Pagsusuri ng Pagganap ng mga Prefabricated Enclosure Substations sa mga Aplikasyon sa Ekstremong Malamig na Klima
Sa pagkakaiba-iba ng klima sa buong mundo, ang pagtatayo ng mga pwersa ng kuryente sa alpine ay nakaharap sa mga teknikal at pangkalikasan na hamon. Ang ekstremong klima, mahalagang heolohiya, at matagal na mababang temperatura ng taglamig, kasama ang yelo, niyebe, at bagyo, ay nagpapahirap sa estabilidad ng mga kagamitan sa kuryente at sa pagtatayo ng mga pasilidad para sa kuryente (iskedyul, gastos, pagmamanage). Ang mga tradisyonal na substation sa lugar, na may mahabang proseso ng pagtatayo at hindi maaaring mag-adjust, ay hindi makakatugon sa mabilis at matatag na pangangailangan ng kuryente sa mga rehiyon ng alpine.
Ang mga prefabricated cabin substation, bilang modular at factory-prefabricated na setup na naglalaman ng core equipment (high-voltage switches, transformers, control systems), ay nagbibigay-daan sa mabilis na pag-assemble sa lugar pagkatapos ng transportasyon. Ito ay binabawasan ang dependensiya sa kapaligiran, at nagpapakita ng natatanging halaga sa mahihirap at may limitadong oras na mga rehiyon ng alpine. Ang pag-aaral na ito ay nagsasadya na palakasin ang mga upgrade ng sistema ng kuryente sa alpine at ang global na pag-unlad ng kuryente sa katulad na kapaligiran.
Pangkalahatang-ugnayan ng Proyekto
Narito ang proyekto sa isang alpine region sa timog-kanluran ng Tsina: - 8°C ang average na taunang temperatura, - 30°C ang pinakamababang temperatura sa taglamig, 5+ na buwan ng yelo-niyebe, higit sa 1 metro ang lalim ng pagyelo sa lupa. Sa 3600m na altitude, ito ay sumasakop ng 6000m2(1200m2) na lupain, na may kabuuang investment na ¥55 milyon (¥33 milyon para sa mga kagamitan, ¥22 milyon para sa konstruksyon).
Ito ay may 2×120MVA main transformers (na tugon sa mataas na load sa taglamig), 8×10kV distribution cabinets (para sa pagbahagi ng kuryente), at 3km low-smoke, anti-freeze cables (na angkop sa malamig). May siklo ng disenyo-konstruksyon na 8 buwan, ito ay nagsasadya na siguraduhin ang matatag at maaswang kuryente sa ilalim ng ekstremong kondisyon.
Paglalatag ng Lapis ng Yelo-proof na Lupa
Ang alpine cold at freeze-thaw cycles ay nagpapahamak sa yelo ng lupa, na nagpapanganib sa pundasyon ng substation at mga cabin. Upang tugunan ito, ginagamit ang GCL (thermal conductivity < 0.5W(m·K), mabuti ang insulasyon). Ang 0.8m - thick layer ay nagbabawas ng frost heave.
Para sa ekstremong lamig: una, ang CAT 336E excavator ay inaalis ang frozen/polluted topsoil. Pagkatapos, ang 5–20mm gravel ay nagsasalukob dito (300mm thick) upang palakasin ang bearing capacity at drainage. Sumusunod ang 400mm - thick double-layered GCL (≥200mm lap, checked for gaps). Ang 100mm - thick, 5–15mm gravel protection layer ay nasa itaas nito upang protektahan ang GCL sa panahon ng paggamit. Sa panahon ng konstruksyon, ang layer ay iniroroll sa 200mm - thick sections, na may ≥6 passes. Ang mga standard ng kalidad ay nasa Table 1.
Mga Key Points ng Konstruksyon ng Lapis ng Yelo-proof na Lupa
Sa panahon ng konstruksyon ng lapis ng yelo-proof na lupa para sa prefabricated cabin substations sa mga rehiyon ng alpine, ang mga sumusunod na key aspects ay kailangang mas mahigpit na kontrolin:
Thermal Insulation Design ng Estruktura ng Cabin
Sa ilalim ng matinding malamig na klima sa mga rehiyon ng alpine, ang temperatura sa loob ng cabin maaaring bumaba hanggang sa ibaba ng -30°C, na nagbibigay ng matinding hamon sa matatag na operasyon ng mga kagamitan sa substation. Kaya naman, kinakailangan ng sistemang disenyo ng thermal insulation upang panatilihin ang matatag na internal environment ng cabin:
Mga Key Points ng Konstruksyon ng Lapis ng Yelo-proof na Lupa
Sa panahon ng konstruksyon ng lapis ng yelo-proof na lupa para sa prefabricated cabin substations sa mga rehiyon ng alpine, ang mga sumusunod na key aspects ay kailangang mas mahigpit na kontrolin:
Thermal Insulation Design ng Estruktura ng Cabin
Sa ilalim ng matinding malamig na klima sa mga rehiyon ng alpine, ang temperatura sa loob ng cabin maaaring bumaba hanggang sa ibaba ng -30°C, na nagbibigay ng matinding hamon sa matatag na operasyon ng mga kagamitan sa substation. Kaya naman, kinakailangan ng sistemang disenyo ng thermal insulation upang panatilihin ang matatag na internal environment ng cabin:
(1) Paggamit at Estruktura ng Mga Materyales para sa Thermal Insulation
(2) Pag-optimize ng Proseso ng Pagsasalin
Ang purlin-free dry-hanging technology ay ginagamit upang konektahin ang FC external wall panel, ang rock wool panel, at ang square steel keel. Ginagamit ang espesyal na hangers at fasteners upang matiyak na magkonekta ang thermal insulation layer sa structural framework. Ang hakbang na ito ay nagpapataas ng seamless continuity ng thermal insulation layer, iwasan ang thermal bridge effect (heat loss through heat-conducting parts such as the metal framework), at palakasin ang overall thermal insulation efficiency.
