預(yù)裝式變電站免基礎(chǔ)系統(tǒng)研究

王琨+尹軍華+寇新民+康雪晶

【摘 要】基于近年來預(yù)裝變電站的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，本文對(duì)預(yù)裝式變電站免基礎(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，提出了一種預(yù)制艙安裝結(jié)構(gòu)，以降低預(yù)制艙安裝過程中的土建施工量，提高預(yù)制艙的抗風(fēng)、抗震性能，并從施工工程量、工期、費(fèi)用幾方面進(jìn)行分析，同時(shí)與常規(guī)變電站做對(duì)比。

【關(guān)鍵詞】預(yù)裝式變電站；免基礎(chǔ)

中圖分類號(hào)： TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2017）23-0114-002

【Abstract】Based on the rapid development and extensive application of prefabricated substations in recent years， in this paper， the system of free foundation applied in prefabricated substation is designed in detail， and a precast cabin installation structure is proposed to reduce the amount of civil construction in the installation of prefabricated cabin installation process， to improve the wind resistance and seismic performance of prefabricated cabin， and to analyze the construction engineering quantity， time limit ，cost of several aspect. At the same time compared with the conventional substation.

【Key words】Prefabricated substation；Free foundation

0 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，能源需求越來越大與人力資源緊張，建設(shè)工期緊，電網(wǎng)工程質(zhì)量及工藝要求越來越高等矛盾越來越突出，變電站現(xiàn)有的建設(shè)模式已無法適應(yīng)新的要求。為提高變電站建設(shè)效率，一般通過加快變電站施工進(jìn)度，提高工程質(zhì)量，變電站建設(shè)應(yīng)采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)僅進(jìn)行簡(jiǎn)單組裝等方式解決問題[1-2]。目前國內(nèi)外許多廠家已有比較成熟的生產(chǎn)設(shè)備艙的技術(shù)，大多應(yīng)用于6-35kV配電網(wǎng)中，也有少量廠家生產(chǎn)110kV變電站中二次組合設(shè)備用預(yù)制艙，但無論是那種預(yù)制艙在現(xiàn)場(chǎng)都有一定的工作量，預(yù)制艙對(duì)地基均有承載要求，均需要有較多的土建施工量[3-4]。

為了減少現(xiàn)場(chǎng)土建施工的工作量，有公司提出定位凹槽與定位凸塊相互配合即可實(shí)現(xiàn)預(yù)制艙的定位安裝方式，在預(yù)制艙底部的底部板件形成預(yù)制艙的底座，底座和艙體構(gòu)成預(yù)制艙，預(yù)埋于地面的專用角件形成預(yù)制艙的土建基礎(chǔ)，預(yù)制艙和專用角件形成的土建基礎(chǔ)形成預(yù)制艙安裝結(jié)構(gòu)[5]。但是，當(dāng)上述方案實(shí)施時(shí)，預(yù)制艙的專用角件需要預(yù)埋于底面，還是需要一定的土建施工，并且預(yù)制艙只是通過定位結(jié)構(gòu)放置在專用角件上，并沒有將預(yù)制艙與專用角件相互固定，其抗震、抗風(fēng)性能并不理想。所以這種預(yù)制艙在整個(gè)安裝過程中，仍然需要一定的土建施工量，且其穩(wěn)定性較低，抗風(fēng)、抗震性能差。

1 變電站建設(shè)現(xiàn)狀分析

目前，變電站建設(shè)存在二次設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)接線、調(diào)試工作量大等問題，而且現(xiàn)場(chǎng)施工需等待土建、電氣一次等專業(yè)施工完畢后方可進(jìn)場(chǎng)，嚴(yán)重制約工程的建設(shè)周期?？偠灾F(xiàn)有技術(shù)中存在以下問題：

（1）現(xiàn)場(chǎng)施工工作量大：變電站常規(guī)建設(shè)方案中二次設(shè)備均布置在二次設(shè)備室內(nèi)或繼電器小室內(nèi)，需要土建專業(yè)完成設(shè)計(jì)、施工等工作，現(xiàn)場(chǎng)土建施工工作量大。

（2）施工周期長(zhǎng)：現(xiàn)場(chǎng)土建施工工作量大，二次設(shè)備必須等到土建專業(yè)施工完成后方可進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行安裝調(diào)試，周期長(zhǎng)，嚴(yán)重制約工程整體進(jìn)度。

（3）建設(shè)質(zhì)量難以保證：變電站中土建施工需要經(jīng)歷場(chǎng)地平整、道路鋪設(shè)、設(shè)備基礎(chǔ)開挖、鋼筋綁著、基礎(chǔ)模板制作、預(yù)埋件的固定等一系列施工工序，涉及較多專業(yè)，施工人員繁雜，質(zhì)量難以保證。

（4）二次設(shè)備接線及調(diào)試工作量大：常規(guī)變電站的二次接線工作量大，尤其是智能變電站中屏柜中主要采用光纜連接，而光纜較電纜更容量受損，現(xiàn)場(chǎng)在完成二次接線后，調(diào)試工作量也較大。

