Analisis Operasi Substesyen Kawasan Prafabrikasi dalam Aplikasi Iklim Sangat Sejuk
Di bawah kepelbagaian iklim global, pembinaan tenaga di kawasan pergunungan menghadapi cabaran teknikal dan alam sekitar. Iklim ekstrem, geologi yang kompleks, dan suhu rendah jangka panjang musim sejuk, bersama-sama dengan ais, salji, dan ribut, memberi tekanan kepada kestabilan peralatan elektrik dan pembinaan kemudahan tenaga (jadual, kos, penyelenggaraan). Substansi on-site tradisional, dengan pembinaan yang panjang dan adaptabiliti yang lemah, tidak dapat memenuhi keperluan tenaga yang cepat dan stabil di kawasan pergunungan.
Substansi kabin pra-fabrikasi, sebagai set-up modular, pra-fabrikasi kilang yang mengintegrasikan peralatan utama (pemutus litar tegangan tinggi, transformator, sistem kawalan), membolehkan pengumpulan on-site yang cepat selepas pengangkutan. Mereka mengurangkan kebergantungan alam sekitar, menunjukkan nilai unik dalam kawasan pergunungan yang keras dan bermasa sempit. Penyelidikan ini bertujuan untuk meningkatkan peningkatan sistem tenaga pergunungan dan pembangunan tenaga global dalam persekitaran serupa.
Tinjauan Projek
Projek ini terletak di kawasan pergunungan di barat daya China: - 8°C purata suhu tahunan, - 30°C suhu rendah musim sejuk, lebih dari 5 bulan salji-ais, beku tanah lebih dari 1m. Pada ketinggian 3600m, ia merangkumi 6000m2(1200m2) luas bangunan, dengan ¥55 juta pelaburan keseluruhan (¥33 juta untuk peralatan, ¥22 juta untuk pembinaan).
Ia mempunyai 2×120MVA transformator utama (memenuhi beban tinggi musim sejuk), 8×10kV panel distribusi (untuk pemindahan tenaga), dan 3km kabel anti-asap, anti-beku (sesuai untuk cuaca sejuk). Dengan siklus reka bentuk-pembinaan 8 bulan, ia bertujuan untuk memastikan tenaga yang stabil dan boleh dipercayai di bawah keadaan ekstrem.
Pemasangan Lapisan Tanah Anti-Beku
Kebekuan tanah dan siklus beku-cair di kawasan pergunungan berisiko membekukan tanah, mengancam asas substansi dan kabin. Untuk mengatasi masalah ini, GCL (konduktiviti haba < 0.5W(m·K), insulasi yang baik) digunakan. Lapisan 0.8m tebal mencegah penggelembungan beku.
Untuk cuaca sejuk ekstrem: pertama, ekskavator CAT 336E mengeluarkan topsoil yang beku/tercemar. Kemudian, kerikil 5–20mm menggantikannya (300mm tebal) untuk meningkatkan kapasiti beban dan pengairan. Diikuti oleh lapisan GCL berganda 400mm tebal (≥200mm lap, diperiksa untuk jurang). Lapisan perlindungan kerikil 5–15mm tebal 100mm ditambah di atasnya untuk melindungi GCL semasa penggunaan. Semasa pembinaan, lapisan ini diguling dalam bahagian 200mm tebal, dengan ≥6 laluan. Standard kualiti terdapat dalam Jadual 1
Titik Utama Pembinaan Lapisan Tanah Anti-Beku
Semasa pembinaan lapisan tanah anti-beku untuk substansi kabin pra-fabrikasi di kawasan pergunungan, aspek penting berikut perlu dikawal dengan ketat:
Reka Bentuk Insulasi Haba Struktur Kabin
Di bawah iklim sejuk yang teruk di kawasan pergunungan, suhu di dalam kabin mungkin turun hingga di bawah -30°C, memberi cabaran yang teruk kepada operasi stabil peralatan di substansi. Oleh itu, diperlukan reka bentuk insulasi haba yang sistematik untuk mengekalkan persekitaran dalaman kabin yang stabil:
Titik Utama Pembinaan Lapisan Tanah Anti-Beku
Semasa pembinaan lapisan tanah anti-beku untuk substansi kabin pra-fabrikasi di kawasan pergunungan, aspek penting berikut perlu dikawal dengan ketat:
Reka Bentuk Insulasi Haba Struktur Kabin
Di bawah iklim sejuk yang teruk di kawasan pergunungan, suhu di dalam kabin mungkin turun hingga di bawah -30°C, memberi cabaran yang teruk kepada operasi stabil peralatan di substansi. Oleh itu, diperlukan reka bentuk insulasi haba yang sistematik untuk mengekalkan persekitaran dalaman kabin yang stabil:
(1) Pilihan dan Struktur Bahan Insulasi Haba
(2) Pengeoptimuman Proses Pemasangan
Teknologi gantung kering tanpa purlin diterapkan untuk menghubungkan panel dinding luar FC, panel wol batu, dan rangka besi segi empat. Penggantung dan pemegang khas digunakan untuk menggabungkan lapisan insulasi dengan rangka struktur. Langkah ini mewujudkan kelangsungan tanpa jarak lapisan insulasi, mengelakkan kesan jambatan haba (kehilangan haba melalui bahagian penghantar haba seperti rangka logam), dan meningkatkan kecekapan insulasi haba secara keseluruhan.
