模块化钢结构变电站可拆卸外墙板安装技术的研究与应用

刘官印 张勇

摘要：随着国民经济的不断发展，我国对电力的需求和供应也在快速增长，变电站的增容改造也随之越来越多。在对变电站进行增容改造时，为了进出设备，需要对外墙进行拆除和再施工，尤其是主变间外墙。本文提出一种可拆卸外墙板的安装方法，该方法方便快捷，克服了变电站在增容改造时，对设备进出口处外墙板破坏性拆除的缺点，满足了钢结构变电站在后期增容改造中对工期、造价和运行设备保护的要求。并成功应用于北京怀柔周各庄110千伏新建钢结构变电站的主变间外墙中。

关键词：变电站;增容改造;钢结构;可拆卸

中图分类号：TU391文献标识码：A文章编号：1672-9129（2018）06-0115-03

Research and Application of Installation Technology of Removable Wall for Steel Structure Substation

LIU Guanyin*， ZHANG Yong

（Beijing electric power engineering company limted， Beijing， 100072， China）

Abstract： With the continuous development of the national economy， China's demand and supply for electricity is also growing rapidly.And substation capacity transformation also will be more and more.In the transformation of the substation capacity， in order to access the equipment， the exterior wall of transformer room need to be removed and constructed.This paper presents a installation method of removable exterior wall.The method is convenient and quick， overcome the shortcomings of destructive wall panels， meet the requirements of the duration， cost and operation of equipment protection.The method has been successfully applied to the main transformer exterior wall of 110kV steel structure substation in Beijing Huairou Zhougezhuang.

Keywords： Substation; Capacity transformation; Steel structure; Detachable

引用：刘官印， 张勇. 模块化钢结构变电站可拆卸外墙板安装技术的研究与应用[J]. 数码设计， 2018， 7（6）： 115-117.

Cite：LIU Guanyin， ZHANG Yong. Research and Application of Installation Technology of Removable Wall for Steel Structure Substation[J]. Peak Data Science， 2018， 7（6）： 115-117.

引言

随着国民经济的不断发展，我国对电力的需求和供应也在快速增长，变电站的增容改造也随之越来越多。在传统混凝土变电站中，外围护结构多采用现浇混凝土或砌筑结构，在对变电站进行增容改造时，必须将进出设备处的墙体全部拆除后再施工，尤其对主变间等大型设备处的外墙，这即费时费力又影响设备运行。所以急需一种新的技术来解决此问题。目前，模块化钢结构变电站在北京地区得到了广泛的推广应用，该种变电站将土建“建造”变电站模式提升到“制造”变电站模式，外围护结构多采用市场成品板材，现场模块化拼装。这就给变电站在进行增容改造时，主变间外墙可拆卸技术的研究与应用创造了条件。使外墙达到安装快捷、节省人力物力、对周围设备扰动小、外墙面与整体统一美观的效果。

1  模块化钢结构变电站的特点

传统变电站采用钢筋混凝土结构，按照混凝土预拌、浇捣养护、模板安装拆除、垫层制作浇筑、钢筋运输绑扎等施工工序逐项操作，工作繁复，人工消耗大，周期时间长。并且，其施工养护很大程度上还受作业人员技能水平及天气情况的影响，质量和工期难固定，浇筑搬运也会造环境污染。

模块化钢结构变电站改变了传统变电站土建设计和施工模式，通过模块化设计、工厂预制生产、现场装配安装三个阶段来建设。将以往土建“建造”变电站模式提升到“制造”变电站模式，减少现场“湿作业”，实现环保施工;建筑物构件实现工厂化预制，现场模块化拼接，提高土建施工质量和效率。如图1所示。

模块化钢结构变电站的土建施工充分体现了“装配式”的特点。结构构件实现工厂化预制，现场模块化拼装。如图2所示。

针对传统变电站内、外装修作业时间长，人工投入大，不滿足变电站工期建设的难题，外墙首次提出了采用铝镁锰市场成品板材，板材生产工业化、标准化，回收率高，绿色环保。如图3所示。

