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1、装配式变电站与常规变电站的对比研究及装配式变电站与常规变电站的对比研究及建议建议装配式变电站与常规变电站的对比研究及建议张帆,杨眉,牟宁(广东电网公司)摘要:针对如何更好建设变电站的问题,进行了一种标准化,简约化的装配式变电站的研究.进行了大量调研收资,总结了装配式变电站实践的经验教训以及借鉴了类似工业建筑和民用建筑的设计经验.最后通过对比分析,有限元计算,施工图设计等方式,为装配式变电站各个环节的建设与常规变电站进行了对比分析,并对建设中遇到的问题提出建议.关键词:装配式变电站;对比分析;有限元计算;施工图设计1 引言随着社会的经济发展,变电站的建设规模逐渐增加,而传统土建建设模式具有工人劳
2、动强度大,生产效率低,施工速度慢,建设周期长,材料消耗多,环境污染大,质量控制难等缺点.标准化,简约化的装配式变电站是变电站建设的长远发展方向之一【,建设装配式变电站是一个全新的课题,在实践过程中存在不少问题需要探索.通常以站内建筑物(主控楼,配电装置楼,中央配电室,泵房,继电器室,警传室等),站内构筑物(围墙,防火墙,电缆沟),电气二.次屏蔽,电气一次设备安装为主要研究对象来进行装配式变电站的研究.2 研究内容通过对国内外装配式变电站现状及发展的调研,发现装配式变电站研究的主要内容包括:建筑围护结构体系,主要建筑物的建筑,结构方案,主要构筑物的结构形式,电气一次设备安装方式.2.1 建筑围护
3、结构型式及材料研究单层的门式刚架轻型钢结构,其墙,屋面围护材料通常采用压型钢板+保温棉;单层或多层的清水混凝土结构,其屋面板也采用现浇清水混凝土,墙面可采用埃特板+保温棉,石膏板+保温棉,GRC 板,加气混凝土板等;单层或多层钢框架结构,墙面可采用埃特板+保温棉,石膏板+保温棉,GRC 板,加气混凝土板等.同时对上述不同围护结构型式和材料的抗震,防火,防水,隔声,保温隔热,耐久性及造价水平进行研究,对以上围护结构的节点构造,接地做法,门窗节点,电磁屏蔽做法等进行研究.2.2 主要建筑物建筑,结构方案研究变电站内建筑物可分为单层建筑物和多层建筑物.配电装置楼和主控楼为多层建筑物,其它建筑物一般为
4、单层建筑物.对就地继电器室,中央配电室,泵房等单层建筑物,主要考虑采用两种方案:门式刚架轻钢结构+压型钢板夹芯板围护.钢框架+ALC 板+压型钢板+现浇压型钢板组合楼板.对主控通信楼,户内配电装置楼等多层建筑物,主体结构考虑采用钢框架结构,钢框架一中心支撑结构,钢框架一偏心支撑结构,钢管混凝土柱一钢梁组合结构等结构形式,楼屋面板考虑采用压型钢板组合楼板或钢筋桁架楼板.本研究将针对以上方案的受力,防火,耐久性及造价水平等进行比较和探讨.2.3 主要构筑物结构型式及材料研究变电站内主要构筑物包括围墙,主变防火墙,高抗防火墙,电缆沟及其盖板等.针对变电站所处的城乡位置及周围环境的不同,变电站围墙可采
5、用装配式实体围墙,装配式通透围墙等不同的型式.围墙材料可采用 GRC 板,加气混凝土板,金属材料等.分别对以上不同的的围墙型式和材料的耐久性,造价水平等进行研究.对于常规户外的主变防火墙,材料可选用防火性能较好的 GRC 板,ALC 板.对于电缆沟,电缆沟盖板,排水沟等可替代新型产品进行可行性调查研究.2.4 电气设备安装方式研究由于电气设备厂家众多且无统一的变电站安装接口标准,因此存在同类设备各厂家安装方式迥异的局面.目前,在变电站施工现场,电气设备的安装往往需要现场开孔,焊接,二次镀锌,这样的安装方式必然会导致施工工期加长,安装可靠性降低.为了在缩短电气设备安装工期的同时增加其安装可靠性,