隨著預(yù)裝式變電站近幾年在國內(nèi)的大力發(fā)展，ABB、西門子、泰開、南瑞等國內(nèi)外知名廠家均有不同形式的大型預(yù)制艙體集成變電設(shè)備的建站模式推出，無論是哪種預(yù)制模式，均需要有土建工作量。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

預(yù)制艙體采用鋼結(jié)構(gòu)箱房。預(yù)制艙采用輕鋼結(jié)構(gòu)體系，屋蓋采用壓型鋼板屋面板和冷彎薄壁型鋼檁條，主剛架采用等截面實(shí)腹剛架，外墻采用輕質(zhì)墻面板和冷彎薄壁型鋼墻梁。本設(shè)計(jì)在原有鋼結(jié)構(gòu)艙體基礎(chǔ)上，充分利用各立柱之間的空間，增加了保溫層，使得墻體的厚度尺寸得以減小，解決了墻體占用空間較大的問題。在設(shè)計(jì)時(shí)考慮預(yù)制艙的立柱具有中空內(nèi)腔，在中空內(nèi)腔中填充有立柱保溫材料。這種結(jié)構(gòu)使得立柱不但具有支撐的作用，而且具有了保溫作用，通過在立柱的中空內(nèi)腔中填充立柱保溫材料，可以減弱預(yù)制艙立柱的導(dǎo)熱效果，使預(yù)制艙立柱能夠起到更好的保溫作用，最終使得預(yù)制艙能夠具有良好的保溫性能。

艙內(nèi)根據(jù)需要配置消防、安防、暖通、照明、通信、智能輔助控制系統(tǒng)、集中配線架（艙）等輔助設(shè)施，其環(huán)境滿足變電站設(shè)備運(yùn)行條件及變電站運(yùn)行調(diào)試人員現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的要求。預(yù)制艙艙體總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，結(jié)合工程實(shí)際，合理選用材料、結(jié)構(gòu)方案和構(gòu)造措施，保證結(jié)構(gòu)在運(yùn)輸、安裝過程中滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定性和剛度要求及防水、防火、防腐、耐久性等設(shè)計(jì)要求。endprint

艙體的風(fēng)荷載正面承受12級(jí)風(fēng)（風(fēng)速36.9M/S），即0.85KN/m2壓力計(jì)算。預(yù)制艙在12級(jí)風(fēng)的作用下，最大的位移為4.5mm，最大的受力為160MPa。艙頂施加每平米2500N載荷時(shí)，頂部最大變形量為16.7mm，最大的受力為160MPa。符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009 的規(guī)定。

本文還提出了一種自配重的預(yù)制艙免基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，如圖1所示，以降低預(yù)制艙安裝過程中的土建施工量，提高預(yù)制艙的抗風(fēng)、抗震性能。預(yù)制艙安裝結(jié)構(gòu)包括預(yù)制艙艙體和底座，預(yù)制艙安裝結(jié)構(gòu)還包括枕木連接件和并排間隔設(shè)置的配重枕木，底座的底部通過枕木連接件與配重枕木可拆連接并支撐在配重枕木上?，F(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，配重枕木按要求鋪設(shè)與施工現(xiàn)場(chǎng)，預(yù)制艙的底座通過枕木連接件與配重枕木可拆連接，同時(shí)位于底座和配重枕木之間的枕木連接件也起到支撐作用，配重枕木的周圍及其之間的縫隙填充碎石，即安裝完成，大大降低了現(xiàn)場(chǎng)的土建施工量，且配重枕木相當(dāng)于預(yù)制艙自配重力基礎(chǔ)，能有效提高預(yù)制艙的防風(fēng)、抗震性能。

3 現(xiàn)場(chǎng)施工工程量對(duì)比分析

本文針對(duì)13000mm×3000mm×3300mm（長(zhǎng)×寬×高）單個(gè)艙體在現(xiàn)場(chǎng)的施工工程量進(jìn)行對(duì)比，工程量、預(yù)算、施工周期對(duì)比見表1、表2：

通過表1、表2對(duì)比分析可以看出，免基礎(chǔ)預(yù)制艙較常規(guī)預(yù)制艙的工程量大大降低，施工周期縮短95%，費(fèi)用減少81.55%，因此由于現(xiàn)場(chǎng)工作量少，施工難度小，大大減少現(xiàn)場(chǎng)高空作業(yè)環(huán)節(jié)，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，施工安全風(fēng)險(xiǎn)更易控制。

4 總結(jié)

本論文提出了一種預(yù)制艙安裝結(jié)構(gòu)，以降低預(yù)制艙安裝過程中的土建施工量，提高預(yù)制艙的抗風(fēng)、抗震性能。現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，配重枕木按要求鋪設(shè)與施工現(xiàn)場(chǎng)，預(yù)制艙的底座通過枕木連接件與配重枕木可拆連接，同時(shí)位于底座和配重枕木之間的枕木連接件也起到支撐作用，配重枕木的周圍及其之間的縫隙填充碎石，即安裝完成，大大降低了現(xiàn)場(chǎng)的土建施工量，且配重枕木相當(dāng)于預(yù)制艙自配重力基礎(chǔ)，能有效提高預(yù)制艙的防風(fēng)、抗震性能。

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