非金属壳体预装式变电站之GRC壳体应用

电力18讯：    近十余年来，由于各地城网改造的普遍展开，预装式变电站大量出现在城市的市政道路旁与社区建筑中。传统的预装式变电站壳体常常采用钢板或复合板制造，结构形式和造型单一，耐腐蚀性差，隔热与通风散热效果也不佳，还常常成为街头涂鸦和粘贴小广告的汇集地，造成了视觉污染，更破坏了城市环境。怎样从总体上改变预装式变电站的结构设计已成为城市建设的重要问题。


本文就预装式变电站壳体的现状归纳了存在的主要问题，并针对问题提出了主要的解决方案。结合对非金属壳体预装式变电站和金属壳体预装式变电站进行对比分析和实验研究。指出壳体“底进顶出”的通风结构方式，是解决常规“侧进侧出”通风结构方式散热效果不佳问题的有效方法。分析了GRC壳体预装式变电站设计中遇到的问题和解决办法，并详细介绍了GRC壳体预装式变电站的特点和需要注意的主要问题。


预装式变电站壳体用材及通风结构方式的改变，不仅对该类产品性能的改进起到关键的作用，还将对相关产品的设计和制造产生较大的影响。


1 预装式变电站壳体现状


1.1 预装式变电站壳体分类


多年来，国内制造的紧凑型预装式变电站产品，其结构的原型是来自十几年前欧洲的同类产品。当时，该类产品结合中国厂家的加工能力，在很多方面进行了简化处理。这些产品在结构与用材上大致可分为以下几个类型。第一，壳体通常采用金属板材加工，有沉箱式紧凑型结构和全地面平置式结构，表面喷涂处理。第二，应用有水泥材料的箱体，全地面平置结构，其门体为复合材料，表面涂敷建筑涂料。第三，主要采用复合板材加工，全地面平置结构，框架表面涂漆处理，其余为材料自然表面。以上三类产品的通风结构基本上采用“侧进侧出”式。


1.2 预装式变电站壳体存在的问题


第一，对于金属材料制造的箱体，易发生因表面涂层质量不高造成的锈蚀。第二，对于普通水泥材料制造的箱体，其门体因多为复合板材加工而成，结构强度低且与整体外观不协调。第三，对于以复合板材为主制造的箱体，整体结构强度不高且外形美观性较差。 第四，上述几种箱体因通风结构相同，均为“侧进侧出”，散热效果普遍不佳。第五，上述各种材料的箱体，因表面处理工艺等原因而无法避免因乱涂鸭和乱粘贴而造成的城市视觉污染。


1.3 解决方案


1.3.1 壳体材料选择


选择防腐性能好且具有一定加工性能和足够机械强度的材料。可供选择的材料诸如：GRC、SMC、金属板内衬外挂水泥预制装饰板等。


1.3.2 结构设计及工艺方案


针对所选定的材料，研究制定和组织实施相关结构设计及工艺方案。例如：针对GRC材料，需要解决预制件模具、构件的结构设计与制造工艺、构件的装配工艺和实现壳体构件功能化的方案。


1.3.3 通风散热方式的选择


改变“侧进侧出”的通风结构为“底进顶出”的通风结构。


1.3.4 表面形状及涂层


对于外表面需要装饰涂层的GRC构件，为了有效地扼制“两乱”现象造成的不良影响，壳体表面形状应制成凸凹不平状，在色彩涂层外再涂以防粘贴、防涂鸦涂料。


2 解决方案的理论推导与实践验证


2.1 解决方案所涉试品的实施内容


试品的结构类型为沉箱“目”字排列紧凑型预装式变电站，试品的沉箱部分由钢板及型钢焊接而成，地面部分构件为GRC结合耐火隔热材料以及预埋金属件构成。试品的沉箱部分涂敷底浆漆及外敷黑色沥青漆，GRC构件外表面涂敷彩色建筑涂料及JF系列防粘、防涂鸦涂料。


2.2 GRC及其应用


2.2.1 GRC


耐碱玻璃纤维是GRC的肋筋材料，是100%无机纤维。它的特点是质轻、能有效抵抗水泥中高碱物质的侵蚀，耐碱性好，握裹力强，弹性模量、抗冲击、抗拉、抗弯强度极高，不燃、抗冻、耐温度湿度变化能力强，抗裂、抗渗性能卓越，具有可设计性强、易成型等特点，是广泛应用在高性能增强混凝土中的新型建筑材料。在混凝土中加入玻璃纤维，可有效提高混凝土基体的抗拉强度、抗弯强度、抗裂抗渗性能，改善混凝土基体的韧性和抗冲击性。该构件材料与SMC等非金属材料相比，在制作箱站等大型设备壳体方面自主加工性强，构件不必拼接，整体性好，即便出现内部燃弧等火灾情况时也不可能有坍塌等风险。


2.2.2 GRC构件的构成


水泥（混凝土）构件内置用不可燃隔热材料（可选用诸如：人造无机纤维岩棉或浮石泡沫玻璃保温材料或玻璃丝纤维水泥混合体等夹层填料）形成的隔热层、钢筋网和预埋金属件，且在水泥构件钢筋网间有尼龙编制密网。


2.3 两种预装式变电站壳体通风结构的比较


采用“侧进侧出”或“底进顶出”通风结构的两种预装式变电站壳体，在通风方式上同属于置换式通风，只是其通风结构不同。试品水泥壳体预装式变