Изследване и приложение на предварително изработена обвивка за високонапрегови секции в електроподстанции
Икономическото развитие изисква по-висока ефективност в строителството на подстанции, което води до развитието на технологията за предварително изработени кабинни подстанции. С модуларен дизайн, опътване, пробна експлоатация и предварително изработване са завършени в завод, като на местоположението е необходима само "кубче-за-кубче" монтаж. Например, при 10kV предварително изработена високонапредна стая: оборудването и кабината са инсталирани в завода, а работата на местоположението е ограничена до монтажа на шинопровод и кабина. Входящите линии на главния трансформатор се свързват чрез стенни изходни отвори, а изходящите линии излизат през кабелния слой под кабината, което значително намалява цикъла на строителството и разходите.
Традиционните високонапредни станции използват конструкции от утеглен бетон, които изискват многослойно бетониране, което отнема до 6 месеца от гражданските работи до инсталацията – не удовлетворява нуждите на строителството на мрежата. Високите материали и трудови разходи увеличават общите разходи. Освен това, техният единичен дизайн липсва от функции за защита от прах, термална изолация и контрол на околната среда. Високите температури ускоряват стареенето на изолацията на оборудването, докато влажността в изолационните части може да причини електрически откази.
За решаване на тези проблеми, настоящата работа предлага структура на предварително изработена високонапредна стая. Предварителното изработване и пробната експлоатация в завода позволяват бърз монтаж на местоположението, интегриран с контрол на околната среда и мониторинг на оборудването. Съставена от единици на високонапредни шкафчета, единици на кабелни шахти и други, тя оптимизира използването на пространството и облекчава поддръжката на оборудването.
1.Основни технически принципи и функции на структурните модули
1.1Предварително изработена кабинна единица
Като най-малка единица за монтаж, тя интегрира предварителна инсталация на оборудването. Фабрично произведени комутационни и панели за управление са инсталирани, отпробвани и предварително събрани в кабината, след което се демонтират за транспортиране. Размерът им е така, че да се поберат в прицепи, единиците се събират модулно на местоположението: свързване на шкафчета, свързване на шинопровод и силови шинопровод, и свързване на кабини, за да се формира високонапредната стая.
1.2 Единици на високонапредни и кабелни шахти
1.3 Коммуникационна и контролна панелна единица
Замества средните комутационни с панели за управление, за да събира данни от основното оборудване, които се предават чрез кабелната шахта до контролната стая за дистанционен мониторинг.
1.4 Единици с врати
Затварят краищата на високонапредната стая с огнебезопасни врати. Двуслойни (Фиг. 2) за блокиране на прах, вратите използват леки панели GRP-полиуретан с неръждаеми ръбове за продължителна издръжливост.
1.5 Предварително изработена кабинна единица: рамна структура и дизайна за носящо способност
Предварително изработената кабинна единица се състои от рама, вертикални стойки и стени. Рамата е решетчат тип структура, сварена от H-профилна стомана чрез резна сварка, носеща собствената тежест на кабината и вътрешното оборудване (комутационни, панели за управление и др.). Сталината рама служи също като вградена основа за инсталацията на оборудването, с комутационни и панели, които се монтират директно върху нея за стабилна носяща способност.
1.6 Вертикални стойки: механично усилване и горен опора
Вертикалните стойки са разположени въдър споявочните ръбове на кабинната единица, с 4 стойки всяка с 4 на предната и задната страна на комутационните на споявочната повърхност, общо 8. Изработени от четириъгълни стоманени тръби, те са вертикално сварени между долната и горната стоманена рама на кабината, усилени от диагонални подпори, за да се засили механичната сила. Освен за засилване на общата жесткост на високонапредната стая, стойките предоставят надеждна подpora за горната предварително изработена контролна стая, гарантирайки ефективна передача на натоварването.
1.7 Система на стените: термална изолация, водонепроницаемост и структурно усилване
Стените на кабината са двуслойни композитни структури (вътрешна + външна стена), състоящи се от клип-типа композитни стоманени плочи, напълнени с термални изолационни материали.
Плочите се фиксират с болтове от вътрешната страна след спояване, с краищата сварени към рамата. Прекръстният свръзка значително засилва способността на стените да противодействат на деформация, осигурявайки както термална изолация, така и структурна стабилност, за да се противодейства на външни сили.
1.8 Модул за защита от малки животни
Интегрира карта-държател (съдържащ бариера за блокиране на вредители при отваряне) и фиксиращи точки на стените/ъглите за лепливи капани, формирайки двойна защита срещу малки животни.
1.9 Модул за контрол на температурата и влажността
Обединява автоматичен термостат, индустриален нагревател (за дълготрайна стабилност при ниски температури) и децентрализирана климатична система. Реалните данни активират умното включване/изключване на нагреване/охлаждане, за да се поддържат стабилни условия в кабината.
1.10 Децентрализирана климатична система
Използва високомощен индустриален климатизатор + канална система, монтирана отгоре. Хладният въздух се спуска до дъното, създавайки конвекция за равномерно разпределение на температурата, предотвратявайки локално прекомерно затопляне, за да се защити оборудването.
1.11 Модул за патрулния робот
Следва каналите на комутационните, роботите (с убираеми детектори) се автопозиционират чрез навигация. Провежда 360° инспекции (AI разпознаване, ИК температура, частичен разряд), изпращайки реални данни за диагностика на скрити опасности – заменя ръчните проверки.
