CN106451169B - 一种箱体模块组合式变电站及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种箱体模块组合式变电站及其安装方法，本发明使得整个变电站结构像盒子一样自由拼装，各箱体模块独立存在，在工厂制造成型，直接运输到施工现场整体吊装拼接，大大减少了零部件加工和现场施工作业量，有效提高了施工建设效率，在变电站建筑“两型一化”建设中具有广阔的应用前景。

Description

一种箱体模块组合式变电站及其安装方法

技术领域

本发明涉及一种箱体模块组合式变电站及其安装方法。

背景技术

近年来，社会经济持续发展，各行业电力需求急剧增长。为了满足用电负荷，提高供电能力，国家电网提出“两型一化”的变电站建设理念。而传统的钢筋混凝土结构变电站，建施工周期长，建设质量及工期较难固定，不利于环保和节能减排；传统钢结构装配式变电站的土建施工，结构构件又过于零散，且不易进行功能拓展，不同规模变电站需要重新独立设计，较难实现工厂制作和设计标准化。

发明内容

基于上述原因，本发明提出了一种箱体模块组合式新型变电站结构及其安装方法。

本发明的技术方案如下：

一种箱体模块组合式变电站，包括标准箱体模块、拓展箱体模块以及连接各个箱体模块的连接件；所述标准箱体模块及所述拓展箱体模块均为六面体箱体；所述标准箱体模块和所述拓展箱体模块又分别包括可拆卸模块和不可拆卸模块；

所述可拆卸模块采用工字型钢；所述可拆卸模块的横梁与立柱之间通过角件连接；所述横梁或所述立柱与所述角件之间通过封板与高强螺栓固定连接；在所述上部角件的顶部及所述下部角件的底部均设有抗剪钢板；在所述横梁与所述立柱上设置有若干第二螺栓孔；

所述不可拆卸模块采用方形钢；所述不可拆卸模块的横梁与立柱之间通过角件焊接连接；在所述上部角件的顶部及所述下部角件的底部均设有抗剪钢板；在所述横梁和所述立柱上一侧均开设有孔洞，在所述孔洞一侧设置有第一螺栓孔；

所述连接件包括连接板以及与所述连接板连接的凹槽板；在所述连接板上开设有与所述第一螺栓孔或第二螺栓孔相对应的连接件螺栓孔；在所述凹槽板正反两面均开设有凹槽；所述凹槽与所述角件上的抗剪钢板相互配合。

所述可拆卸模块的所述封板焊接于所述横梁或立柱端部；在所述封板上开有螺栓孔；所述封板与所述角件通过螺栓相连。

所述连接件的结构为凹槽板相邻两侧连接连接板、凹槽板其中一侧连接连接板或者两连接板拼合连接。

根据连接上下层箱体模块的数量和连接部位的不同选择不同形式的连接件。

利用各不同模数的箱体模块实现变电站整体建筑尺寸和局部功能的任意拓展组合。

一种箱体模块组合式变电站安装方法，步骤如下：

(1)通过螺栓穿过箱体模块横梁或立柱上的螺栓孔实现底层箱体模块拼合；

(2)根据需要连接的上层箱体模块数量及连接部位选择连接件并固定连接在底层箱体模块上；

(3)吊装上层箱体模块并固定；同时拼合上层箱体模块；

(4)重复步骤(2)、(3)直至最终结构安装完成。

有益效果：本发明是一种零建筑结构体系，即整个建筑结构没有具体的梁柱构件而是像盒子一样由多个箱体模块(包括标准箱体模块和拓展箱体模块)拼装而成，各箱体模块独立存在，在工厂制造成型，直接运输到施工现场整体吊装进行箱体拼接，大大减少了零部件加工和现场施工作业量，有效提高了施工建设效率，在变电站建筑“两型一化”建设中具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明整体结构拼装透视图；

