摘要：装配式建筑正是建筑工业化的代表，相比于普通的建筑，其在施工周期、能源消耗、产品质量以及环境污染等方面的优势。近些年来，一些装配式变电站成功试点并投运使用，这也表明了装配式变电站具备可行性且优势明显，未来，装配式变电站将成为变电站设计的主要形式。
关键词：变电站建设；装配式结构；应用
1分析装配式变电站研究意义
通过对预装式变电站进行的研究和实践中，优化建设项目的实施方案，对项目建设的周期要进行缩短，并且要按照设计理念进行实施，执行国家电网公司对变电站建设和设计的指导方针，按照程序，实行规范化的技术和监管，这样可以有效的提高工程建设的进度，并且对变电站的布局和设计的优化都有一定的帮助。对建设项目进行设计优化，其目的是为了可以有效的减少占地面积，提高建筑空间利用率，减少投资和工期指标等等。通过对项目的实施和建设标准化的要求，可以有效降低管理的难度和复杂度，减少资源消耗，在对项目建设的过程中，实现了资源节约型、环境友好型的工程。
2分析装配式变电站的基本特点
变电站内主要建筑为配电装置楼，层数为2～3层。楼内主要放置电气设备，跨度大、层高高、防火要求高。无论是半户外变还是全户内变，常规站均需要在现场施工作业，土建安装完毕后还需要进行电气设备运输安装调试，待最终送电后仍需要土建部分继续留待现场整改修补。当使用装配式变电站时，需要在地基基础施工前，对工厂进行预制生产。当基础施工完毕后，需要进行梁柱与墙板安装工作，不需要额外扎筋支模及砌体施工。除浇屋面板与楼板以外，基本上无土建湿作业，导致建筑质量的稳定性得到了基本保障。在土建部分施工过程当中，部分电气设备则可在此阶段完成预制安装与调试工作，然后再将其制作成成品舱，当完成土建完成后，直接运至现场进行吊装定位。这种形式，开辟了新的电气设备安装形式。基于装配式建筑土建的改进与创新，成功改变了传统电气安装形式，而且在很大程度增加了变电站的科技含量。除此之外，极大地缩短了变电站的施工周期，为变电站的提前投入使用提供了重要的保障。
3分析装配式变电站结构技术方案
变电站一般为一幢或两幢长方形布置型式的配电装置楼，楼层一般两层以上。配电装置楼楼板设备荷载远大于普通民用建筑，为了满足电气设备运行、检修和扩建要求，配电楼跨度一般达到10m，层高如GIS室常常达到8～9m。因此，配电装置楼具有荷载大，跨度大，防火要求高等特点。
3.1装配式钢筋混凝土结构
根据现场安装方式对钢筋混凝土结构建筑进行装配式设计，工厂对钢筋混凝土构件进行预制。构件的装配方法一般有现场后浇叠合层混凝土、钢筋锚固后浇混凝土连接等，钢筋连接可采用套筒灌浆连接、焊接、机械连接以及预留孔洞搭接连接等做法。相比于现浇混凝土结构，预制混凝土装配式结构拥有着独特的优势。不但可以缩减工程的工期，而且降低了施工现场协调工作的难度系数。尤其近些年来，基于诸多外界因素所影响，劳动力价格、节能减排要求等在很大程度上推动了预制混凝土构件的应用发展。
3.2钢结构
钢结构是以钢材为主，较为成熟的建筑结构类型。钢结构构件小轻，便于运输和安装，可大大减少基础造价，制作周期短，抗震性能高，可回收利用。因其适用于跨度大、高度高的承载重的结构，所以国内已有部分变电站采用钢结构体系设计，例如，世界海拔最高的220千伏变电站邦达变电站主控楼等。钢结构与普通钢筋混凝土结构相比，施工工期短、抗震性能好和回收率高等优势。但是，钢结构也存在耐热不耐火、耐腐蚀性差，特别是在潮湿和腐蚀性介质的环境中，容易锈蚀。一般钢结构要除锈、镀锌或涂料，而且要定期维护。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆两种结构形式的选用，需要设计人员根据工程的实际情况出发，考虑现场工程地质情况、楼层高度、建筑外观要求等诸多因素，合理选择预制装配式变电站的结构形式。
4分析装配式变电站全寿命周期
本文引用厦门坂美110kV装配式变电站建筑进行计算，与常规钢筋混凝土框架结构进行对比。首先，在建设施工周期方面，通过测算，采用预制钢框架结构与常规的钢筋混凝土框架结构，上部主体结构建设周期减少降为常规站的55%左右。其次，在一次性投资方面。配电装置楼采用预制式工艺较常规方式投资略有增加，投资增加率约为10.2%，但是变电站减少现场湿作业，节约水资源，保护生态环境；通过工厂生产预制、现场装配安装两个阶段建设，并可以大大缩短建设工期，提早投运，为企业获得经济效益。
全寿命周期变电站LCC计算模型为：LCC=C1+C2+C3=C1+CO+CM+CF+CE+CD。考虑资金时间价值，需要将资产全寿命周期的成本折算为初始投资年限的资金现值，因此以下采用现值法进行计算。精确计算电站LCC，需要获得大量的详细、真实、可靠的数据来支持。而目前，变电站LCC还缺乏相关的历史数据支持，所以就无法做到全面精确计算，在分析时结合厦门坂美110kV装配式变电站建筑的实际情况，对LCC的应用计算做了简化处理。
由于建筑物均为本期一次建成，因此两方案的LCC比较主要在初始投资（建设费用C1）上，运行维护费用【C2，包含运行（C0）、检修维护（CM）、故障停电（CF）】基本相同，可不考虑C0、CF。当建筑物寿命终结时，报废回收工作需要专门人员进行拆除、分类，拆旧回收发生的的人工费、运输费与废旧物资的回收费用相抵，那么方案LCC比较中设备残值CD可以忽略不计。基于上述分析，本工程实际应用中，计算公式（采用现值法）可简化为：LCC=C1+C3。设备设计寿命周期按照30年，现将30年后经济使用期内费用进行对比。折算现值年利率取8%。预制式建筑物较常规方案提前投产使用，产生经济效益暂按投资8%/12计算。经计算，常规站C1=398万元，装配式站C1=439万元；常规站LCC=382.18万元，装配式站LCC=398万元。通过LCC比较，配电装置楼预制式钢结构方案投资较常规方案增加10.2%左右，30年经济使用期内费用较常规站方案增加5%左右，价格差异主要表现在主材费用上。但是预制式钢结构方案较常规方案可节省施工时间30%以上，节约用水60%，施工时产生的噪声、粉尘以及废料等污染物减少70%，能产生巨大的社会效益，也能体现国网绿色变电站的理念。
5结语
总而言之，装配式变电站能充分实现变电站全过程、全寿命周期内“资源节约、环境友好”，缩短工期，提高变电站施工质量和运行成本。变电站采用装配式结构是从土建设计的初始环节提升全寿命周期的综合效益，以优化、创新的理念为国家的电网建设贡献力量。
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论文作者:杨新茁1,武军2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/6/20
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