預制艙與裝配式建筑物在變電站中的研究與應用

田家運++李家鋒

摘 要

目前，變電站建筑物的傳統建設模式存在著施工周期長、資源浪費嚴重、環保性差和對氣候的依賴性強等很多亟待解決的問題。預制艙與裝配式建筑物具有標準化設計、工廠化生產和裝配式建設等特征，符合“資源節約型、環境友好型、工業化”的設計、建設要求。本文通過對預制艙與裝配式建筑物的研究，分析了二者的建設特點，并指出了其推廣應用的價值。

【關鍵詞】預制艙 裝配式建筑物 變電站

變電站建筑物的傳統建設模式具有工作量大、施工周期長和濕作業多等特點，受氣溫和降雨降雪等的影響非常大，容易產生噪音污染、水污染、粉塵污染和固體廢棄物污染等。

國家電網公司自2013年起開展了標準配送式變電站和裝配式變電站的試點項目建設，配送式、裝配式的建設理念逐漸被大家接受，越來越多的變電站采用配送式和裝配式的建設模式。變電站通過“標準化設計、工廠化加工、裝配式建設”，實現了節能環保、安全快捷和優質高效。

1 預制艙

預制艙的外形類似集裝箱，寬度約2500mm，高度約3133mm，根據長度的不同分為Ⅰ型艙、Ⅱ型艙和Ⅲ型艙，Ⅰ型艙長6200mm，Ⅱ型艙長9200mm，Ⅲ型艙長12200mm。預制艙內部安裝有辦公電源、照明燈、空調、換氣扇、溫度傳感器、濕度傳感器、空調控制器、燈光控制器、風機控制器以及智能輔助控制系統等，實現了內部工作環境的自動調節。預制艙不僅為電力設備提供了可靠的運行環境，而且為變電站調試、運行維護人員提供了現場作業和生活的場所，能夠在一定程度上取代傳統的變電站建筑物。

預制艙在設計生產過程中充分考慮并滿足用戶的需求，很好地將經濟性、實用性及功能性融合在一起。單個預制艙為一體式架構，可實現整體吊裝和運輸。預制艙框架由優質碳鋼、型鋼及不銹鋼等材料經整體焊接而成，墻體大致由外墻板、金屬屏蔽層（封閉整個艙體）、骨架、保溫層和內飾板等組成，墻體耐火時間超過3小時。比較成熟的外墻板主要有金邦板、鋼板和ALC板（蒸壓輕質加氣混凝土）等。預制艙本身使用的電源線和通訊線等布置于墻體內部，非常美觀。

2 裝配式建筑物

裝配式建筑物采用鋼結構和輕質、高強、保溫、節能、耐火、環保、施工便捷的圍護結構。鋼結構延性非常好、塑性變形能力強，具有優良的抗震和抗風性能。它的強度、彈性模量等是磚石或砼的許多倍，在荷載相同的條件下質量更輕，可以明顯減少基礎的造價。鋼結構采用標準的定型構件，施工效率高，對周圍環境影響小，可回收率高，是名副其實的綠色建材。比較成熟的圍護結構主要有 ALC板、漆面FC板（FC板即復合纖維水泥加壓板）和鋼制巖棉夾芯板等。建筑物使用的電源線和通訊線等通過線槽明布于墻體上，既施工方便，又非常美觀。裝配式建筑物能夠完全代替傳統的變電站建筑物，并且性能更加優越。

3 優缺點分析

預制艙、裝配式建筑物與傳統建筑物比較，具有很多優點：工廠化預制程度高，機械化作業程度高，交叉作業少，安全措施到位，質量管控嚴格，現場工作量小，濕作業量小，從而受氣溫和降雨降雪的影響明顯縮小，施工周期縮短了50%以上，施工噪音污染、水污染、粉塵污染和固體廢棄物污染等顯著減少，采用新型環保材料，具有輕質性、隔熱保溫性、節能性、隔音性、無放射性、耐火性、抗震性、抗滲性、環保利廢等特點。

預制艙與裝配式建筑物相較，具有如下優點：工廠化預制程度更高，尤其是集成了二次設備及屏柜、辦公設施和生活設施等，在廠內實現模塊化集成與線纜連接，完成大部分調試工作，現場工作量更小，施工工期更短，實現了廠內完成安裝調試，整體吊裝運輸，現場快速投運的目標。

裝配式建筑物與預制艙相較，具有如下優點：可以根據實際需求進行設計，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 應用范圍

因為主變壓器、高壓開關柜和容抗器等等電力一次設備的體積較大，即使利用拼艙技術實現了將主變壓器、高壓開關柜和容抗器等等電力一次設備預置到預制艙內的目標，而預制艙的尺寸始終受制于道路運輸條件在寬度和高度上都有不足，所以預制艙比較適合用作二次設備艙和生活艙等。預制艙具有集成度高，現場工作量小，施工工期短，實現了廠內完成安裝調試，整體吊裝運輸，現場快速投運的目標。

二次設備艙用來替代傳統的二次設備室，為二次設備提供了可靠的安裝運行環境。根據二次設備的模塊劃分情況和緊密聯系程度等選用合適型號的預制艙。因為道路運輸條件限制了預制艙的尺寸，所以為了提高預制艙的空間利用率必須對二次設備屏柜加以改進，實現雙排靠墻布置。建議二次屏柜的寬、深、高分別為800mm、600mm、2260mm，柜門能夠180°打開，并且滿足前置接線的要求。

生活艙用來代替傳統的生活室，包括辦公室、臥室、衛生間和儲物間等，能夠滿足一般的辦公和生活需求。

裝配式建筑物幾乎不受道路運輸條件的限制，尺寸可以根據實際需要進行設計，既可以用作一次設備室，也可以用作二次設備室和生活室等。

對于無人值守的變電站，主控室條件要求一般，可集成到二次設備室；對于有人值班的變電站，主控室條件要求較高，宜采用裝配式建筑物。

另外，變電站圍墻、防火墻和電纜溝等也可以采用裝配式建筑物的建造模式進行建設。

5 結論

預制艙與裝配式建筑物符合“資源節約型、環境友好型、工業化”（簡稱“兩型一化”）的建設原則。二者可以分別單獨使用，也可以搭配使用。有利于促進新材料、新設備、新技術和新工藝的應用，體現節地、節能、節水、節材和環境保護等綠色建設理念，提高變電站的可靠性、建設效率和建設效益等。與傳統變電站建設模式相較優勢明顯，具有廣泛的推廣應用價值。

參考文獻

[1]劉群.預制式二次設備在智能變電站中的應用研究[J].電氣開關，2013（04）：59-60.

[2]鄭玉平.智能變電站二次設備與技術[M]. 北京：中國電力出版社，2014.

[3]劉強興，田家運.基于模塊化組合技術的35kV裝配式變電站[J].農村電氣化，2016（03）：26-27.

[4]許學亮，周晉中.“兩型一化”在變電站設計中的應用[J].電力技術， 2010，19（01）：47-49.

作者簡介

田家運（1984-），男，現為國電南瑞科技股份有限公司工程師。研究方向為電力系統及其自動化。

李家鋒（1979-），男，現為國電南瑞科技股份有限公司工程師。研究方向為電力系統及其自動化。

作者單位

國電南瑞科技股份有限公司 江蘇省南京市 211106