预制舱低温环境应对方案

发表时间：2021-02-02

1、总述

预制舱式变电站是基于现有电力行业中户外箱式变电站产品的成熟制造技术，结合“整体方案专业优化、数字化标准设计、模块化工厂加工、装配式建设”的特点，将变电站220kV、110kV、35kV及10kV电气一次、二次部分中110kV系统、主变部分、35kV系统、10kV系统、无功补偿系统、接地变消弧线圈系统、二次综自保护系统等在工厂内安装调试好装入一个可移动、密封、防潮、防锈的两层预制舱体内，从而实现了电网建设改造中一、二次系统的集成化、装配模块化、建设过程工厂化、施工简单化的“四化”户外装置，缩短了建设周期，降低了工程造价，提高了电网运行的可靠性。

针对严寒环境湘能楚天应用系统化的舱体严寒解决方案来满足客户在严寒地区建站的需求。严寒环境不仅对设备运行影响巨大，对运维人员在严寒环境下的工作也有很大影响。

湘能楚天系统化的严寒应对方案从材料选用、结构构造、温控辅助措施等方面对预制舱进行全方位的保温隔热设计。

2、舱体材料选用

根据项目所在地的环境参数：

海拔高度： 105~307m

多年平均环境温度： 4.2℃

极端最低气温: -40℃

极端最高气温: 37℃

污秽等级： D级

最大风速： 19.64m/s

地震烈度： VI度

可以确认项目所在地理环境的的最低气温为-40℃，最高气温37℃。

2.1、预制舱钢结构材料

预制舱体结构要满足最热环境的隔热要求，还要满足最低气温下的结构安全性及耐腐蚀性。预制舱主结构材料均选用耐候钢材Q345E。Q345E钢材具备良好的低温性能，同时兼具优秀的大气环境适应性。

Q345E属于低合金高强度钢材，具有较好的低温冲击性能；钢的牌号由代表屈服强度的汉语拼音字母、屈服强度值、质量等级符号三个部分组成。其中：Q表示屈服强度；345表示屈服强度值，单位MPa；E表示等级（通过-40℃冲击功试验）；完全适用本项目的严寒环境。

2.2、预制舱基础混凝土材料

在预制舱基础混凝土结构的设计、施工环节对期进行防冻融破坏处理，选用特种混凝土结构。原理是在混凝土中掺入引气剂提高混凝土的抗冻融性能，依据工程经验，混凝土引气量控制在5.5%～7.0%，在提高混凝土抗冻融破坏能力的同时，对混凝土的强度仅有微小影响。同时在混凝土结构件外表面进行憎水性涂料的防腐防渗措施。减少混凝土水饱和度，间接达到抗冻融破坏的效果。

2.3、预制舱保温材料

预制舱体舱壁、舱顶、舱底的保温层，其采用聚氨酯发泡工艺填充作为保温材料。

发泡聚氨酯工艺是通过发泡机械混合喷出制剂，呈雾状，在室温下一分钟发泡凝固成型。聚氨酯泡沫塑料具有密度小、强度高、隔热效果好等优点，可采用预制泡沫塑料法和现场灌注成型（针对补口、三通、弯头）。也适用于不规则表面或较大成型面的快速施工。其具备以下优点：

1）保温性好。导热系数为0.018~0.024w/(m.k)，是目前世界上公认最好的保温材料，也是“冰箱式”的保温效果的关键材料。

2）填充度高。泡沫孔是封闭的，封闭率达95% ,水不会从孔间渗过去。形成整体防护层，没有接缝，填充充分。

3）粘结性好。能够和木材、金属、砖石、玻璃等材料粘结得非常牢固。

4）防水性好。材料本身属于憎水性材料，不吸水。同时聚氨酯的耐腐蚀性也非常好。

3、舱体结构

湘能楚天在预制舱结构构造的密封和断桥两个方面来进行精细化设计、施工，达到满足严寒环境的工程要求。

3.1、多层结构的预制舱舱壁

预制舱舱壁和舱顶的构造采用多层（6层）耦合的一体化围护结构构造方案。保温层采用聚氨酯发泡保温时，其厚度不低于50mm。同时在舱壁引入空气夹层作为保温层的辅助措施。且舱壁的空气层与舱顶的空气夹层联通，在迷宫式防水屋檐的合适位置设置换气小孔，使舱体形成“呼吸”状态。能更好的达到保温隔热的效果。舱壁具体构造如下图：

3.2、预制舱的密封处理：

舱壁作为一个独立的热源空间，密封性是冷季保温效果好坏的直接因素。常规预制舱体的保温措施只在四面舱壁和舱顶设置保温层。舱底因为有电缆进出线和电缆夹层，均未设置底部密封保温。湘能楚天研发团队经过现场调研，并结合自身的项目经验。确定了湘能楚天在严寒地区的六面体密封方案。即在舱壁舱顶密封保温处理的基础上，对舱体底部也进行了密封封堵，并设置保温层。密封方案针对舱体拼缝处、门洞、以及风机和套管洞口，均做了密封细部方案。

下图为施工难点（拼缝）处理的示意图。