【摘要】：现阶段，国家电网公司对于变电站模块化建设重视力度不断提升，由于预制舱式变电站具有建设速度快、环保以及经济等优点，在110kV-220kV电压等级的模块化变电站中展现出广泛的应用前景。在本文中，首先，我们队预制舱式变电站的整体结构布局方案进行了一定的概述，并在此基础上，对其模块化的设计策略进行了研究与探讨，仅供参考。
【关键词】：预制舱式；变电站；模块化设计
引言
随着我国电力需求的不断增长，对电力基础设施的建设提出了更高的要求，变电站是其中的重要组成部分。在国内，预制舱由于其运输方便、现场安装简单等特点，已广泛应用于通信机房、战地医院和活动房等。以下重点围绕预制舱式变电站模块化的设计策略展开了研究与探讨。
1.整体结构布局方案
在进行整体的结构布局上，要充分立足预制舱变电站使用要求进行设计方案制定。
1.1基础设备构成
针对预制舱的布局来说，在进行相应布局方案规划上涵盖了诸多基础设备，诸如舱体、照明以及暖通设备，此外还要进行相应的消防以及安防设备的使用，还包括一些二次设备等。通过不同设备的综合运用和接线设计，确保最终完成的预制舱式变电站的结构布局能够充分实现预期变电站设计要求。同时在进行整体的变电站设计完成后，还需要进行调试操作。通过调试，保证变电站能够充分符合实践运行的需求，促使其充分实现自身作用的发挥。在完成整个预制舱式变电站的设计后，按照项目现场的需求，通常会是将其作为整体运输，也存在将其看作2-3个单体运输的情况。
1.2基于环境考量进行方案设计规划
在进行预制舱设计过程中，还充分纳入对不同极端条件的影响，在进行相应的结构设计规划上合理的进行抗震性能的设计融入，确保舱体使用稳定性。针对南方以及北方地区来说，要求在舱体设计方案制定上也存在一定的差异。
比如如果预制舱变电站的使用环境是北方，那么在进行预制舱设计的过程中，需要合理的进行舱顶设计，要求在箱顶以及斜顶设计上，二者的角度应该尽可能增大，通过这种方式，有效的实现积水以及积雪情况的预防，确保预制舱的使用效果。而在南方地区来说，主要是有较多的降水发生概率。所以在进行舱顶设计方案的制定上，仅仅考虑积水的预防即可。所以一般来说，在箱顶以及斜顶设计上通常会将二者之间的角度设定为50度。通过这种方式，即便是在降雨较多的季节，也不会有积水的情况发生。为了尽可能保障预制舱的使用寿命，针对雨雪天气除了合理进行角度规划外，在舱体的外部还进行了防水材料的涂层设计，通过这种方式即便是有大量的降雨或是降雪，也可以尽可能保证舱体的使用效益，不至于在短时间内出现锈蚀的情况。
1.3选材方案
在进行整体的预制舱式变电站的材料选用上，考虑到变电站的工作环境需求，所以要求在变电站的设计上尽可能采用有较为出色稳定性的材料，能够充分应对大风以及雨雪等极端天气情况。所以在进行变电站设计方案制定过程中，针对材料的筛选，一般会选择金属钢板加强防腐的耐腐蚀要求、抗外力的结构形式采用。同时为了充分保证预制舱变电站的使用效果，在进行舱体的设计上，连接件大量采用不锈钢或金属材料发黑等处理方式，通过这种处理，能够充分确保藏体内零部件工作的顺畅，而且还能够充分确保舱体工作稳定性。
2.预制舱式变电站模块化设计
预制舱的设计包括舱体框架、舱体外墙、舱体内墙、舱体夹层、舱体顶板、舱体底板设计等，预制舱式二次设备室须具有良好的机械强度和刚度，保证预制舱在运输和安装过程中不会损坏和变形，同时在使用过程中预制舱应满足抗震要求，集装箱舱体框架作为主要受力构件须具有一定的强度，故集装箱舱体框架推荐采用优质碳素结构钢制作。
2.1舱体外墙
