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二次设备预制舱保温结构设计Thermal structure design 二次设备预制舱保温结构设计 Thermal structure design of low voltage device precast cabin 张元1 ，胡道徐2 ，李葛忠1 ，易杰1 ，常永良1 ( 1． 思源电气股份有限公司，上海 201108; 2． 上海思源弘瑞自动化有限公司，上海 201108) 摘 要: 国家电网公司青海 110 kV 多巴变项目是二次设备预制舱华东以外的首个试点 项目，需要按照该地区高寒高海拔特点进行预制舱研发。项目组最终选择了顶部、墙面 和底部的无热桥全面复合保温方案，且在预制舱两端配置了空调和加热器。热仿真表明 该方案能满足舱内二次设备运行要求，尤其可在－31. 7 ℃ 极端低温条件下的进行冷启动 或维护。目前 110 kV 多巴变二次设备预制舱已进行现场调试。 关键词: 智能变电站; 二次设备预制舱; 导热系数; 保温隔热; 结露; 热桥 中图分类号: 文献标志码: 文章编号: 1008-0198( 2014) 05-0040-03 TM63 B 青海 110 kV 多巴变预制舱是国家电网公司第 2 批 9 项标准配送式智能变电站试点预制舱工程的唯 一一个华东以外的试点工程。预制舱智能变电站建 设，需要遵循 “安全性、适用性、通用性、 经济 性” 协调统一的原则，实现 “标准化设计、工厂 化加工、装配式建设”，结合通用设计、 “两型一 化” 和全寿命周期设计等标准化建设成果〔1〕，并 根据青海地区高寒高海拔、沙尘大特点作针对性 设计。 由于受运输条件限制 ( 外保温会占用一部分 空间) ，预制舱通常采用内保温的方式，内保温层 材料与内装修材料通常合二为一〔2〕。例如，采用 金属面的聚苯乙烯、聚氨酯和岩棉等夹心板进行装 饰，或在泡沫塑料板表面贴石膏板或各类装修板 等。内保温形式的箱体容易出现热桥现象，需要做 适当处理，防止结露和发霉影响室内环境。 而青海多巴显著的特点就是高海拔寒冷气候， 因此保温和隔热设计对于预制舱整体设计显得尤为 重要。青海多巴县的地理自然条件为: 海拔高度: 1 预制舱相关规范和要求 工程中用到的型预制舱的箱体尺寸 ( 长× 宽× 高) 为 12 200 mm×2 500 mm×3 133 mm ( 以上长和 宽的尺寸不包含顶盖，但高度尺寸包含顶盖) 〔1〕。 预制舱整体框架由钢骨架结构焊接而成，满足起 吊、运输、栓固、提供舱内元器件安装位置要求， 整个保温层结构使用外保温层加内保温层来实现， 墙体由外墙金邦板、呼吸纸、岩棉、欧松板、结构 构件、内墙铝塑板组成，吊顶采用岩棉夹芯板，底 部采用岩棉板和岩棉夹芯板。 文献 〔1〕 对于预制舱暖通的要求: 每个预制 舱内设 2 台工业一体式空调，壁挂式安装，1 台故 障时仍可满足舱内二次设备正常工作要求 5 ～ 30 ℃ 。 冬季室外气温在一天中波动很小，其传热过程 以稳定传热为主; 夏季室外气温和太阳辐射在一天 中随时间有较大的变化，是周期性的不稳定传热。 冬季保温一般只要求提高围护结构的热阻，夏季隔 热不仅要求围护结构有较大的热阻，而且要求有较 好的热稳定性。 保温设计应确保内表面不结露，即内表面温度 不低于室内空气的露点温度。结露点会使内装饰表 2 350 ～ 2 800 m; 环境温度: － 31. 7 ～ + 33. 4 ℃ ; 太 平 阳辐射强度: 均相对湿度: 1 120 Wm2 ; 最大日温差: 25 ℃ ; 61%; 大气压力: 86 ～ 106 kPa。 收稿日期: 2014-05-14 ·40· 张元等: 二次设备预制舱保温结构设计第 34 卷第 5 期2014 年 10 月面潮湿，霉变甚至滴水。内保温结构的露点位置是在靠近外墙内侧的表面存在结构冷 ( 热 张元等: 二次设备预制舱保温结构设计 第 34 卷第 5 期 2014 年 10 月 面潮湿，霉变甚至滴水。内保温结构的露点位置是 在靠近外墙内侧的表面存在结构冷 ( 热) 桥的部 位，这些部位因内外温差过大常产生结露现象，应 避免结构冷 ( 热) 桥的存在。 2 预制舱的保温结构设计 所示: 2. 1 保温材料选择 二次设备预制舱应尽可能采用热导系数小的高 效保温隔热材料，以减少保温层的厚度，提高室内 使用面积〔3〕。目前主要的保温材料有聚苯乙烯泡 沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、岩棉板、玻璃棉等。它 们的材料性能对比见表 1。 表 1 聚氨酯喷涂硬泡与岩棉板部分性能对比 图 1 预制舱墙体结构图 ( 单位: mm) 内外双层保温的效果要比单一保温层的保湿效 果好 ( 假设总厚度保持一致) ，2 种方案均能符合 节