(3) Perlakuan Detail Penutupan
Untuk lidah dan alur panel sandwich wol batu, poliuretan berbusa dengan ketumpatan ≥30kg/m³ digunakan untuk pengisian dan penutupan. Dengan ciri-ciri plastis, kedap udara, kekuatan tinggi, dan tidak menyerap air, bahan ini membentuk persekitaran penutupan yang sangat efisien di kedua-dua hujung panel sandwich (dengan konduktiviti haba ≤0.024W/(m·K)), mengurangkan kehilangan haba di sambungan dengan banyak, memastikan prestasi insulasi kabin dalam persekitaran pergunungan, dan meletakkan asas yang kukuh untuk operasi yang boleh dipercayai substansi kabin pra-fabrikasi dalam iklim ekstrem.
Pemasangan Kabel Pemanas
Apabila arus elektrik melalui kabel pemanas, rintangan elektriknya ditukar menjadi haba, dengan demikian menghangatkan persekitaran sekeliling. Untuk kabin substansi pra-fabrikasi di kawasan pergunungan, kabel pemanas dengan kuasa 20–30W/m dipilih. Tahap kuasa ini memastikan output haba yang mencukupi untuk mengekalkan suhu dalaman dalam julat operasi yang selamat untuk peralatan elektrik.
Sebelum pemasangan, penilaian haba mendalam dilakukan menggunakan Hukum Fourier tentang Penghantaran Haba untuk mengira keperluan pemanasan untuk komponen dan paip penting. Formula matematik adalah seperti berikut:
Dalam pengiraan penghantaran haba:
Untuk pemasangan kabel pemanas:
Pembenaman: Gunakan klep kekuatan tinggi (contohnya, klip stainless steel, tali plastik) untuk membenam kabel ke permukaan peralatan/paip, dengan jarak klep ≤ 30 cm untuk mencegah perpindahan dan memastikan penghantaran haba yang stabil.
Kepadatan Tata Letak: Susun kabel dengan selang 10 cm di parit dan pada peralatan penting untuk memberikan haba yang mencukupi dan mencegah pembekuan.
Kawalan Suhu: Gunakan termokopel jenis K untuk memantau operasi kabel secara real-time. Pasangkan dengan algoritma PID (proporsional-integral-diferensial) untuk menyesuaikan keluaran kuasa secara automatik, mengekalkan suhu dalam julat yang diperlukan. Formula PID ditunjukkan dalam Persamaan (2).
Susunan Peranti Ventilasi
Di kawasan pergunungan, suhu musim sejuk yang sangat rendah boleh mempengaruhi peralatan substansi (misalnya, transformator, peralatan pemutus litar) dan kestabilan secara keseluruhan. Oleh itu, 4 kipas aksial (1.5 kW, (2000 m3/h) dipasang secara simetri di dinding sisi untuk memastikan aliran udara yang seragam dan mencegah kondensasi.
Untuk substansi kabin pra-fabrikasi, reka bentuk ventilasi "masuk atas, keluar bawah" digunakan. Nisbah kawasan masuk ke keluar adalah 1:1.5 untuk memastikan pertukaran udara yang mencukupi. Saluran insulasi (50 mm wol batu, 0.035 W/(m·K) konduktiviti haba) dengan pembalutan foil aluminium 0.5 mm mengurangkan kehilangan haba dan mengekalkan suhu dalaman yang stabil.
Bekalan Dua Kuasa
Untuk menyesuaikan dengan iklim pergunungan, dua transformator minyak S13 - M - 100/10 (100 MVA, 10/0.4 kV) digunakan sebagai transformator utama. Terhubung ke sumber kuasa yang bebas, mereka beroperasi secara selari ( kadar beban 50% dalam keadaan standard) untuk mengurangkan kehilangan dan memanjangkan jangka hidup. Sistem SCADA memantau dan menyeimbangkan beban secara real-time.
Dalam kecemasan (misalnya, satu transformator gagal), switch ATS menyelesaikan pemindahan kuasa dalam 0.1 s, memastikan pengambilalihan beban yang lancar dan bekalan tenaga yang stabil. Berdasarkan GB 50052 - 2009, dua reaktor DKSC - 100/10 (100 A, 6% reaktans) membatasi arus pendek ke ≤ 20 kA, mencegah kerosakan overvoltase.
Kesimpulan
Keadaan ekstrem di kawasan pergunungan (suhu rendah, angin, salji) memerlukan standard yang lebih tinggi untuk operasi dan penyelenggaraan substansi kabin pra-fabrikasi. Reka bentuk dan pembinaan harus termasuk insulasi, pemanasan, langkah-langkah anti-kebasahan, dan peralatan tahan angin-salji yang sesuai.
Penambahbaikan teknologi dan amalan masa depan akan lebih mengoptimumkan substansi ini. Sistem pemantauan dan penghantaran pintar akan meningkatkan pengurusan jarak jauh dan adaptabiliti terhadap iklim ekstrem, memastikan bekalan tenaga yang stabil dan selamat.
