裝配式結構在變電站建設中的應用探析

姜程瀚

（吉林省送變電工程有限公司，長春130000）

1 引言

近年來，國內建筑行業對節能、節材、節水和環保四個方面提出了越來越高的要求。在建設變電站的過程中，現有的現澆式混凝土施工技術在電力建設周期越來越短的大背景下顯得有些無能為力，主要表現為：野外作業周期長，易受天氣影響，施工占地多。除此之外，現有的施工技術需要大量的水泥和砂漿，因此，會產生一定的垃圾，會對環境產生一定的損害。與此同時，現澆施工的建筑模式需要現場人工實施。考慮到現在國內施工隊伍的水平參差不齊，很難對施工質量提供保障。當前，國內兩大電網公司國家電網和南方電網都對變電站建設提出了更高的要求，其核心內容主要涉及人性、綠色、環境保護和環境協調。作為后起之秀的裝配式施工模式與電網建設的發展趨勢在一定程度上是一致的。

2 裝配式變電站概述

2.1 裝配式變電站的定義

當前，國家電網公司為了滿足工業對電力負荷的需求，一直致力于提升電網供電能力，提出要建設完善的供電體系。在這種大背景下，各種電壓等級的智能變電站應運而生，各地區的變電站建設規模也逐年擴大。裝配式變電站通常是由先進、可靠、環保的智能模塊化單元組成的集成式變電站，能夠將數字化、網絡化、標準化集為一體，并將高質量高水平視為技術標桿，能夠自主完成信息采集和測量等工作職能。相較于傳統意義上的變電站，裝配式變電站具有節約占地面積、節省施工周期、降低施工成本、保護生態環境等優點。

2.2 裝配式變電站的優勢

相較于現有的現澆混凝土施工模式，裝配式變電站的占地面積都相對較少，且其建設更有利于現場控制，能更好地遵循“資源少、成本控制、效率提高、安全可靠”的原則，實現資源減少對電力系統的影響。同時，在工廠對裝配式變電站的主要部件進行制造和調試，并在施工現場對主要部件進行組裝。由于建筑物與構筑物是平行建設的，所以裝配式變電站的施工效率會遠高于現有的現澆變電站，其施工周期也會明顯縮短。

值得一提的是，除了現澆混凝土基礎外，所有的裝配式鋼結構和蒸壓輕質加氣混凝土板都被用于制造變電站的圍護結構、閘門、結構支架和設備支架。所有鋼結構構件都需要在工廠完成預制，然后通過工程運輸車送至施工現場，這樣會大大減少現場作業的工作量，也在一定程度上降低了施工人員的勞動強度。除此之外，裝配式變電站堅決貫徹國家所提的智能環保政策。在建設裝配式變電站時，現場施工基本無濕作業。與傳統的現澆變電站有所區別，裝配式變電站的主要建筑材料（鋼材）能夠實現回收再利用，其他建筑材料經有效回收和合理破碎后能夠再生加工。

裝配技術已經充分應用于裝配變電所的土建施工和電氣安裝，改變傳統變電所的施工方式，按工廠加工預制和現場組裝兩個環節建設智能變電站。當前，裝配式變電站雖然沒有在我國得到廣泛推廣，但其已經成為未來發展的必然趨勢。裝配式變電站將對提高電網建設水平和促進強智能電網建設做出了積極貢獻。

3 裝配式變電站結構技術方案

拼裝結構主要分為混凝土結構拼裝和鋼結構拼裝兩種形式，裝配式混凝土結構是指由工廠預制混凝土構件經現場安裝設計建造的混凝土結構建筑。構件拼裝方法通常可以分為現場后澆疊合混凝土、后澆混凝土與鋼錨具的連接等幾個主要組成部分，而鋼筋連接可應用套筒灌漿連接、配件焊接和預留孔搭接等多種連接技術。預制混凝土拼裝結構包括梁、板、柱、墻等工廠，預制后運至現場進行安裝。與現澆混凝土結構相比，降低了施工現場協調難度。裝配式建筑在美國、日本等許多國家和地區得到了廣泛應用，并經受住了實際地震的考驗。近年來，隨著我國節能減排要求的提高和勞動力價格的急劇上漲，預制混凝土構件在我國的應用呈現出快速上升的趨勢。然而，如何將結構體系應用于變電站多層組合樓內，需要從變電站的特點出發，借鑒近年來住宅產業化的新技術，對變電站的連接方式和施工技術進行進一步的應用研究。鋼結構是建筑結構發展較為成熟的建筑形式，鋼結構構件體積小、重量輕、便于運輸和安裝，能大大降低地基的造價，且其生產周期短、抗震性能高、可回收利用。由于鋼結構適用于跨度較大、負壓較高的結構，因此，國內部分變電站的原材料采用的是鋼結構。