楼屋面采用钢筋-桁架楼承板楼、屋面体系，减少绑扎钢筋工作量。如图4所示。

2  可拆卸式外墙板的发展情况

目前，钢结构建筑外墙技术研究的重点和难点在于外墙材料材质的革新和连接节点的研究。外墙应在保证安全性和建筑使用要求的同时，充分考虑与主体结构的配合，重点突出外墙材料的轻质及节点安装的快速，使之在生产制作和安装等方面具备高度的工业化，以便发挥装配式钢结构的优势。

建筑物的外墙是建筑物的重要组成部分，除了要求其具有足够的力学性能外，还要求其具有优良的保温、隔热、防火和防水等性能。以往单一材料的外墙板不足以满足上述性能的要求，特别是对保温、隔热性能的要求。因此，国内及国外普遍采用在外墙板的结构中加入矿棉、岩棉、聚苯乙烯泡沫塑料等材料，使之满足隔热、保温和防火性能要求的复合外墙板。主要包括混凝土岩棉复合外墙板、混凝土聚苯乙烯复合外墙板、混凝土膨胀珍珠岩复合外墙板、钢丝水泥聚苯乙烯夹芯板、加气混凝土外墙板、泡沫混凝土外墙板、水泥纤维外墙板、预应力外墙板和金属夹芯板等。

除外墙材料，钢结构建筑外墙板与主体结构的连接也是目前研究的重点，目前大部分都是通过连接件或钢檩条与主体结构相连。目前我国钢结构主要用于住宅、办公以及工业厂房中，这些建筑对外墙板安装的要求不同于钢结构变电站，不需要进行大型设备的更换或增加，大多没有后期拆除并进行二次安装的需求，所以对钢结构外墙板可拆卸性的研究还很少。

3  可拆卸外墙板的研究

目前，模块化钢结构变电站在北京地区得到利大力的推广和应用。该种变电站外墙围护结构均采用铝镁锰夹芯板。

3.1  铝镁锰外墙板的构造特点

本文中外墙板采用铝镁锰夹芯板新型材料，在工厂压制成型，该种板材厚度100mm，有效宽度1000mm，横向铺设。外板采用0.8mm厚的铝镁锰材质，纯平表面，表面PVDF涂层。内板采用0.6mm厚的钢板，表面PE涂层。中间填充容重120kg/m³的岩棉。如图5所示。窗口四周包边采用定做的铝合金型，墙面板与板之间的竖缝（20mm）采用铝合金成品U型扣槽，包边与扣槽均按照墙面板的颜色进行氟碳漆喷涂处理。

3.2  铝镁锰外墙板的安装方法

安装流程：墙檩条安装→泛水件及托架安装→外墙板安装→外墙板缝隙铝扣板安装→门窗洞口包件安装。

在外墙板安装前，需要进行檩条的安装，将外墙板檩条上部焊接固定在钢柱上的檩条连接板上，下部焊接固定在混凝土砍墙的预埋件上。焊接完检查檩条的位置和垂直度。

根据施工详图要求安装砍墙泛水件和外墙板托架， 严格控制好坎墙泛水件及托架的标高，将泛水件和托架用螺栓固定在外墙板檩条的下部。

外墙板安装前要对板材进行二次排版，除此之外还要标定其支撑面的垂直度，以保证墙面垂直美观。安装时，从墙面一端开始，边铺设、边调整、边固定。单跨外墙板安装时，将第一块板材底部扣槽插入预先安装好的托架上，确保墙板水平后将板材上部用螺栓固定在檩条上。安装第二层板材时，确保接头处扣槽清洁，从上面缓慢将二层板材下部扣槽滑入一层上部扣槽中。剩余板材按上述步骤继续进行，直到完成整面外墙板的安装。

两跨外墙板中间的竖向接缝采用铝合金U型扣槽封堵，扣件与檩条固定，两侧用挤塑板填充。

本文的所有门窗洞口包边采用铝合金包边，各类包边用铆钉固定在檩条上。

3.3  可拆卸外墙板的方案设计

钢结构变电站在后期进行变压器更换或增容改造时，需要对主变间铝镁锰外墙板从上到下全面破坏性拆除。本文为了克服这一缺点，满足钢结构变电站在后期增容改造中对工期、造价和运行设备保护的要求，主变间一层外墙板采用可拆卸式。

