佛山电力设计院有限公司
摘要：早期变电站GIS设备多采用户外露天形式，GIS设备长期暴露在户外环境，日晒雨淋，操作机构、气压表等存在雨水浸入、锈蚀可能性，对GIS设备的安全稳定运行带来安全隐患。为了GIS设备的安全稳定运行，延长GIS设备的使用寿命，变电站GIS设备需加装防雨棚。
关键词：变电站户外GIS设备加装钢构防雨棚
按以前的规范及条例规定等，变电站户外GIS设备采用露天运行形式，根据南方电网公司关于印发《执行GIS（HGIS）设备新技术规范的原则意见》的通知，需考虑对以前露天运行形式的GIS设备采用加装防雨棚的形式进行改造。因改造工程是在已运行的变电站中进行，在电气专业核准雨棚对设备的安全距离和停电方案的前期下，土建结构需考虑防雨棚所采用的结构形式、防雨棚立柱是否有场地、前期GIS设备基础采用的基础形式和本次改造的防雨棚的基础形式。
1、防雨棚的结构形式
1）、采用加建钢筋砼建筑：
一般GIS设备采用一字型布置，最近几年常采用建筑物形式，里面大空间对GIS设备的围护遮挡。而前期采用露天形式的 GIS设备，其周边狭窄的空间和存在带电运行的情况，决定了后期改造无法采用加建建筑物形式进行围护遮挡。
2）、采用钢筋砼结构防雨棚：
采用防雨棚的形式较贴近已有GIS设备布置及周边现状。采用钢筋砼形式防雨棚具有技术成熟、适用范围广、设备简单、施工方便、节省劳力、节约材料、施工费用低等特点。但钢筋砼浇筑后凝固并达到所需强度的时间过长，且需搭建脚手架、模板等，而变电站存在停电时间短、GIS设备所在场地狭窄及后期设备检修需打开防雨棚的问题，采用钢筋砼形式做GIS设备防雨棚并不是一个好的选择。
3）、采用钢结构防雨棚：
钢结构属于轻质高强材料，自重轻而承载力高，且钢结构制造采用工厂化、施工采用装配化，构件轻、施工方便、现场占地小、施工周期短、便于安装拆卸。对于现有露天GIS设备所在场地空间狭窄和施工时间短的情况有极高贴合性，且后期设备检修时拆卸下局部防雨棚板即可，是较为合适的一种结构形式。
2、实例与分析
2.1佛山220kV奎福变电站户外GIS设备加装防雨棚
220kV奎福变电站位于广东省佛山市顺德区杏坛镇，于2016年11月3日建成投运。该站GIS设备采用露天形式，场地布置在变电站北侧 ，GIS设备北侧靠近出线构架，南侧靠近主变压器，东西两侧为道路，所在场地空间一般。
1）改造内容：
根据电气专业提资和现场踏勘，由于场地用地较为紧张及电气设备安全距离要求，本期工程将新建一座防雨棚保护GIS两边机构箱。防雨棚呈长方形，长约70米，宽约6.5米，净高约为4.4米。
2）主要技术参数：
基本风压：0.65kN/m2，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组，站址所在地地面粗糙度类别为B类。
屋面恒载考虑檩条、防雨棚板等取为0.2kN/m2，屋面活载0.7kN/m2。工程所在地的设计暴雨强度为qj=4.75 L/（S•100m2），设计暴雨重现期取5年一遇。
钢材采用Q235B，混凝土强度等级采用C25，钢筋采用HPB300、HRB400。
3）结构形式：
据收资图纸，站址场地下均存在淤泥质土等软弱土层，分布广，软弱土层总平均厚度约20米，前期整个站址采用堆载预压进行处理后，主要建构筑物采用静压预应力管桩。前期GIS设备基础为大块式钢筋砼基础，采用静压预应力管桩，前期淤泥进行堆载预压固结无法作为防雨棚柱脚基础的持力层，本次改造防雨棚基础需采用同前期的预应力管桩。
鉴于现场电气设备均为带电运行且变电站内可操作空间狭小，无法进行桩基施工，考虑利用前期GIS设备大板基础，防雨棚柱脚与其采用地脚螺栓连接方式；有部分柱脚基础超出GIS设备基础范围，需紧靠GIS设备基础浇筑钢筋砼基础，两者之间采用化学植筋方式连接。
经现场踏勘和方案讨论，现场GIS设备周边空间稍宽，雨棚可采用门式钢架形式，柱脚设置在设备周边。纵向柱间距最大距离约为7m。雨棚采用单坡6%自然排水，坡向主变压器方向。
2.3结构形式比较：
1）结构形式比较
以上两个项目形式根据实际现场情况而定，一个采用门式钢架，一个采用T形悬臂式钢架。
从外形而言，T型形悬臂式更美观轻巧，但施工难度更高，柱脚均在GIS设备空隙中设置，钻孔植筋空间窄小，施工非常困难，需提前进场进行放线测量后调整柱脚位置和相应钢梁尺寸，再在钢构厂放样制作，运至现场安装。
从施工难易度而言，门式钢架柱脚均在GIS设备外围设置，基础施工更为方便，可大大缩短施工工期。
防雨棚板材质的选用，耐磨板成型感观好，塑钢瓦价格便宜，可根据不同工程造价选择。
2）注意事项
钢结构形式为较成熟的结构形式，改造的重点在于柱脚部位的处理。柱脚锚筋、柱脚基础施工质量是整个防雨棚安全的关键。如有条件，可进行植入锚栓和植筋试验或检验。
加防雨棚为在带电设备上进行施工，过程中采用按间隔轮流停电的施工停电方案。要求在施工过程中严格按有关规程规范进行施工，并做好各项安全措施。施工中应注意设备运输时对带电设备的安全净距，在施工区应注意对带电装置做好保护措施，并确保人身安全，严防发生各类安全事故。
另外当发生暴雨时，防雨棚雨槽无法收集所有雨水，棚顶雨水将形成水幕冲向GIS套管，可能造成GIS套管发生闪络，因此建议暴雨时防雨棚棚底及附近不要站人。
3、结语
早期变电站GIS设备多采用户外露天形式，GIS设备长期暴露在户外环境，对GIS设备的安全稳定运行带来安全隐患。为了GIS设备的安全稳定运行，延长GIS设备的使用寿命，对早期户外GIS设备进行加装防雨棚是一种方便快捷且行之有效的方法。
鉴于一般变电站GIS设备现场可操作空间狭小、电气设备均为带电运行，且后期需拆卸雨棚进行检修设备，采用钢结构形式防雨棚结构合理，外形轻巧，是一种合适的选择。
本文仅就户外GIS设备加装防雨棚的结构形式进行初步探讨，鉴于GIS设备的特殊性和场地的狭窄，采用门式钢架或T形悬臂式防雨棚均需针对具体现场情况而定。
参考文献
[1]北京钢铁设计研究总院编 GB50017-2003 钢结构设计规范.
[2]中国建筑科学研究院编 GB50010-2010 钢筋混凝土结构设计规范.
[3]中国建筑科学研究院编 GB5007-2011 建筑地基基础设计规范.
[4]四川省建筑科学研究院、山西八建集团有限公司 GB50367-2013 混凝土结构加固设计规范.
作者简介
刘敬文（1979-），男，一级注册结构工程师 ，中级工程师，本科， 主要从事变电土建工作。
论文作者:刘敬文
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/24
标签：雨棚论文; 设备论文; 形式论文; 变电站论文; 基础论文; 结构论文; 钢筋论文; 《基层建设》2017年第17期论文;