變電站模塊化建設中的組合式預制艙技術

顧銘飛，袁滌非

(南京國電南自電網自動化有限公司，南京 211153)

0 引言

為貫徹國家電網公司“標準化設計、工廠化加工、模塊化建設、機械化施工”的建設原則[1]。在新一代智能變電站示范試點工程試點站中，預制艙開始逐步代替傳統建筑物，采用預制艙能夠縮短變電站土建施工周期，減少現場施工、調試工作量，縮短投運時間。

由于獨立艙體數量過多，導致變電站的土地利用率不足。在預制艙的基礎上，組合式預制艙經由設想、設計，現已正式投入應用。組合式預制艙是將多個滿足運輸條件的艙體單元拼接而成的能夠容納多個電壓等級一次、二次及通信設備的綜合性艙體，甚至可集成值班室、資料室、廚衛等輔助設施用艙，是集設計、制造、安裝和服務于一體的新的變電站模式。

1 組合式預制艙的拼接形式

組合式預制艙是由獨立預制艙衍生而來，由于運輸尺寸的限制，艙體單元在工廠內進行制造、加工、安裝屏柜和大部分艙內接線工作，并運往現場進行艙體拼接。

艙體的拼接主要是對艙體長度或寬度方向的擴展延伸，根據拼接對艙體長度或寬度尺寸的影響，艙體的拼接形式分為以下2種。

1.1 預制艙長度擴展

艙體單元為帶人字頂的獨立小艙，可以將1個或多個艙體單元串聯拼接，理論上，此類組合式預制艙的長度尺寸可以隨意擴展，如圖1和2所示。下文2.2和2.3所述組合預制艙采用的是此拼接形式。

圖2 艙體拼接后

1.2 預制艙寬度擴展

此類組合式預制艙的長度尺寸滿足運輸要求，但寬度尺寸超限，因此將艙體拆分為2個單坡頂的艙體單元，在現場拼接組合為雙坡頂的艙體，如圖3和4所示。下文2.1所述組合預制艙采用的是此拼接形式。

2 組合式預制艙的分類

組合式預制艙的拼接形式多種多樣，除高度外，基本可以突破尺寸的限制。

圖3 艙體拼接前

圖4 艙體拼接后

在目前的工程實施中，根據艙體的規格尺寸及不同用途，將常用組合式預制艙分為以下3類。

2.1 一次、二次設備組合預制艙

一次、二次設備組合預制艙，是將二次設備屏柜與一次開關柜布置于同一預制艙內的方案。 一次、二次設備融合預制艙內，一次設備包括10 kV開關柜和35 kV充氣柜為主。

一次、二次設備組合預制艙的艙體單元，寬度不應超過運輸限制(通常小于3 m)，將2個艙體單元在長邊方向拼接組合而成。

2.2 大型一次設備組合預制艙

大型一次設備組合預制艙，主要應用于寬度尺寸超限的超大艙體。艙內一次屏柜主要為35 kV或10 kV開關柜。

此類艙體長度和寬度尺寸都超過公路運輸的限制，一般以寬度小于3 m人字頂小艙的形式運輸和拼裝，拼接形式屬于在長度方向擴展。

2.3 二次設備及監控組合預制艙

以國家電網公司Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ型標準預制艙[2]為基礎，在長度方向上擴展為帶監控艙的二次設備艙。

此類組合艙形式,一般是艙體一端為設備艙，另一端作為為監控艙。設備艙內分布二次屏柜，監控艙內預留工位或員工休息區。

此類拼接形式屬于在長度方向擴展，可以是兩個或多個艙體單元任意組合。

3 組合式預制艙的拼接技術

3.1 輔助支撐

艙體單元由于缺少一面或兩面艙壁，在吊裝、運輸和拼接過程中，須安裝輔助支撐[3]以保證結構的穩定和安全。

輔助支撐應形成三角穩定結構，并在艙體拼接完成后拆除，如圖5所示。

圖5 艙體單元輔助支撐

3.2 底座拼接

預制艙底部拼接采用螺栓連接方案：待拼接的2個艙體單元底部拼接處推薦使用H型鋼；在艙底的拼縫處涂抹硅酮密封膠，拼接艙體就位后，使用長螺栓對兩艙底進行連接和固定，如圖6所示。

圖6 底座拼接處截面示意

安裝固定后，通過預留的系列孔，向兩H型鋼拼接形成的矩形空腔中注入聚氨酯發泡材料，提高密封效果和保溫性能。

3.3 艙壁拼接

預制艙艙壁的拼接采用螺栓連接方案：拼接面貼密封膠條；緊固后利用聚氨酯全自動發泡工藝，空腔內填充發泡材料；在拼裝和填充完成后，現場敷設金邦板。采用此工藝順序，艙體拼縫處無冷橋、密封好，且艙壁美觀、連續性好。

3.4 艙頂拼接

預制艙艙體頂部主框架梁的拼接，采用與艙底類似的工藝。

艙頂屋面的處理方面：在艙頂中間拼縫處打膠，在空腔中填充保溫材料，并在拼縫上方增加蓋板；最后在蓋板的拼接處再加裝蓋板；全部滿焊完成后對焊縫進行噴漆處理。

4 結束語

組合式預制艙是在預制艙基礎上衍生而來，遵循國家電網公司提出的“標準化設計、工廠化加工、模塊化建設、機械化施工”建設原則。組合式預制艙，合理提高了變電站的土地利用率，加快變電站建設進程，已通過實踐驗證，并在部分智能變電站示范工程試點站中應用。

今后，應進一步研究優化組合式預制艙技術，盡快構建起模塊化的劃分原則，形成通用設計，實現方案設計、物資采購、施工等過程的標準化，進而實現組合式預制艙的標準化配送。

參考文獻：

[1]羅江怡.智能變電站中預制艙式組合二次設備的運用[J].硅谷，2014(21)：100,106.

[2]預制艙式二次組合設備技術規范： Q/GDW 11157—2014[S].

[3]丁麗平,韓付申,丁妍妍,等.預制艙并艙結構及仿真分析[J].CAD/CAM與制造業信息化，2014(11)：40-42.