Ehituseelse töövahenduse analüüs äärmiselt külmade ilmatingimuste rakendustes
Globaalse kliimadiverssuse raames seisavad alpinlaaste elektrivõrkude ehitamise ees tehnilised ja keskkonnatehingud. Äärmuslikud kliimad, keeruline geoloogia, pikad talved madalate temperatuuridega, jäik, lumine ja tormid pingelevad elektriseadmete stabiilsust ja elektritööstuse ehitist (ajakava, kulud, hooldus). Traditsioonilised paigal asuvad ümberkujunduskeskused, mis on ehitamisega pikas ja paindlikkus puudub, ei saa rahuldada alpinlaaste piirkondade kiiret ja stabiilset vajadust elektrijõu järele.
Eelvarustatud konteinerümberkujunduskeskused, mis on modulaarsed, tehases eelnevalt valmistatud seadistused, mis sisaldavad peamisi seadmeid (kõrgepinge lülited, transformaatorid, juhtimissüsteemid), võimaldavad kiiret paigal asuvat montaaži transpordi järel. Nad vähendavad keskkonnasõltuvust, näitades unikaalset väärtust raskestes ja ajaliselt piiratutes alpinlaastes piirkondades. Selle uurimuse eesmärk on tõsta alpinlaaste elektrivõrkude uuendusi ja globaalsed sarnastest keskkondadest elektrivõrkude arengut.
Projekti ülevaade
Projekt asub Lõuna-Kiina alpinlaastes: - 8°C aasta keskmine temperatuur, - 30°C talve madalamad, 5+ kuud jäik-lumi, üle 1m maapinna külmunud. 3600m kõrgusel, see hõlmab 6000m2(1200m2) ehitatud pindala), kokku investeeritud ¥55 miljonit (¥33 miljonit seadmetele, ¥22 miljonit ehituseks).
See sisaldab 2×120MVA peamist transformaatorit (rahuldav talve suure laengu), 8×10kV jaotussseadet (energia jaotamiseks) ja 3km madalainest, külmukindlat kaevet (soodne külmale). Kaheksa-kuu disain-ehituskülg aitab tagada stabiilse ja usaldusväärse energiategu äärmuslike tingimuste all.
Jäik-põhjakihide paigutamine
Alpine soojus ja külmumine-taastumine ohustavad pinnase jäikumist, millest võib olla oht ümberkujunduskeskuse põhjale ja konteineritele. See probleemi lahendamiseks kasutatakse GCL-d (termiline läbilaskevus < 0.5W(m·K), hea eraldus). 0.8m paksune kiht takistab jäiku.
Äärmusliku külmuse korral: esiteks, CAT 336E kaevur eemaldab jäikunud/saastunud pinnase. Siis, 5–20mm gravii asendab seda (300mm paksune) taastama kannatavust ja vedeliku juhtimist. Järgmiseks tuleb 400mm paksune topeltkihtline GCL (≥200mm lap, kontrollitakse auke). 100mm paksune, 5–15mm gravii kaitsekiht peale, et kaitsta GCL-d kasutamisel. Ehitamise käigus keritakse kiht 200mm paksunete osadena, vähemalt 6 korda. Kvaliteedinormid on tabelis 1
Jäik-põhjakihide ehitamise olulised punktid
Eelvarustatud konteinerümberkujunduskeskuste jäik-põhjakihide ehitamisel alpinlaastes tuleb järgmisi olulisi aspekte rangelt kontrollida:
Konteineri struktuuri soojuseeraldusdisain
Alpinlaaste piirkondade tõsises külmuses võib konteineri sees olev temperatuur langeda alla -30°C, mis toob kaasa tõsise väljakutse ümberkujunduskeskuse seadmete stabiilseks töötamiseks. Seetõttu on vaja süsteemilist soojuseeraldusdisaini, et säilitada konteineri sees stabiilne keskkond:
Jäik-põhjakihide ehitamise olulised punktid
Eelvarustatud konteinerümberkujunduskeskuste jäik-põhjakihide ehitamisel alpinlaastes tuleb järgmisi olulisi aspekte rangelt kontrollida:
Konteineri struktuuri soojuseeraldusdisain
Alpinlaaste piirkondade tõsises külmuses võib konteineri sees olev temperatuur langeda alla -30°C, mis toob kaasa tõsise väljakutse ümberkujunduskeskuse seadmete stabiilseks töötamiseks. Seetõttu on vaja süsteemilist soojuseeraldusdisaini, et säilitada konteineri sees stabiilne keskkond:
(1) Soojuseeraldusmaterjalide valik ja struktuur
(2) Paigaldamisprotsessi optimeerimine
Kasutatakse purlin-vaba kuiva riputustehnoloogiat, et ühendada FC välismüürpaneel, kivitu rulli paneel ja ruutpruunipruun. Spetsiaalsed riputused ja fikseerimismehed kasutatakse, et tihti siduda soojuseeralduskiht struktuuriga. See meetod realiseerib soojuseeralduskihi nahtamatut jätkuvust, vältib soojuse sillade efekti (soojuse kadu läbi metallilise raami nii nagu metalilised osad) ja parandab üldist soojuseeralduseefektiivsust.