1.12 Модул за осветление
Двуфункционален: интегрирани LED канални лампи (за поддръжка) + аварийни лампи, питащи се от UPS (кръстосано инсталирани, с предупреждения) за резервна видимост при прекъсване, осигурявайки безопасна видимост.
1.13 Входове/изходи за въздух
Горни входове + донни изходи формират конвекция. Трубообразни (Фиг. 5) с наведени навън отвори (предварително филтрирани от песъчен мрежи), лабиринтни канали (за забавяне на въздуха, задържане на боклука) и високозащитни филтри – балансира вентилацията и контрола на праха.
1.14 Дизайн на кръговата заземяваща шина
Кръговата заземяваща шина, направена от гальванизирана плоска стомана, е открито разположена по стените на високонапредната стая. Тя свързва заземяването на основното оборудване, защитно заземяване и заземяване за поддръжка, с достатъчно ръчни заземяващи терминали, за да удовлетвори изискванията за "пети-предпази" и да осигури безопасно заземяване при поддръжка. Четири меки медни жици, изведени от шината, минават през пода на кабината, за да създадат надежди връзки с главната заземяваща мрежа, установявайки глобална заземяваща система.
2 Анализ на ключовите технологии
Предварително изработените кабинни високонапредни станции постигат бързо строителство на подстанции, оптимизация на околната среда и безопасна експлоатация чрез три ключови технологии, подкрепящи стабилна операция на 10kV комутационни:
2.1 Концентрирана конфигурация на кабелния слой
По време на гражданските строителни работи, се изграждат само основата на високонапредната стая и кабелния слой, с предварително изработени кабини, които се събират директно върху кабелния слой при пристигане. Добавени са специализирани стълби (двустранно конфигурирани с FRP дъждовни покриви), с дренажни колодези в долната част, свързани с помпи за отвод на дъждовната вода. Това отговаря на стандартите за пожарна евакуация и облекчава достъпа на операторите до кабелния слой.
2.2 Фабрично предварително изработване и събор
Предварително изработените кабинни единици се конфигурират и предварително събират в завода в съответствие с изискванията за електрооборудване, след което се демонтират за бърз събор на местоположението. Фабричната инсталация избягва качествени проблеми на местоположението, причинени от околната среда или персонала, позволявайки "кабинно-шкафче интегрирана" доставка, за да се намали строителната работа, да се адаптира към сложни терени и да се предлагат значителни преимущества по време и разходи.
2.3 Оптимизирана двуслойна структура
Предварително изработена контролна стая може да бъде изградена върху високонапредната стая. Двуслойният дизайн преобразува избрани позиции на комутационни в вторични кабелни шахти, позволявайки кабелите да минават до горната контролна стая, подобрявайки използването на пространството и намалявайки дължината на кабелите. Четириъгълни стоманени вертикални стойки с диагонални подпори засилват механичната сила, поддържайки и двуслойната конструкция, и пътеките за патрулния робот за повторно използване на пространството.
3 Технически предимства
3.1 Интеграция на многфункционални модули
Интеграцията на модули за защита от малки животни, контрол на температурата и влажността, и патрулния робот дава на високонапредната стая способности за защита от прах, термална изолация, регулиране на околната среда и мониторинг на оборудването, създавайки "интелигентен носител" за електрооборудването.
3.2 Полноценна жизнен цикълна околната среда
Автоматичният контрол на температурата и влажността и децентрализираната климатична система поддържат стабилни условия в кабината, подобрявайки надеждността на оборудването и удобството при експлоатация, предотвратявайки стареене на изолацията и рискове от късо застраховане от високи температури.
4 Приложен случай
Под плана за пилотно приложение на нови технологии на Южната китайска електроенергийна мрежа през 2018 г., бюро по електроенергийно снабдяване на Шуншан използва предварително изработена технология в 110kV подстанция Тонгфу, завършвайки строителството (включително граждански работи, инсталация и пробна експлоатация) в рамките на 6 месеца – решавайки традиционните проблеми с графиката. Разходите за строителни материали намаляват с 25%. 10kV предварително изработената високонапредна стая разполага с надеждна структура, рационална конфигурация на оборудването и перфектни системи за околната среда, постигайки органична интеграция на електрооборудването и кабините за дългосрочно стабилно функциониране.
След влизането в експлоатация, намалени рискове за оборудването, оптимизирана околната среда и подобрена надеждност на електроенергийното снабдяване намаляват разходите за спешни ремонти, осигуряват снабдяване на 10kV питащи линии и доставят значителни икономически и социални ползи.
5 Заключение
Целта на настоящата работа е да се справи с "дългия период на строителството, лошата околната среда и слабата интелигентна експлоатация и поддръжка" на традиционните високонапредни станции, предложени предварително изработени кабинни решения: фабрично отпробване на кабината и оборудването, последвано от бърз събор на местоположението след демонтиране и транспортиране. Системата за клип-типа изолация на кабината, разположение на кабелите в шахти и интеграция на многфункционални модули позволяват ефективно строителство и оптимизация на околната среда.
Тази структура поддържа безопасността на оборудването през целия жизнен цикъл, опростява експлоатацията и поддръжката и предлага широки възможности за популяризация, предлагайки иновативен път за строителството на интелигентни подстанции.