图2为本发明不可拆卸标准箱体模块示意图；

图3为本发明可拆卸标准箱体模块示意图；

图4为本发明丁字形连接件示意图；

图5为本发明角件与连接件连接示意图；

图6为本发明不可拆卸箱体模块上下箱体安装示意图；

图7为本发明可拆卸箱体模块上下箱体安装示意图；

图8为本发明L字形连接件示意图；

图9为本发明一字形连接件示意图；

图10为本发明拼合梁连接件示意图；

图11为本发明不可拆卸箱体模块拼合梁示意图；

图12为本发明不可拆卸箱体模块拼合柱示意图；

图13为本发明可拆卸箱体模块拼合梁示意图；

图14为本发明可拆卸箱体模块拼合柱示意图；

图15为本发明十字形连接件示意图；

图16为本发明整体结构拓展后拼装透视图。

其中，1、3、5为标准箱体模块，2为连接件，4为拓展箱体模块，6、13为长跨横梁，7、14为短跨横梁，8、15为立柱，9为上部角件，10为下部角件，11、12为抗剪钢板，16为横梁连接螺栓，17为横梁封板，18为立柱连接螺栓，19为立柱封板，20为连接件螺栓孔，21为凹槽，22为高强螺栓，23为孔洞，24为第一螺栓孔，25为第二螺栓孔，26为拓展箱体模块，27、28为标准箱体模块。

具体实施方式

下面参照附图，以如图1所示的箱体模块组合式新型变电站结构体系为实施例，对本发明具体实施方案做出更为详细的描述：

如图1所示，本发明箱体模块组合式新型变电站结构体系由五部分组成，包括标准箱体模块1、3、5和拓展箱体模块4以及连接件。各标准箱体模块之间、拓展模块之间以及标准箱体模块和拓展箱体模块之间通过连接件相互连接拼装成整体结构。箱体模块均为六面体箱体。按电器设备布置和功能的不同模块1、3、4、5又可以作为主控通信楼(室)模块、户内配电装置楼(室)模块、继电器室模块、二次设备室模块、电容器室模块、GIS组合电器装置室、电缆夹层模块等其中的一种或多种。其中标准箱体模块尺寸较大，主要为了满足结构的大空间要求比如可作为GIS组合电器装置室；拓展箱体模块尺寸较小，主要用于结构尺寸的灵活拓展，可作为结构外围临时增加值班室、电抗器室或者备品室、消防室等等。

标准箱体模块和拓展箱体模块又分别包括可拆卸模块和不可拆卸模块。其中，可拆卸标准箱体模块和可拆卸拓展箱体模块的横梁和立柱均采用工字型钢，梁柱构件使用高强螺栓通过封板与箱体角件相连，封板焊接于工字型钢端部，上面开有螺栓孔，通过螺栓与角件相连；不可拆卸标准箱体模块和不可拆卸拓展箱体模块的横梁和立柱均采用方形钢管，梁柱构件直接与箱体角件焊接连接。不可拆卸箱体模块依然设置角件，主要是为了可以与可拆卸箱体模块交叉混合使用，保持二者间的协调关系，若变电站结构单纯使用不可拆卸箱体模块组装，其箱体可以直接钢管与钢管相焊接。同层之间的箱体模块通过螺栓穿过横梁立柱上的螺栓孔连接，上下层箱体模块之间则通过连接件及螺栓连接。

本发明的不可拆卸箱体模块包括长跨横梁6、短跨横梁7、立柱8、上部角件9以及抗剪钢板11、下部角件10以及抗剪钢板12，其中上部角件9的抗剪钢板11焊接于角件9顶部，下部角件10的抗剪钢板12焊接于角件10底部。角件9、10均为一由四块钢板焊接而成的六面体，箱体横梁和立柱的方钢管一侧均开有孔洞23，孔洞23一侧钢板上预留有两个第一螺栓孔24。