(3) Pagtrato ng Sealing Details
Para sa tongue-and-groove ng rock wool sandwich panel, ginagamit ang foamed polyurethane na may density na ≥30kg/m³ para sa filling at sealing. Ang materyal na ito, na may mga katangian ng plasticity, airtightness, high strength, at non-water absorption, ay naglilikha ng highly efficient sealing environment sa parehong dulo ng sandwich panel (na may thermal conductivity na ≤0.024W/(m·K)), na nagbubawas ng heat loss sa joints, sinisiguro ang thermal insulation performance ng cabin sa alpine environment, at naglalayong matatag ang operasyon ng prefabricated cabin substation sa ekstremong klima.
Pag-install ng Heating Cable
Kapag ang electric current ay dumaan sa heating cable, ang electrical resistance nito ay nababago sa init, na nagpapainit ng paligid. Para sa prefabricated substation cabins sa mga rehiyon ng alpine, pinili ang heating cables na may power rating na 20–30W/m. Ang antas ng lakas na ito ay nagbibigay ng sapat na output ng init upang panatilihin ang internal temperature sa ligtas na range ng operasyon para sa mga kagamitan sa kuryente.
Bago ang pag-install, ginagawa ang detalyadong thermal assessment gamit ang Fourier's Law of Heat Conduction upang kalkulahin ang heating requirements para sa mga critical components at pipelines. Ang mathematical formula ay nasa ibaba:
Sa heat conduction calculations:
Para sa pag-install ng heating cable:
Fixing: Gumamit ng high-strength clamps (halimbawa, stainless steel clips, plastic straps) upang tiyakin ang cables sa surfaces/pipelines ng kagamitan, na may clamp spacing ≤ 30 cm upang iwasan ang displacement at tiyakin ang stable na heat transfer.
Layout Density: Ayusin ang cables sa 10 cm intervals sa trenches at sa mga critical equipment upang magbigay ng sapat na init at iwasan ang pagyelo.
Temperature Control: Gumamit ng K-type thermocouples upang monitorin ang operasyon ng cable sa real-time. Pairin ito ng PID (proportional-integral-derivative) algorithms upang auto-adjust ang power output, at panatilihin ang temperatura sa required ranges. Ang PID formula ay ipinapakita sa Equation (2).
Pag-ayos ng Ventilation Device
Sa mga rehiyon ng alpine, ang ekstremong mababang temperatura sa taglamig ay maaaring makaapekto sa mga kagamitan ng substation (halimbawa, transformers, switchgear) at sa kabuuang estabilidad. Kaya naman, ininstall ang 4 axial fans (1.5 kW, (2000 m3/h) sa side walls upang tiyakin ang uniform na air flow at iwasan ang pagtubo ng condensation.
Para sa prefabricated cabin substations, ginagamit ang "top intake, bottom exhaust" ventilation design. Ang ratio ng intake at exhaust outlets ay 1:1.5 upang tiyakin ang sapat na air changes. Ang insulated ducts (50 mm rock wool, 0.035 W/(m·K) thermal conductivity) na may 0.5 mm aluminum foil wrapping ay nagbawas ng heat loss at panatilihin ang matatag na indoor temperatures.
Dual-Power Supply
Upang mag-adjust sa klima ng alpine, ginagamit ang dalawang S13-M-100/10 oil-immersed transformers (100 MVA, 10/0.4 kV) bilang main transformers. Ito ay konektado sa independent power sources, at gumagana sila in parallel (50% load rate under standard conditions) upang bawasan ang losses at palawakin ang serbisyo. Ang SCADA system ay nag-monitor at nag-balance ng loads sa real-time.
Sa mga emergency (halimbawa, ang isa sa mga transformer ay nabigo), ang ATS switch ay nagpapatuloy ng power transfer sa loob ng 0.1 s, na sinisiguro ang seamless load takeover at matatag na supply ng kuryente. Ayon sa GB 50052-2009, ang dalawang DKSC-100/10 reactors (100 A, 6% reactance) ay nag-limit ng short-circuit current sa ≤ 20 kA, na nag-iwas sa overvoltage damage.
Kasimpulan
Ang ekstremong kondisyon ng mga rehiyon ng alpine (mababang temperatura, hangin, niyebe) ay nangangailangan ng mas mataas na pamantayan para sa operasyon at pagmamanage ng prefabricated cabin substation. Ang disenyo at konstruksyon ay dapat kumakatawan sa suitable na insulation, heating, moisture-proof measures, at wind-snow-resistant equipment.
Ang mga future advancements sa teknolohiya at praktika ay magpapalakas pa ng mga substation na ito. Ang intelligent monitoring at dispatching systems ay magpapalakas ng remote management at adaptability sa ekstremong klima, na sinisiguro ang matatag at maaswang supply ng kuryente.
