1 预制舱式变电站性能特点

预制舱式变电站性能特点具体如下。

(1)占地面积小。采用模块化设计,可双层立体布局,节约征地成本。

(2)建站灵活性。对站址要求不高,可根据现场实际情况(用地形状、地质等)进行灵活布局。异地重建,可移动。

(3)现场施工工程量减少。传统建站模式,现场土建工程量大,设备运输到现场后组装、接线、调试,同时受气候环境影响较大,工期长;预制舱模式,设备在工厂内预制安装、接线、调试,现场只要进行舱体拼接,舱体间接线,受气候环境影响小,工期短。

(4)现场施工管理复杂性降低。传统建站模式,先做土建基础,然后进行设备安装,再进行配电室建设,工程周期长,交叉作业,管理难度大;预制舱模式,现场只需进行预制舱简易基础施工,完工后土建可以撤出,等待预制舱就位即可,避免交叉施工,施工管理相对简单。

(5)环保性好。传统湿法建站模式,土建施工量大,灰尘大,对环境有较大粉尘污染,对周边环境影响较大;预制舱模式,舱体整体预制到现场,现场土建施工量小,对周边环境影响较小,环保性好。

(6)外观精美,与环境和谐一致。预制舱模式根据升压站周边环境情况,进行定制性外观彩绘,与环境和谐一致。同时,预制舱式变电站具备良好的隔绝电磁辐射及消音降噪功能,容易被周边居民接受。

(7)工期短。预制舱式变电站建设周期短,基础施工和预制舱生产同步,建设周期3个月左右。

(8)综合成本低。传统建站模式较为固定,成本优化空间有限;预制舱式升压站可减少土建和安装费用,工期提前并网发电,提前获取收益,综合成本降低10%左右。

2 预制舱式变电站设计技术 

根据国家电网公司发布的 Q/GDW 1795—2013《电网三维建模通用规则》,利用参数化建模方法和实体化建模方法对预制舱产品进行三维建模设计。

(1)参数化建模。利用多组参数来约束图形的几何元素之间的关系和尺寸,驱动产生不同拓扑关系的几何图形,通过调整参数来修改和控制图形几何形状的一种建模过程,能够快速实现类似预制舱产品的三维建模。

(2)实体建模。将参数化模型作为实体建模参考,并将各个三维体素的参数与之关联,再将预制舱各部件(顶盖、墙体、底座和集成设备)细化后,组装成预制舱产品三维模型。

(3)生产图纸。利用实体建模生成各零部件生产 图 纸,并 自 动 生 成 相 关 材 料 物 料 清 单(BOM),同时能够实现扫描图纸二维码,在线预览三维模型,提高加工生产效率。

(4)可视化渲染。应用先进的可视化渲染技术对创建的预制舱模型外观、内部场景和环境光照等元素细节进行渲染,实现预制舱数字可视化设计,为用户全方位展现产品形态。

采用CAE仿真技术,针对设计的预制舱结构进行吊装、风载、雪载、地震等工况的仿真模拟,验证舱体结构的可靠性,实现降低设计成本、缩短设计周期和提高产品可靠性的目的。

(1)吊装工况仿真。采用 CAE 仿真技术分析预制舱模块吊装时在重力载荷下的受力变形,起吊点位于单个模块底部槽钢上的4个吊耳安装孔上。

(2)雪载工况仿真。利用 CAE 仿真技术,根据 GB50009—2012《建筑结构荷载规范》要求,模拟预制舱在50a重现期的雪载工况下的结构受力情况。

(3)风载工况仿真。利用 CAE 仿真技术,根据 GB50009—2012《建筑结构荷载规范》要求,模拟预制舱在双坡屋面建筑各表面承受的风载工况下的结构受力情况。

(4)模态分解。与高层建筑结构自振周期特性不同,预制舱结构通过大量钢型材焊接成型,其固有频率应按模态分解法计算。利用求得的模态和设防地震谱可进行预制舱地震谱响应分析。

(5)地震工况仿真。利用谱响应分析技术,根据 GB50260—2013《电力设施抗震设计规范》要求,模拟预制舱在8度抗震设防烈度等级条件下的结构受力情况。

(6)照度仿真。利用照度仿真软件,模拟计算预制舱室内正常照明、事故照明及应急疏散照明的照度值,以满足 DL/T5390—2014《发电厂和变电站照明设计技术规定》中的照度要求,确保舱内舒适的运维环境。

3 预制舱式变电站工艺技术 

预制舱式变电站工艺具体如下。

(1)生产工艺。预制舱采用工厂标准化加工,可保证预制舱的产品质量,其流程如图1所示。

(2)防腐工艺。根据不同应用场景,选择不同的防腐等级和喷涂工艺,确保预制舱寿命周期内不锈蚀。

(3)保温工艺。采用“钢板+岩棉 & 聚氨酯+机房墙板 & 船用防火保温岩棉板”三层保温舱体结构,辅以加热器和空调,保证舱体内温度在适当范围内。

图1 生产流程图

(4)防水工艺。对于容易漏水的分隔舱体,采用压缩比密封胶和耐候性硅酮密封胶密封处理,配合防水盖板,确保舱体不漏水。

(5)防尘工艺。采用轿车的密封工艺,即采用高弹性密封条(三元乙丙橡胶),实现了防尘、防潮、防凝露。高压和低压的进出线电缆孔采用方便于密封的敲落孔,并在舱体内随机配置敲落孔用密封胶圈。

(6)通风工艺。考虑气候条件、环境因素,对于多风沙地区、极寒地区、高污水地区,预制舱内采用电动风阀或微正压防尘技术,达到防尘、防潮、防凝露效果,确保设备的稳定运行。

(7)内饰工艺。管路配电照明采用阻燃 PVC穿线管预埋,消防及门禁等设备采用镀锌管预埋;地板二次设备一般采用防静电地板,一次设备一般采用绝缘胶垫;吊顶采用骨架式集成吊顶,安装方便,整体美观,且便于后期检修。

(8)配电工艺。预制舱内按各功能需求设置动力配电箱、正常照明配电箱、应急照明配电箱和检修箱。其中应急照明配电箱可提供36V 集中电源,实现远程监控、消防联动等功能。

4 结语

随着我国城市中心变配电的发展和建设,模块化预制舱式变电站以其可工厂化生产、节约工期、隔音屏蔽效果好、安全可靠性高以及建设运营成本低等诸多优势将逐渐为建设方以及工程技术人员所认识,相信在未来的城市中心变电站、工业园用户变电站及新能源并网变电站的建设进程中模块化预制舱式变电站必将得到更广泛的应用。

作者：朱茂理,楼渊,曾天舒

作者简介:朱茂理(1975—),男,工程师,从事输变电工程建设管理。

来源：《电力与能源》第43卷第3期2022年6月