本发明的可拆卸箱体模块包括长跨横梁13、短跨横梁14、立柱15、横梁连接螺栓16、立柱连接螺栓18、横梁封板17、立柱封板19、上部角件9以及抗剪钢板11、下部角件10以及抗剪钢板12，封板焊接于工字型钢横梁和立柱的端部，抗剪钢板与角件焊接连接，其中上部角件9的抗剪钢板11焊接于角件9顶部，下部角件10的抗剪钢板12焊接于角件10底部。角件9、10均为一由四块钢板焊接而成的六面体，箱体工字型横梁上预留有两个第二螺栓孔25。

本发明的连接件2包括一体成型的连接板、凹槽板、连接件螺栓孔20、放置抗剪钢板的凹槽21和高强螺栓22，其中凹槽21为双面设置，正面凹槽放置上层箱体底部角件10的抗剪钢板12，反面凹槽放置下层箱体顶部角件9的抗剪钢板11，实现上下层箱体模块水平固定。然后拧紧连接件上螺栓实现上下层两个箱体模块的垂直固定。连接件上螺栓孔的设置原则是统一设置在连接件外边缘一侧以便于安装固定。

不可拆卸标准箱体模块和不可拆卸拓展箱体模块在工厂预制而成，其梁柱构件采用方形钢管，直接与角件焊接连接；为了使变电站结构体系空间变换更加灵活，更好的满足局部大空间(如GIS室的局部挑高要求)的使用要求，且考虑到将来拆卸迁移变电站，回收利用钢材的可能性，发明了可拆卸箱体模块，可拆卸标准箱体模块和可拆卸拓展箱体模块在工厂预制而成，其梁柱构件采用工字型钢，分别使用横梁高强螺栓16与立柱高强螺栓18通过横梁封板17与立柱封板19与角件9、10连接。

整体结构安装时首先安放底层箱体模块1、3、4、5，然后通过螺栓连接完成底层箱体横梁立柱拼合，接着放置二层连接件2，放置连接件2时注意要把底层箱体模块顶部角件9上的抗剪钢板11与连接件2的反面凹槽对准嵌入，然后吊装上层箱体模块，将上层箱体模块底部角件10上的抗剪钢板12与连接件2的正面凹槽21对准嵌入，最后通过拧紧贯入上下层箱体模块横梁以及连接件2的高强螺栓22实现上下层箱体的垂直连接固定，然后螺栓连接完成上层箱体横梁立柱拼合，这样便有效固定了拼合梁柱使其共同工作，宛如增大了梁柱截面一样，使结构更加安全可靠，梁柱拼合如图11、12、13、14所示。然后再依次安装上层连接件，以此类推完成多层箱体安装。当拼接至最顶层箱体时，依然安放最顶层连接件通过螺栓连接完成最顶层箱体的水平固定。

组装顺序可表述为：

吊装安放底层箱体模块→通过螺栓连接完成底层箱体横梁立柱拼合→安装二层连接件→吊装上层箱体模块→拧紧贯入上层箱体、连接件和下层箱体的螺栓完成上下层箱体固定→通过螺栓连接完成上层箱体横梁立柱拼合→安装三层连接件，如此循环即可完成结构安装。

根据连接上下层箱体的数量和连接部位的不同，连接件2可有多种形式，如图8是由两个连接板和一个凹槽板组成，可实现上下两个箱体在角件部位连接，连接时上层箱体的下部角件上抗剪钢板置于连接件正面凹槽内，下层箱体上部角件处抗剪钢板置于连接件反面凹槽内；图9由一个连接板和一个凹槽板组成，可实现上层箱体角件在下层箱体横梁中间任何部位连接，此时上层箱体的底部角件抗剪钢板置于图9中连接件凹槽21中，上(下)层箱体横梁上开设螺栓孔，拧紧贯入的螺栓即可完成连接。例如在图1中标准模块1上方添加一个拓展模块4时就可以用到此种连接件。图10由两个连接板组成，用于箱体横梁非角点部位的拼合连接，此时，横梁中间部位也开有孔洞和螺栓孔，可拆卸和不可拆卸箱体模块的横梁拼合就用到了这种连接件形式，如图11、13所示。箱体最顶层横梁间依然用图10连接件进行连接。图12、14分别是不可拆卸箱体模块和可拆卸箱体模块的拼合立柱图。图15由可用于上下八个箱体角点部位的横梁与立柱拼合，拼合时把立柱角件上的抗剪钢板置入连接件上凹槽21中，通过贯入连接件螺栓孔20的高强螺栓完成角点处横梁的拼合，当横梁被固定拼合在一起后，立柱由于孔洞抗剪钢板的限制自然的拼合在一起。