集装箱外墙材料应采用轻质高强、耐水防腐、阻燃隔热，隔音性能强的材料。目前可作为外墙材料的有耐候钢、金邦板、复合压型钢板、复合纤维水泥板、铝板和不锈钢板，综合经济技术指标对比如表1所示，其中材料价格按制造III型号尺寸舱体计算得出。金邦板自重轻，易于安装，且具有较好的保温隔热性能，综合考虑，推荐采用金邦板作为舱体的外壳材料。
表1 外侧板材料综合对比
2.2舱体内墙
集装箱内墙应采用防火性能好的材料，目前可以作为内墙材料的有压花铝板、镀铝锌板、石膏板或彩钢板，综合经济技术指标对比如表2所示，其中材料价格按制造III型号尺寸舱体计算得出。综合考虑材料性能和经济性，铝塑复合板具有强度高、防火性能好、易保养等特点，且性价比较高，推荐作为舱体内墙材料。
表2 内侧板材料综合比较表
2.3舱体夹层
由于预制舱置于户外，需隔热保温，因此采用双层结构，夹层中填充隔热保温材料。目前常用的保温材料有无机类和有机类保温材料两种。有机类保温材料主要有聚氨酯泡沫、聚苯板、酚醛泡沫等，它具有重量轻、致密性高、保温隔热效果好等优点，缺点有不耐老化、易燃烧、施工难度大且工程成本较高。无机保温材料主要有玻璃棉、岩棉、膨胀珍珠岩，它具有不易燃烧、吸水率低等特点，能够达到A级防火。岩棉保温板具有优良的防火、防潮、保温和吸音性能，并且施工及安装方便、节能效果显著，性价比高。综合考虑上述条件及经济性等因素，选择优质防火岩棉材料作为设备舱夹层材料，岩棉外表面覆盖隔热薄膜，可起到很好的隔热效果。
2.4舱体顶板和底板
预制舱顶部结构设计需考虑具体工程气象条件，以满足抗风、抗震、防腐和防水要求。推荐预制舱采用可拆卸型式坡屋面，采用冷轧钢板，经过喷砂和热喷锌处理。顶部采用有组织排水，坡度不小于5%，对于北方多雪及南方多雨地区，可适当增大屋面坡度，以预防积雪和利于排水。舱体底板可采用型钢结构，增加舱体的刚度，舱体内地板可采用防静电陶瓷地板。
2.5组合式舱体
110kV-220kV变电站二次设备室在通常情况下采用单个预制舱即可满足，当二次设备室较大时，若采用整舱形式，尺寸过大不方便运输，因而可采用组合式舱体，及将多个预制舱串联拼接。各部分预制舱在拼接前进行合理的设计，到现场后可以进行快速的拼接。多预制舱拼接方案主要考虑两个方面，即拼接接口设计和运输便利。为了达到标准化设计和工厂化生产的目的，二次设备舱宜采用标准尺寸，并采用标准化的接口设计。舱体单元由于缺少一面或两面墙壁，在吊装、运输和拼接过程中，须安装辅助支撑以保证结构的稳定和安全。
3.结语
在国家电网公司大力推广模块化变电站的背景下，在110kV-220kV电压等级户外变电站中，二次设备室可采用预制舱的形式。通过分析比选，结合电器设备室的特点和经济性要求，确定了预制舱的结构形式和制作材料。预制舱结构推荐采用集装箱形式，集装箱舱体框架推荐采用钢框架，舱体外墙推荐采用金邦板，舱体内墙宜采用铝塑复合板，舱体夹层宜采用优质防火岩棉，舱体顶板宜采用冷轧钢板，底板采用型钢铺设，并采用防静电陶瓷地板，考虑到舱体内已安装有设备，在施工起吊时宜采用下部起吊。对于尺寸较大的建筑物，可采用组合式舱体，由数个单一舱体拼接而成，以解决舱体过大运输困难的问题。
参考文献：
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论文作者:王冲
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/9/18
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