一、设计背景与防雪必要性
在寒冷多雪地区，降雪对预制舱的安全运行构成显著威胁：一方面，积雪长期堆积会导致舱体顶部荷载超标，可能引发舱顶变形、结构开裂，甚至出现坍塌风险；另一方面，积雪融化后形成的融水若渗入舱体缝隙，会导致舱内湿度升高，引发设备凝露、金属部件腐蚀，影响电力、储能等核心设备的绝缘性能与使用寿命。此外，积雪覆盖舱体通风口、检修门时，还会阻碍设备散热与日常运维。因此，针对预制舱的防雪设计需兼顾 “积雪清除” 与 “融水防护”，从结构、功能、材料等多维度构建防护体系，确保极端降雪天气下舱体安全与设备稳定。
二、降雪对预制舱的核心危害分析
（一）结构荷载超限风险
降雪形成的静荷载会持续作用于预制舱顶部：根据气象数据，干雪密度约为 100-200kg/m²，湿雪密度可达 300-500kg/m²，若积雪厚度超过 30cm，单平米荷载可突破 150kg。若预制舱顶部结构未做强化设计，长期超载会导致舱顶檩条弯曲、面板凹陷，严重时破坏舱体整体承重结构，引发安全事故。
（二）融水渗透与设备损坏
积雪融化过程中，融水易通过以下路径侵入舱内：一是舱体拼装缝隙（如顶板拼接处、门窗边框），若密封措施不到位，融水会直接渗入舱内；二是舱顶排水系统堵塞时，积水会沿舱壁缝隙渗透至保温层，导致保温性能下降，同时引发舱内凝露，造成设备绝缘电阻降低、线路短路等故障。
（三）运维与散热受阻
积雪覆盖预制舱检修门、爬梯时，会阻碍运维人员进出，延误故障处理；若积雪堵塞舱体通风口、散热百叶窗，会导致舱内散热效率下降，夏季高温时可能引发设备过热跳闸，冬季则可能因通风不畅加剧凝露问题。
三、防雪措施核心设计方案
（一）舱顶结构优化：从源头减少积雪堆积
1. 合理设计屋面坡度
根据当地降雪量确定屋面坡度：降雪量较小地区（年降雪量＜500mm），屋面坡度宜为 15°-20°；降雪量较大地区（年降雪量≥500mm），坡度需提升至 25°-30°，利用重力作用加速积雪滑落，避免积雪长期滞留。同时，屋面边缘需设置 10-15cm 高的挡雪檐，防止积雪滑落时砸伤周边设备或人员。
2. 强化顶部承重能力
针对积雪荷载，对舱顶结构进行专项强化：采用 Q355B 级高强度型钢作为檩条，间距控制在 600-800mm，确保檩条抗弯强度满足 2.5kN/m² 以上的荷载要求；舱顶面板选用厚度≥0.8mm 的彩钢板（覆铝锌层，防腐等级≥AZ150），并在面板下方铺设 1.2mm 厚镀锌钢板作为支撑，提升整体抗变形能力。
3. 增设主动除雪装置
- 电加热融雪系统：在舱顶面板下方敷设自限温电加热带（功率密度 20-30W/m²），加热带沿屋面坡度方向布置，间距 500-600mm，配备温控器（设定温度 0℃启动、5℃停止），降雪时自动启动，融化积雪并防止结冰。
- 机械除雪机构：对于大型预制舱（舱顶面积＞20m²），可在舱顶两侧安装导轨式除雪刮板，通过电机驱动刮板沿屋面滑动，清除厚度＞10cm 的积雪，刮板边缘采用橡胶材质，避免划伤舱顶面板。
（二）排水系统设计：高效疏导融水与积雪
1. 屋面排水路径规划
采用 “天沟 + 落水管” 组合排水方式：在舱顶两侧设置内天沟（宽度≥200mm，深度≥150mm），天沟坡度控制在 3‰-5‰，确保融水快速流向落水管；落水管选用 Φ110mm 的 UPVC 管（壁厚≥3.2mm），每 3-4m 设置一根，落水管底部延伸至舱体外侧 1.5m 处，避免融水在舱体基础周边堆积结冰。
2. 防堵塞与防冻保护
- 天沟防堵塞：在天沟内铺设不锈钢滤网（孔径 5mm），阻挡树枝、落叶等杂物进入；天沟末端设置可拆卸的清淤口，便于定期清理淤积物。
- 落水管防冻：在落水管外侧包裹 30mm 厚的聚氨酯保温层（导热系数≤0.024W/(m・K)），并在保温层内敷设伴热带（功率 15W/m），低温时启动伴热，防止管内融水结冰堵塞。
（三）舱体密封与防护：阻断融水渗透路径
1. 拼装缝隙密封处理
预制舱拼装时，针对不同部位采用专项密封措施：