(3) Tiheituse detailide töötlemine
Kivitu rulli vahetane paneeli kõrvalelaskemustriteks kasutatakse ≥30kg/m³ tihedusega polüüretaanipuhast, mis täidab ja sulgeb. Selle materjali plastiline, õhusüsteem, kõrge tugevus ja mittevesiabsorbentsus omadused loovad mõõdukalt kõrge efektiivse sulgemiskeskkonna vahetane paneeli mõlemal pool (termilise läbilaskevusega ≤0.024W/(m·K)), mille abil drastiliselt vähendatakse soojuse kadu ühenduspunktides, tagatakse konteineri soojuseeraldusjõudlus alpinlaastes, ja luuakse kindel alus prefabricaatkonteinerümberkujunduskeskuse usaldusväärseks töötamiseks äärmuslikes ilmates.
Soojenduskabelede paigaldamine
Kui elektri vool läbib soojenduskabelit, siis selle elektriline vastus muutub soojuseks, mille tulemusena soojenevad ümbruskonna objektid. Alpinlaaste piirkondade eelvarustatud ümberkujunduskeskuste konteinerite puhul valitakse 20–30W/m võimsusega soojenduskabele. See võimsuskindel tagab piisava soojuse väljastamise, et hoida konteineri siseskoondi turvalistes töötamistingimustes elektriseadmete jaoks.
Paigaldamise enne tehakse detailne soojuse leviku hindamine Fourieri soojuselevkande seaduse abil, et arvutada oluliste komponentide ja joonte soojendamiseks vajalikud nõuded. Matemaatiline valem on järgmine:
Soojuselevkande arvutustes:
Soojenduskabelede paigaldamiseks:
Fixeerimine: Kasutage kõrge tugevusega klambreid (nt rostvabade klambreid, plastikribaid) kabelede fikseerimiseks seadmete pindadel/joontel, klamberite vahekaugus ≤ 30 cm, et vältida nende liikumist ja tagada stabiilne soojuselevkanne.
Paigutus: Paigutage kabeled 10 cm kaugusel kanavates ja kriitilistel seadmetel, et tagada piisav soojuse väljastamine ja vältida jäikumist.
Temperatuuri kontroll: Kasutage K-tüüpi termopaaride reaalajas jälgimiseks kabelede tööd. Paarige PID (proporsionaal-integreerija-diferentseerija) algoritmid automaatseks võimsuse väljastamise reguleerimiseks, et hoida temperatuuri nõutud piirides. PID valemi on näidatud võrrandis (2).
Ventilatsiooniseadmete paigutus
Alpinlaastes võivad äärmuslikud talvelised temperatuurid mõjutada ümberkujunduskeskuse seadmeid (nt transformaatorid, lülitid) ja üldist stabiilsust. Seetõttu on poolikult paigutatud 4 telgjoones ventilaatorit (1.5 kW, (2000 m3/h), et tagada ühtlane õhuvoog ja vältida kondenseerumist.
Eelvarustatud konteinerümberkujunduskeskuste puhul kasutatakse "ülemine sissevede, alumine väljavede" ventilatsioonisüsteemi. Sissevede ja väljavede suhte on 1:1.5 piisava õhu vahetamise tagamiseks. Eraldusjooned (50 mm kivitu rull, 0.035 W/(m·K) termiline läbilaskevus) 0.5 mm aluminiuudi foliega vähendavad soojuse kadu ja hoiavad siseskoondi stabiilseks.
Topeltenergiatarbija
Alpinlaaste ilmate kohandamiseks kasutatakse kaks S13 - M - 100/10 öljukonservitud transformaatorit (100 MVA, 10/0.4 kV) peamisteks transformaatoriteks. Need on ühendatud sõltumatute energiaallikatega, töötades paralleelselt (standardsete tingimuste all 50% laengutase), et vähendada kahju ja pikendada kasutusaega. SCADA süsteem jälgib ja tasakaalustab laengut reaalajas.
Erakorras (nt kui üks transformaator väljub tööst) ATS lülitus viib läbi energiaga ülekandmise 0.1 sekundi jooksul, tagades nahtamatuse laengutöö ülevõtmisel ja stabiilse energiaga varustamise. GB 50052 - 2009 järgi piiravad kaks DKSC - 100/10 reaktorit (100 A, 6% reaktantsus) lühikese ringi voolu ≤ 20 kA, vältides ülepinge kahjustust.
Järeldus
Alpinlaaste piirkondade äärmuslikud tingimused (madalad temperatuurid, tuuled, lumi) nõuavad kõrgemat standardit eelvarustatud konteinerümberkujunduskeskuste töötamise ja hoolduse jaoks. Disain ja ehitus peavad sisaldama sobivat soojuseeraldust, soojendust, nälgivuse kaitset ja tuule-lumi vastaseid seadmeid.
Tulevikus tulevad tehnoloogia ja praktilised edusammud veelgi optimeerima neid ümberkujunduskeskusi. Intelligentsed jälgimis- ja juhtimissüsteemid tõhustavad kaugjuhtimist ja kohanemist äärmuslike ilmateadega, tagades stabiilse ja turvalise energiaga varustamise.