一方面，相較于普通鋼筋混凝土結構，鋼結構的施工周期比較短且抵御自然災害能力強。另一方面，鋼結構不耐熱且耐腐蝕性不強，尤其當環境比較惡劣時容易出現生銹的情況。通常來講，鋼結構需要施工人員對其進行定期防銹養護。因此，設計人員根據工程實際情況合理選擇兩種結構的使用比例，并充分考慮現場工程地質條件、層高、建筑外觀要求等諸多因素。

4 國內電網裝配式變電站工程應用現狀

隨著區域經濟的蓬勃發展和電網技術的迅猛變化，國內各省供電公司都在致力于推動電網建設向智能化轉變，多項裝配變電所試點工程穩步推行。本文以吉林省長春電網洋浦220kV變電站為例進行了分析，調查發現，長春電網是吉林省電網骨干網架的中樞點之一，也是吉林省電網重要負荷中心和東北電網北電南送的重要通道。長春市經濟發展迅猛，是吉林省最大的最集中的電力負荷中心，經濟越發達，開辟線路走廊越困難，經濟集中區域的城市規劃與電網規劃結合度很差，多個變電站的聯網線路受線路走廊的限制，建設緩慢甚至不能實施。為將土地資源利用最大化，在變電所方案選擇中，整體式GIS變電所的應用較多，裝配式結構的應用更為有利。裝配式變電站的應用還沒有在吉林省地區得到充分發展，因此，應該根據吉林省地區的特點和電網的運行現狀，積極推廣裝配式變電站是必要和迫切的，但也存在許多技術難點，包括消防技術、鋼結構防腐技術和壁板連接等[1]。

4.1 防火技術

依據《建筑設計防火規范》文件中GB50016的具體要求，變電站的柱和梁的耐火極限必須應該分別達到2.5小時和1.5小時。為了增強建筑的防火能力，所有的柱、梁及其與墻板的連接鋼件都應該進行防銹處理，在表面涂加防火層。與此同時，施工單位通常會選用ALC材料作為墻面施工，根據國家相關調研報告得出的結論，150mm厚度ALC板的墻體耐火極限必須要大于4.0 h，滿足相關技術標準文件規定的防火墻耐火極限不小于3.0 h。

4.2 鋼結構防腐

作為裝配式變電站的主要施工材料，鋼結構防銹防腐技術主要有：所有鋼結構配件的最低除銹等級都要滿足Sa2 1/2級，而且噴涂“冷噴鋅+面漆”進行防腐：首先噴涂ZD96-1冷噴鋅，然后復涂聚氨酯面漆。值得一提的是，冷噴鋅層中的鋅含量必須在96%以上，而且噴鋅層的耐鹽霧考核應該滿足1800h以上。鋼結構防腐技術中常見的還有有氣噴涂或無氣噴涂，兩者的防腐要求必須要滿足30年的免維護使用壽命，至于埋在地下的鋼構件，施工材料方面必須要滿足外包至少50mm厚混凝土。

4.3 墻板縫處理和防水

考慮到具體工程的差異，ALC墻板與墻板、樓地面、墻板梁柱之間的縫隙處理技術會有一些區別。通常情況下，施工采用的填縫劑會由廠家提供。施工人員在刮膩子之前應該對墻板縫使用耐堿玻纖網格布以防止墻板出現裂縫。除此之外，為了防止構件拼接處出現漏水的情況，應該在水平拼縫處施加多種防水技術。施工人員還應該利用材料的特性對拼縫進行密封，進而實現有效的防水。需要注意的是，施工人員還可以通過構造一定的空腔來實現防水和排水功能，也可以借助空心橡膠密封條實現有效防水。