- 顶板拼接处：采用 “双道密封”，内侧敷设丁基橡胶防水胶带（宽度 50mm），外侧打耐候硅酮密封胶（抗紫外线等级≥UV8，耐温范围 - 40℃-80℃），确保缝隙无渗水风险。
- 门窗边框：安装三元乙丙密封条（截面尺寸 10mm×20mm），密封条与边框贴合面需涂抹密封胶，同时在门窗外侧设置挡水沿（高度≥10mm），防止融水沿边框渗入。
2. 基础与舱壁防护
- 预制舱基础采用高出地面 300mm 的混凝土台，基础周边设置宽 200mm、深 150mm 的排水明沟，沟内铺设卵石（粒径 50-80mm），加速融水排放。
- 舱壁底部（距地面 500mm 高度内）采用厚度≥1.5mm 的镀锌钢板包裹，钢板表面涂刷防腐涂料（耐盐雾等级≥1000h），防止融水浸泡导致舱壁腐蚀。
（四）材料选择：提升防雪与耐候性能
1. 舱顶面板材料
优先选用 “彩钢板 + 保温层 + 背板” 复合面板，其中：
- 外层彩钢板：选用氟碳涂层彩钢板（涂层厚度≥25μm），具有优异的抗紫外线、抗积雪冲刷性能，表面光滑度高（光泽度≤30°），减少积雪附着力。
- 保温层：采用 50mm 厚挤塑聚苯板（XPS，导热系数≤0.030W/(m・K)），兼具保温与防水性能，避免积雪融化导致保温层受潮失效。
2. 除雪辅助材料
- 电加热带：选用自限温 PTC 加热带（耐温范围 - 60℃-120℃），具有过载保护功能，避免局部过热损坏舱顶结构。
- 密封材料：优先选用符合 GB/T 14683 标准的硅酮密封胶，确保在低温环境下（-40℃）仍能保持弹性，避免密封失效。
四、实际案例：高降雪地区预制舱防雪设计应用
（一）项目背景
某北方地区 35kV 预制舱变电站，当地年降雪量约 800mm，极端积雪厚度可达 50cm，冬季最低温度 - 30℃，需针对强降雪天气设计专项防雪方案。
（二）实施方案
- 舱顶结构：采用 30° 屋面坡度，檩条选用 Q355B 型钢（间距 600mm），舱顶面板为 “0.8mm 氟碳彩钢板 + 50mm XPS 保温层 + 1.2mm 镀锌背板” 复合结构。
- 除雪系统：敷设自限温电加热带（功率 25W/m²），配备温控器与远程监控模块，可通过后台系统实时监测加热状态；舱顶两侧安装导轨式除雪刮板，手动 / 自动双模式控制。
- 排水系统：设置内天沟（宽度 250mm，坡度 5‰），落水管选用 Φ110mm UPVC 管（包裹 30mm 聚氨酯保温层 + 伴热带），基础周边设排水明沟。
- 密封处理：顶板拼接处采用 “丁基胶带 + 硅酮密封胶” 双道密封，门窗边框安装三元乙丙密封条，舱壁底部包裹镀锌钢板并涂刷防腐涂料。
（三）实施效果
冬季降雪期内，舱顶积雪 2 小时内可通过坡度自然滑落，剩余薄雪由电加热带融化，无积雪堆积现象；排水系统无堵塞、结冰情况，舱内湿度始终控制在 60% 以下，设备运行稳定，未出现因降雪导致的故障。
五、日常维护与巡检建议
- 降雪前检查：每年 10 月（降雪季来临前），检查电加热带通断状态、除雪刮板运行灵活性、密封胶是否开裂、排水系统是否通畅，确保防雪装置处于正常工作状态。
- 降雪中监测：通过远程监控系统实时观察舱顶积雪厚度（可安装雪深传感器），当积雪厚度超过 15cm 时，启动除雪刮板或电加热带；每 2 小时检查一次落水管排水情况，防止结冰堵塞。
- 降雪后维护：积雪融化后，清理天沟内的杂物与残留积雪，检查舱顶面板是否有变形、划痕，密封胶是否因冻融出现开裂，若发现问题及时修补。
六、总结与展望
预制舱的防雪设计需结合当地降雪量、温度等气象条件，从 “结构抗雪、主动除雪、排水防融、密封防渗” 四个维度构建综合防护体系，同时注重材料耐候性与设备可靠性。未来，随着智能化技术的发展，可进一步引入 “雪深自动监测 + 除雪系统联动控制” 的智慧防雪方案，通过物联网实时采集数据，实现防雪措施的自动化、精准化运行，为预制舱在极端降雪天气下的安全稳定运行提供更有力的保障。
