GRC二次设备预制舱的生产工艺

顾锦书，郑家松，袁涤非，俞春林，包安群

（1.南京国电南自电网自动化有限公司，南京　211153；2.国网福建省电力有限公司，福州　350003）

GRC二次设备预制舱的生产工艺

顾锦书1，郑家松2，袁涤非1，俞春林1，包安群1

（1.南京国电南自电网自动化有限公司，南京211153；2.国网福建省电力有限公司，福州350003）

二次设备预制舱是国家电网公司推广智能变电站模块化建设中的核心产品，可代替保护小室，降低了变电站的占地面积、减少了施工周期。结合实际工程经验，介绍了玻璃纤维增强水泥（GRC）材料和舱体规格，罗列了GRC材质二次设备预制舱制作配方与工艺流程，促进GRC二次设备预制舱的推广。

二次设备预制舱；模块化建设；玻璃纤维增强水泥；生产工艺

0　引言

随着经济社会发展，能源需求越来越大，电网建设工期紧，工程质量及工艺要求越来越高，传统变电站的建设模式已无法适应新的要求，2013年国家电网公司提出并开展了智能变电站模块化式的建设［1］。二次设备预制舱是户外智能变电站模块化建设的核心产品，二次保护及自动化设备集成于舱内，替代传统变电站内的保护小室，实现工厂加工、工厂调试。

目前，玻璃纤维增强水泥（GRC）材质的二次设备预制舱已在国内2座智能变电站试点工程中应用。

1　舱体介绍

1.1GRC材料简介

GRC是一种以低碱水泥砂浆为基体、以耐碱玻璃纤维为增强材料的无机复合材料，综合了玻璃纤维的高抗张强度和水泥基质的高抗压强度［2］。GRC主要应用于建筑墙板、轻型GRC屋面板及建筑外挂幕墙等，在建筑行业内有着广泛应用。

1.2舱体简介

根据国家电网公司相关规范［3］，二次设备预制舱型号分为I型、II型、III型，尺寸分别为6200 mm×2 800 mm×3 133 mm，9 200 mm× 2800 mm×3 133 mm，12 200 mm×2 800 mm× 3133 mm（长×宽×高）。

二次保护及自动化设备集成于舱内，舱内设有集中配线单元，作为内、外部设备连接的中转站，舱内设备的线缆集中配线于此，二次设备预制舱就地安装后，舱外预制线缆与舱内集中配线单元内的线缆连接，实现二次设备预制舱的即装即用。

舱内还配备有摄像头、消防设施、温度控制系统等。

2　生产工艺

图1为GRC材质二次设备预制舱的舱体结构示意。舱体底座由热轧槽钢整体焊接成型，四面墙体和舱顶由GRC、保温材料及焊接预埋件组成，在成型模具中浇筑成型，舱体由四面墙体和舱顶中的预埋件拼接焊接而成。

图1　舱体结构示意

2.1GRC配方

墙体中GRC的材料主要由水泥、玻璃纤维、砂及水构成。

2.1.1水泥

为降低材料复合中的酸碱中和，防止水泥对耐碱玻璃纤维造成腐蚀，水泥选用低碱水泥。

2.1.2玻璃纤维

水泥呈碱性，所以必须选择耐碱性的玻璃纤维。玻璃纤维的耐碱性主要取决于玻璃纤维中ZrO2的质量分数，质量分数越低，耐碱性越差，一般选择ZrO2质量分数在16%左右的玻璃纤维。为使墙体性能达到最优，玻璃纤维长度选择4～5 cm，其在整个产品中占比为5%左右。

2.1.3砂

为提高墙体的强度，一般选用泥质量分数低于1%的中砂。

2.1.4水

通常选用自来水即可。

2.2成型模具

GRC的生产模具形式各异，根据产品的数量多少、形状复杂程度、表面要求效果以及生产成本等条件，可以选择使用木模、钢模、GRC模、玻璃钢模及硅胶模等，模具应保证尺寸正确，精度符合要求，结构牢固。由于二次设备预制舱墙体最长可达12.2 m，所以成型模具选用以槽钢与钢板为主体焊接而成的钢模。

（1）根据二次设备预制舱墙体尺寸，用槽钢焊接模具边框，形成单个零件体的围框，底面用钢板焊接，四周密封，形成成型模。

（2）模具内部光洁，模具内壁的表面粗糙度将直接影响制品表面粗糙度。

（3）模具的内流通避免直角，可设计成圆弧过渡，以便在浇筑时充满模腔。

2.3浇筑

结合仿真分析及实际工程应用的经验总结，二次设备预制舱墙体厚度设计为100 mm，可满足舱体强度及隔热保温的要求，墙体截面如图2所示。

图2　二次设备预制舱墙体截面

在模具型腔内预埋焊接金属预埋件，用以焊接二次设备预制舱墙体。将物料充分混合，定量浇筑。先在模腔底面涂覆一层脱模剂，然后开始浇筑25 mm厚的GRC，在中间层添加适当的隔热岩棉（岩棉厚50 mm），最后再浇筑25 mm厚的GRC。浇筑时用振动棒反复振动，充分排出材料中的空气，用瓦工的抹子将浇筑进模腔的复合材料反复刮平，紧压其表面，直至初步固化成型。

2.4固化

浇筑后的GRC产品在脱模前为了防止水分过快蒸发，应在初步固化后立即用塑料薄膜覆盖产品，要求在95%的湿度环境下连续养护7d左右。此时其强度可满足使用要求，方可脱模。

2.5舱体成型

按照设计，脱模后的墙体通过墙体端面的焊接预埋件先将四面墙体与二次设备预制舱底座进行焊接，最后连接舱顶，形成二次设备预制舱舱体。焊接预埋件如图3所示。

图3　墙体端面焊接预埋件

舱体成型后，按照国家电网公司的要求对舱体进行喷涂着色，最后在舱内安装集成辅控系统、温湿度控制系统、照明、消防、二次保护及自动化等设备，完成工厂加工、工厂调试。

3　结束语

本文介绍了GRC材质二次设备预制舱的生产工艺，为该材质的二次设备预制舱在全国范围内的大面积推广起到促进作用。

［1］林国庆，翁怀龙，候玺莎.智能化：变电站建设新趋势［N］.国家电网报，2013-08-01（8）.

［2］秦岩，彭家顺，魏有感.玻璃纤维增强水泥（GRC）特性与展望［J］.国外建材科技，2000，21（3）：5-6.

［3］预制舱式二次组合设备技术规范：Q/GDW 11157—2014［S］.

（本文责编：弋洋）

TU 528.581

B

1674-1951（2016）08-0032-02

2016-03-15；

2016-07-18

顾锦书（1988—），男，江苏盐城人，助理工程师，从事电力系统电子设备结构设计、研究、开发方面的工作（E-mail：：jinshu-gu＠sac-china.com）。

郑家松（1962—），男，福建永泰人，高级工程师，从事电网工程技术管理方面的工作。

袁涤非（1976—），男，江苏南京人，工程师，从事电力系统电子设备结构设计、研究、开发方面的工作。

俞春林（1978—），男，江苏南通人，工程师，从事电力系统电子设备结构设计、研究、开发方面的工作。

包安群（1963—），男，辽宁大连人，高级工程师，从事电力系统电子设备结构设计、研究、开发方面的工作。