变电站的任意组合和拓展表现为若需要在图1拓展模块4与标准模块5相邻的位置增加一个单独房间比如值班室或者备品室，此时就可直接单独安装一个拓展模块26来实现，安装过程简单，只需与原有箱体模块简单螺栓连接即可实现。若需要增加标准模块1、3的空间，如要把它们作为GIS配电装置室，则可增加一个标准模块27和标准模块28，实现结构尺寸的拓展。拓展后结构图如图16所示。上下层之间的拓展原理与同层之间的拓展相似，在此不再赘述。

本发明将整个变电站结构通过箱体模块像盒子一样自由拼装，各箱体模块独立存在，在工厂制造成型，直接运输到施工现场整体吊装拼接，大大减少了零部件加工和现场施工作业量，有效提高了施工建设效率，在变电站建筑“两型一化”建设中具有广阔的应用前景。

Claims (6)

1.一种箱体模块组合式变电站，其特征在于：包括标准箱体模块、拓展箱体模块以及连接各个箱体模块的连接件；所述标准箱体模块及所述拓展箱体模块均为六面体箱体；所述标准箱体模块和所述拓展箱体模块又分别包括可拆卸模块和不可拆卸模块；

所述可拆卸模块采用工字型钢；所述可拆卸模块的横梁与立柱之间通过角件连接；所述横梁或所述立柱与所述角件之间通过封板与高强螺栓固定连接；在上部角件的顶部及下部角件的底部均设有抗剪钢板；在所述横梁与所述立柱上设置有若干第二螺栓孔；

所述不可拆卸模块采用方形钢；所述不可拆卸模块的横梁与立柱之间通过角件焊接连接；在上部角件的顶部及下部角件的底部均设有抗剪钢板；在所述横梁和所述立柱上一侧均开设有孔洞，在所述孔洞一侧设置有第一螺栓孔；

所述连接件包括连接板以及与所述连接板连接的凹槽板；在所述连接板上开设有与所述第一螺栓孔或第二螺栓孔相对应的连接件螺栓孔；在所述凹槽板正反两面均开设有凹槽；所述凹槽与所述角件上的抗剪钢板相互配合。

2.根据权利要求1所述的箱体模块组合式变电站，其特征在于：所述可拆卸模块的所述封板焊接于所述横梁或立柱端部；在所述封板上开有螺栓孔；所述封板与所述角件通过螺栓相连。

3.根据权利要求1所述的箱体模块组合式变电站，其特征在于：所述连接件的结构为凹槽板相邻两侧连接连接板、凹槽板其中一侧连接连接板或者两连接板拼合连接。

4.根据权利要求3所述的箱体模块组合式变电站，其特征在于：根据连接上下层箱体模块的数量和连接部位的不同选择不同形式的连接件。

5.根据权利要求1所述的箱体模块组合式变电站，其特征在于：利用各不同模数的箱体模块实现变电站整体建筑尺寸和局部功能的任意拓展组合。

6.一种应用权利要求1所述的箱体模块组合式变电站的安装方法，其特征在于：步骤如下：

(1)通过螺栓穿过箱体模块横梁或立柱上的螺栓孔实现底层箱体模块拼合；

(2)根据需要连接的上层箱体模块数量及连接部位选择连接件并固定连接在底层箱体模块上；

(3)吊装上层箱体模块并固定；同时拼合上层箱体模块；

(4)重复步骤(2)、(3)直至最终结构安装完成。