预制舱与装配式建筑物在变电站中的研究与应用

田家运++李家锋

摘 要

目前，变电站建筑物的传统建设模式存在着施工周期长、资源浪费严重、环保性差和对气候的依赖性强等很多亟待解决的问题。预制舱与装配式建筑物具有标准化设计、工厂化生产和装配式建设等特征，符合“资源节约型、环境友好型、工业化”的设计、建设要求。本文通过对预制舱与装配式建筑物的研究，分析了二者的建设特点，并指出了其推广应用的价值。

【关键词】预制舱 装配式建筑物 变电站

变电站建筑物的传统建设模式具有工作量大、施工周期长和湿作业多等特点，受气温和降雨降雪等的影响非常大，容易产生噪音污染、水污染、粉尘污染和固体废弃物污染等。

國家电网公司自2013年起开展了标准配送式变电站和装配式变电站的试点项目建设，配送式、装配式的建设理念逐渐被大家接受，越来越多的变电站采用配送式和装配式的建设模式。变电站通过“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”，实现了节能环保、安全快捷和优质高效。

1 预制舱

预制舱的外形类似集装箱，宽度约2500mm，高度约3133mm，根据长度的不同分为Ⅰ型舱、Ⅱ型舱和Ⅲ型舱，Ⅰ型舱长6200mm，Ⅱ型舱长9200mm，Ⅲ型舱长12200mm。预制舱内部安装有办公电源、照明灯、空调、换气扇、温度传感器、湿度传感器、空调控制器、灯光控制器、风机控制器以及智能辅助控制系统等，实现了内部工作环境的自动调节。预制舱不仅为电力设备提供了可靠的运行环境，而且为变电站调试、运行维护人员提供了现场作业和生活的场所，能够在一定程度上取代传统的变电站建筑物。

预制舱在设计生产过程中充分考虑并满足用户的需求，很好地将经济性、实用性及功能性融合在一起。单个预制舱为一体式架构，可实现整体吊装和运输。预制舱框架由优质碳钢、型钢及不锈钢等材料经整体焊接而成，墙体大致由外墙板、金属屏蔽层（封闭整个舱体）、骨架、保温层和内饰板等组成，墙体耐火时间超过3小时。比较成熟的外墙板主要有金邦板、钢板和ALC板（蒸压轻质加气混凝土）等。预制舱本身使用的电源线和通讯线等布置于墙体内部，非常美观。

2 装配式建筑物

装配式建筑物采用钢结构和轻质、高强、保温、节能、耐火、环保、施工便捷的围护结构。钢结构延性非常好、塑性变形能力强，具有优良的抗震和抗风性能。它的强度、弹性模量等是砖石或砼的许多倍，在荷载相同的条件下质量更轻，可以明显减少基础的造价。钢结构采用标准的定型构件，施工效率高，对周围环境影响小，可回收率高，是名副其实的绿色建材。比较成熟的围护结构主要有 ALC板、漆面FC板（FC板即复合纤维水泥加压板）和钢制岩棉夹芯板等。建筑物使用的电源线和通讯线等通过线槽明布于墙体上，既施工方便，又非常美观。装配式建筑物能够完全代替传统的变电站建筑物，并且性能更加优越。

3 优缺点分析

预制舱、装配式建筑物与传统建筑物比较，具有很多优点：工厂化预制程度高，机械化作业程度高，交叉作业少，安全措施到位，质量管控严格，现场工作量小，湿作业量小，从而受气温和降雨降雪的影响明显缩小，施工周期缩短了50%以上，施工噪音污染、水污染、粉尘污染和固体废弃物污染等显著减少，采用新型环保材料，具有轻质性、隔热保温性、节能性、隔音性、无放射性、耐火性、抗震性、抗渗性、环保利废等特点。

预制舱与装配式建筑物相较，具有如下优点：工厂化预制程度更高，尤其是集成了二次设备及屏柜、办公设施和生活设施等，在厂内实现模块化集成与线缆连接，完成大部分调试工作，现场工作量更小，施工工期更短，实现了厂内完成安装调试，整体吊装运输，现场快速投运的目标。

装配式建筑物与预制舱相较，具有如下优点：可以根据实际需求进行设计，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 应用范围

因为主变压器、高压开关柜和容抗器等等电力一次设备的体积较大，即使利用拼舱技术实现了将主变压器、高压开关柜和容抗器等等电力一次设备预置到预制舱内的目标，而预制舱的尺寸始终受制于道路运输条件在宽度和高度上都有不足，所以预制舱比较适合用作二次设备舱和生活舱等。预制舱具有集成度高，现场工作量小，施工工期短，实现了厂内完成安装调试，整体吊装运输，现场快速投运的目标。

二次设备舱用来替代传统的二次设备室，为二次设备提供了可靠的安装运行环境。根据二次设备的模块划分情况和紧密联系程度等选用合适型号的预制舱。因为道路运输条件限制了预制舱的尺寸，所以为了提高预制舱的空间利用率必须对二次设备屏柜加以改进，实现双排靠墙布置。建议二次屏柜的宽、深、高分别为800mm、600mm、2260mm，柜门能够180°打开，并且满足前置接线的要求。

生活舱用来代替传统的生活室，包括办公室、卧室、卫生间和储物间等，能够满足一般的办公和生活需求。

装配式建筑物几乎不受道路运输条件的限制，尺寸可以根据实际需要进行设计，既可以用作一次设备室，也可以用作二次设备室和生活室等。

对于无人值守的变电站，主控室条件要求一般，可集成到二次设备室；对于有人值班的变电站，主控室条件要求较高，宜采用装配式建筑物。

另外，变电站围墙、防火墙和电缆沟等也可以采用装配式建筑物的建造模式进行建设。

5 结论

预制舱与装配式建筑物符合“资源节约型、环境友好型、工业化”（简称“两型一化”）的建设原则。二者可以分别单独使用，也可以搭配使用。有利于促进新材料、新设备、新技术和新工艺的应用，体现节地、节能、节水、节材和环境保护等绿色建设理念，提高变电站的可靠性、建设效率和建设效益等。与传统变电站建设模式相较优势明显，具有广泛的推广应用价值。

参考文献

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[2]郑玉平.智能变电站二次设备与技术[M]. 北京：中国电力出版社，2014.

[3]刘强兴，田家运.基于模块化组合技术的35kV装配式变电站[J].农村电气化，2016（03）：26-27.

[4]许学亮，周晋中.“两型一化”在变电站设计中的应用[J].电力技术， 2010，19（01）：47-49.

作者简介

田家运（1984-），男，现为国电南瑞科技股份有限公司工程师。研究方向为电力系统及其自动化。

李家锋（1979-），男，现为国电南瑞科技股份有限公司工程师。研究方向为电力系统及其自动化。

作者单位

国电南瑞科技股份有限公司 江苏省南京市 211106