6、可将“装配式“的概念引入电气设备.要实现电气设备的装配化,就必须制定统一的电气设备安装接口标准,将这些接口标准写入设备采购技术规范书,并通过不断的优化修订来达到电气设备制造和应用的良性循环.研究统一的电气设备安装方式成为电气设备装配化的关键.需对同类电气设备不同厂家的安装方式进行比较研究,在保证设备安装可靠性,灵活性的基础上制定一个统一高效,经济环保的安装接口标准.3 研究过程装配式变电站研究的基本过程是通过大量的调研,资料收集,变电站及生产厂家的实地考察,然后对所收集的数据资料进行研究分析比较,从中筛选出最符合装配式变电站的结构形式及建筑材料,并从南方电网标准设计中选取方案按装配式变电站标准
7、进行结构计算,施工图设计及造价比较.建筑材料和结构形式:3.1 建筑材料比较装配式变电站建筑材料的筛选主要是墙体围护材料的选用问题,目前国内适合装配式建筑的墙体围护材料一般有预制小型砌块和预制大板日.预制小型砌块需要人工进行现场砌筑,湿作业比较普遍,装配式程度不高,故不建议采用;预制大板材是工业化体系建筑中全装配式建筑的主要类型,板材建筑可以减轻结构重量,提高劳动生产率,扩大建筑的使用面积和防震能力.目前市场常见的预制大板材有:蒸压素纤维水泥板(CCA板),石膏板,埃特板,压型钢板,蒸压加气混凝土板(ALC 板),玻璃纤维增强水泥板(GRC 板)等.蒸压素纤维水泥板(CCA板),石膏板,埃特板
8、,压型钢板(单层板)等属于轻质薄板,保温,防火性能一般较差,用于有保温防火要求的建筑需要另设保温(或防火)棉;与轻质薄板相比,蒸压加气混凝土(ALC)板及玻璃纤维增强水泥板(GRC 板)的保温,隔热,防火性能良好,100 厚的 ALC 板墙耐火极限,隔声量分别为 3.23h,40.8dB,外墙 150 厚可以满足夏热冬暖地区的建筑节能要求,比较适合用(下转第 77 页)广东科技 20122 第 3 期 75图 2引出一管口连接到汽侧取样管,底部引出一管口连接到变送器正压侧.进入补偿容器的蒸汽不断凝结成水,多余的凝结水由取样管回流到汽包,因此,要求汽侧取样管要有 1:501:100 的倾斜率.为
9、避免汽包压力变化时补偿容器内夜面发生变化,原则上要求夜面面积越大越好,而且变送器膜片位移导致的液面变化可以忽略不计,因此一般情况下补偿容器的水面积有 50cm 即可,也就是说采用直径 lOom 的球形容器就能满足测量要求了.压力补偿:由图 2 可知:AP=pHP(Ah)-p(I;+h)h=GH-p7“A-p一 B-AP式中,H,A 和 B 都是常数:p 和 p“是汽压的函数,在特定汽压下均为定值:P 除了受汽压的影响外,还和平衡容器的散热条件与环境温度有关,当汽压和环境温度不变时,其值也定值.(上接第 75 页)于防火要求较高以及有人值守的变电站.相对于 GRC 板,ALC板已有相关的国家标准
10、并已在电力工程推广应用,技术上更成熟.采用 ALC 的墙体,室内可直接刮腻子和涂乳胶漆,外装修可以多种做法,可以刷外墙涂料,贴墙面砖,还可以干挂彩色压型钢板,铝合金板等轻质板材,完成后的装配式建筑室内外观感与常规建筑差别不大,较易为人所接受.ALC 墙板无论是室内还是室外,做面层前均无需抹灰,免却抹灰工序,节省施工工期.另外由于防火防水性能优越,ALC 板还可用于露天的主变防火墙,高抗防火墙,围墙,用于围墙更能体现其安装便捷施工周期短的优越性.综合上述,装配式变电站的墙体组合建议采用 ALC 板+压型钢板,ALC 板和压型钢板可以性能互补.3.2 结构形式比较单层建筑物,包括就地继电器室,38
