 通常情况下，运输用集装箱使用年限为7～10年。变电站一次设备设计使用年限为40年，二次设备设计使用年限为20年。如果变电站采用集装箱式结构，则需要提升集裝箱结构的耐久性。集装箱结构的使用年限受多方面因素的影响，例如防腐涂装方案、材料自身耐受性、设备使用环境、运行保护措施等。在经过防腐工艺处理后，如果将集装箱结构放置在环境较好、沙尘粉尘少和腐蚀性较小的地方，其使用寿命完全可以达到20年甚至30年。而如果放置在环境较差的地方，受制于自身结构强度和现有表面防腐加工工艺等因素的影响，使用寿命往往会大打折扣。 2 金邦板方案 2.1 结构方案 金邦板是以水泥、粉煤灰、硅粉和珍珠岩为主要材料，加入复合纤维增强，经真空高压挤出成型，并经高温高压蒸汽养护、加工与多层喷涂而成。金邦板在生产过程中不产生废水、废渣、废气，不污染环境，是一种绿色环保建材产品。金邦板表面图案可以通过模具的设计开发来与表面的涂装工艺结合达到多种花色图案与表面涂装颜色任意组合、色彩丰富的效果，将设备舱表面装扮得绚丽多彩。 2.2 技术特征 金邦板结构采用型钢组成的骨架构成基本承重框架，采用外保温方式。金邦板结构的墙壁是由金邦板、通气层、防湿密封薄膜、欧松板、保温材料、薄壁方管和纸面石膏板等材料组成。金邦板的主要生产原料为无机材料，具有优良的防火性能。因为金邦板无论作为幕墙材料还是外墙外保温面层，均有较好的防火性能。同时，结构经过力学计算，保证起吊、运输、安装等全过程的动静力学强度，满足25年使用寿命。它具有密实度高、耐候性好、尺寸稳定、变形系数小、耐水防火和耐候抗冻等特点。 金邦板为类似水泥材料，短期内外观效果较好，但材料轻脆、易裂缝、抗冲击能力差，大大牺牲了墙体本身应具备的防护性能。金邦板通过挂件附着在内部骨架上，板材接口部位涂有弹性防水密封胶，采用企口连接、卡件固定的方法，在板材接缝使用专用的板缝连接件，填充弹性密封材料。受到材质的限制，门板连接处密封性能较差，不利于实现防尘、防潮、防凝露。在运输或吊装过程中轻微变形或震动极易造成外形的损伤或开裂，个别情况下会发生金邦板脱落的情况。又由于金邦板力学性能较差，仅可作为外墙维护非承重墙体及建筑幕墙材料独立使用，但并不能用作承重结构，因此无法起到支撑强化效果，现有的工艺只能实现单层设备的集成，而在立体结构进一步集成上有待优化。 3 预制舱方案 3.1 结构方案 预制舱结构是基于成熟户外箱变设计制造技术引申而来，专门用于电气设备集成安装的定制化产品。预制舱是一种自身具备抗变形能力的舱体设备。结构底座由型钢焊接而成，舱体骨架为一体式焊接结构，主要钢材材质选用优质碳素结构钢，具有足够的机械强度、硬度和屈服强度，环境适应性强。舱体外墙为金属钢板，其出色的装饰性，为外墙修饰提供了各种可能，可以灵活地根据现场环境做相应的喷绘效果，与周边环境完美融合，易于被周边居民接受。在运输、吊装等收到外力作用时，可通过轻微的变形并抵消掉外力影响并在短时间内得以恢复，使电气元件安装免受机械力的影响，保证电气动稳定性性能，有效抵御地震等外力所带来的影响。预制舱在结构设计中，钢构材质和选型预留余量，可有效应对地震对结构的破坏。预制舱内部设计灵活，采用型材做加强处理，增加整体的支撑强度，可采用立体结构布局。应用此方案，减少了占地面积，利用竖向空间，实现土地资源的节约。同时在立体布局结构中，上下层之间设置隔震装置，以消除噪声，减少震动，预制舱强度、抗震性能通过有限元分析及国家权威检测机构验证，具备足够的可靠性。 3.2 技术特征 舱体的框架以及顶盖都采用镀锌板材质，壁板为双层钢板内部填充防火阻燃保温材料，配合断桥隔热的结构，降低结构之间的热传导，舱体壁板保证内部或者外部着火时，3小时内舱体外壳具有完整性及防火性，保温隔热性能及防火性能良好。运用“轿车”密封工艺，实现防尘、防潮、防凝露。根据内部设备及应用环境不同，预制舱可灵活设计舱体结构、尺寸、检修门和进出线开孔等，根据内部设备的扩建要求，可以预留不同的设备进出口，顶盖可分段单独拆卸，方便后期设备安装。可满足项目的不同需求，方案多样化。预制舱式结构防腐性能良好，防腐处理遵循ISO12944《防护漆体系对钢结构的防腐蚀保护》标准，采用多道防腐工艺，包括前处理、锌层、中间层、面层等多重处理工艺，保证舱体在C4环境下达到30年不锈蚀的防腐水平。运行寿命水平按照40年以上水平设计，在简易维护的情况下可达到60年使用寿命。预制舱结构与集装箱结构相较，具有如下优点：可以根据实际需求进行灵活设计，内部空间大，运行维护条件更好，受道路运输条件的影响较小。 4 结论 随着绿色电网理念的提出，对变电站建设提出了智能、高效、可靠、经济适用、全生命周期效益最优、节地、节能、节水、节材和环境保护等绿色建设理念，预制式变电站应用预制式设备，同绿色电网理念相契合，具有建设速度快、占地面积小、系统集成度高、运输便利和安装快捷等特点。与集装箱结构、金邦板结构相比，预制舱结构可以体现较多的特点和优势，预制舱的结构模式具有安全可靠、环境适应性强、布局灵活、运维检修可操作性强、节能环保的突出优势，在实际应用中体现了极大的优势，具有广泛的应用价值。 参考文献 [1]吴聪颖，闫培丽.智能变电站预制舱式二次组合设备设计优化[J].电力勘测设计，2016（6）：60-64. [2]周文，李杰.配送式预制舱智能变电站技术[J].电气技术，2014（4）：88-91. |
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