为实现以上目的，本文通过以下技术方案来实现：

可拆卸外墙板四周的檩条均采用自攻钉与其他檩条连接。去除可拆卸外墙板上企口和其上面非可拆卸外墙板下企口的扣槽，做成平面式。

可拆卸外墙板上口与侧口的安装。在可拆卸外墙板与非可拆卸外墙板的接缝处先安装内泛水件及镀锌折件，再用密封胶和挤塑板填充，随后安装U型扣槽并用自攻钉固定，最后安装止水压条。如图6和图7所示。

可拆卸外墙板下口的安装。可拆卸外墙板下口安装方式与最底层外墙板下口的安装方式一致。如图8所示。

所有涉及可拆卸外墻板固定用的自攻钉均采用非等径自攻钉，或采用等径自攻钉，每拆卸一次直径增加一级，从直径Φ5.5、Φ6.3、Φ8.8、Φ9.3依次使用。

4  可拆卸外墙板的应用

为了贯彻落实国家《大气污染防治计划》，进一步改善首都地区空气质量，满足北京市“煤改电”负荷增长需求，在北京市政府的整体部署下，国网北京市电力公司大力推进全市“煤改电”工程改造工作。

周各庄110千伏输变电工程（变电站）作为“煤改电”配套工程，位于北京市怀柔区，该变电站设计为模块化钢结构变电站，总占地面积约4140m²，建筑面积2724㎡。主要建筑物包括主厂房和泵房，建筑设防烈度8度，设计使用年限50年。

主厂房地下一层为型钢混凝土结构，地上两层为钢结构，建筑高度11.1m。地下一层为电缆夹层，地上一层布设主变间、散热器间、10kV开关室、GIS室，地上二层设置蓄电池室、主控室、接地变室、电容器室。

主厂房楼屋面采用钢筋-桁架楼承板楼屋面体系。具体做法是将楼承板铺设与钢梁上，并用栓钉固定，然后在上部绑扎钢筋，浇筑混凝土。

本工程主厂房外墙围护结构内墙采用防火石膏板，外墙采用铝镁锰夹芯板。如图9所示。在对外墙板进行安装时，由一端开始围绕主厂房进行外墙板的安装，在主变间预留洞口，待变压器安装完毕后，进行该处可拆卸外墙板的安装。其余部位按外墙板材一般方法进行安装。为后期增容改造提供方便。

5  结束语

随着国家电力需求的增长和对装配式建筑的推广应用，模块化钢结构变电站将会在电力系统中得到广泛的应用。本文介绍了模块化钢结构变电站的特点和可拆卸式外墙板的发展情况。目前，我国一般钢结构建筑对外墙板安装的要求不同于钢结构变电站，不需要进行大型设备的更换或增加，大多没有后期拆除并进行二次安装的需求，所以对钢结构外墙板可拆卸性的研究还很少。本文提出一种可拆卸外墙板的安装方案，并成功应用于周各庄110千伏输变电工程（变电站）中，降低了变电站后期增容改造工期和成本，有利于运行设备的保护。

但是该种方法还是将主变间外墙板材拆卸，待设备更换完毕后，在进行重新安装。如何在不用拆卸外墙板的情况下，进行设备的更换还需要进一步的研究。

参考文献：

[1]      柳国良等.变电站模块化建设研究综述[J].电网技术，2008，32（14）.

[2]      侯玺莎，沈秀兰.110kV装配式变电站的特点和新技术运用[J].电力与能源，2013，34（3）：286-288.

[3]      张爱林，胡婷婷，刘学春.装配式钢结构住宅配套外墙分类及对比分析[J].工业建筑，2014，44（8）：7-10.

[4]      張波，李建新.建筑工业化装配式外墙板的选择[J].材料研究与应用，2013，23（7）：5-8.

[5]      董震，张其林，吴亚舸.铝镁锰合金建筑板材的结构设计研究[J].建筑材料学报，2007，10（1）：115-120.

[6]      黄浩，陈超雄.110kV装配式多层布置钢结构变电站应用研究[J].电网技术，2015，28（12）：56-60.

[7]      宋伟，王翠英.钢结构新型外墙板安装技术[J].工程技术，2013，35（01）：55.