11、0v 中央配电室,消防泵房等.上述建筑物属于小型单层建筑,其跨度较小,一般为 46m,建筑面积不超过 150mz,因此,采用门式刚架结构较为经济.也可采用钢框架结构.采用门式刚架时,围护结构一般为压型钢板夹心墙,其防火性能较差,且外观效果较大依赖于厂家成品质量,可控性较差.外墙改为 ALC 板+单层压型钢板后,解决了防火性能及外观效果的问题,但屋面相应改为现浇楼板后重量增加,继续采用门式刚架已不经济,因此柱脚改为刚接,采用钢框架结构.多层建筑物,包括 220500kV 主控通信楼,110220kV 配电装置楼等.其中主控通信楼一般为两层建筑物,其最大跨度一般为 67.5m,建筑面积一般不超过
12、2000m2.因此,采用钢框架结构较为经济合理.220kV 配电装置楼一般为 56 层建筑这时,差压只是汽包水位的函数.实际运行过程压力和温度都有变化,但当汽包开始起压时,汽包内部温度必然是当时压力下的饱和温度,因此根据测得的汽包压力可以方便的求得饱和温度,而根据焓熵表可以求得在此饱和温度下的饱和蒸汽和饱和水的比重,既 0,P.根据汽包压力的变化,将查得的各值代入上式即可求得汽包内部的实际水位.在 DCS 控制系统的的应用中,可将压力对应的比重值做成表格在系统内自动代换.从而实现单室平衡容器水位测量全工况自动补偿.4 相关规定国电公司于 2000 年 9 月 28 日发布了防止电力生产重大事故
13、的二十五项重点要求,其中第 8_3 条规定:“对于过热器山口压力为 13.5MPa 及以上的锅炉汽包水位计应以差压式(带压力修正回路)水位计为基准.,2001 年 12 月 20 日,国电公司又发布了国家电力公司电站锅炉汽包水位测量系统配置,安装和使用若干规定,其中的第 4.2 条再次强调:“锅炉汽包水位的监视应以差压式水位测量装置显示值为准“.目前,国外大部分火电厂的汽包水位,高,低加水位等均不采用电接点水位计,只采用差压水位计:差压水位计信号既参与水位调节,也参与水位的保护及联锁.由此可见,随着 DCS 以及补偿方法,工具的不断完善.汽包差压式水位测量装置的正确性和准确度进一步得到保证,因
14、此现场运行时也应着重以差压式水位测量装置的显示值为准.参考资料:1热工测量仪表.作者:张华,赵文柱.2】分布式控制系统(DCS)设计与应用实例.作者:王常力,罗安物,其最大跨度一般为 1011.5m(全户内站主变房跨度可达14m),建筑面积一般不超过 7000m(全户内站不超 lO000mD,一般还设有起重量为 1020t 的吊车.因此,可以考虑采用钢框架结构,钢框架一支撑结构或钢管混凝土结构.而竖向荷载相对较小的 110kV 配电装置楼可考虑采用钢框架结构或钢框架一支撑结构.防火墙及围墙:主要受力构件为预制或现浇钢筋混凝土柱,柱设有凹槽,安装完柱后卡入 ALC 板.防火墙上部封口采用预制或现
15、浇钢筋混凝土梁.围墙上部封口采用 ALC 花纹装饰板.4 结论(1)建筑物围护体系(墙面,屋面)的对比研究,包括 ALC板,埃特板,CCA 板,石膏板,压型钢板,GRC 板等板材.本研究推荐 ALC 板+压型钢板方案;(2)建筑物结构选型研究,包括门式刚架,钢框架,钢框架一支撑等结构形式的优缺点和适用性分析.本研究对单层建筑物和主控通信楼推荐钢框架结构方案,对配电装置楼推荐钢框架一支撑结构方案;(3)构筑物(围墙,防火墙)结构选型研究,包括钢结构,现浇混凝土结构,预制混凝土结构等结构形式的优缺点和适用性分析.本研究推荐预制混凝土结构方案;(4)装配式变电站优势明显,是值得推广的.参考文献:1王红,许洪奎.无混凝土装配式变电站设计研究J1_供用电_2011.28(4)【2徐峰装配式变电站的发展及土建设计【j1-应用技术.20t0.3预制装配式变电站设计和建造技术研翘 J_建筑技术.2008.39(12).广东科技 20122 第 3 期 77
