Penelitian dan Penerapan Struktur Enklaf Pracetak untuk Kompartemen Tegangan Tinggi di Gardu Induk
Pembangunan ekonomi menuntut efisiensi yang lebih tinggi dalam pembangunan gardu induk, yang mengarah pada teknologi gardu induk kabin prefabricated. Dengan desain moduler, kabel peralatan, komisioning, dan prefabricasi diselesaikan di pabrik, hanya memerlukan "penggabungan blok bangunan" di tempat. Sebagai contoh, ruang tegangan tinggi 10kV prefabricated: peralatan dan kabin dipasang di pabrik, dengan pekerjaan di tempat terbatas pada penggabungan busbar dan kabin. Sambungan masuk trafo utama melalui bushing dinding, dan sambungan keluar melalui lapisan kabel bawah kabin, secara signifikan mempersingkat siklus konstruksi dan mengurangi biaya.
Ruang tegangan tinggi gardu induk tradisional menggunakan struktur beton bertulang, memerlukan pengecoran beton bertahap yang membutuhkan waktu hingga 6 bulan dari pekerjaan sipil hingga instalasi—tidak memenuhi kebutuhan konstruksi jaringan. Biaya material dan tenaga kerja yang tinggi juga meningkatkan total biaya. Selain itu, struktur tunggalnya kurang memiliki fungsi anti debu, isolasi termal, dan kontrol lingkungan. Suhu tinggi mempercepat penuaan isolasi peralatan, sementara kelembaban pada bagian isolasi dapat menyebabkan gangguan listrik.
Untuk mengatasi masalah-masalah ini, makalah ini mengusulkan struktur ruang tegangan tinggi prefabricated. Prefabricasi dan debugging di pabrik memungkinkan penggabungan cepat di tempat, terintegrasi dengan kontrol lingkungan dan pemantauan peralatan. Terdiri dari unit kabinet tegangan tinggi, unit saluran kabel, dll., hal ini mengoptimalkan penggunaan ruang dan memfasilitasi pemeliharaan peralatan.
1.Prinsip Teknis Inti dan Fungsi Modul Struktural
1.1Unit Kabin Prefabricated
Sebagai unit perakitan minimum, ia mengintegrasikan pra-instalasi peralatan. Peralatan switching dan panel kontrol yang diproduksi di pabrik dipasang, dikomisioning, dan diprefabrikasi di kabin, kemudian dibongkar untuk transportasi. Didesain sesuai ukuran trailer, unit-unit ini dirakit modular di tempat: menyambung kabinet, menghubungkan busbar dan busbar daya, serta menggabungkan kabin untuk membentuk ruang tegangan tinggi.
1.2 Unit Tegangan Tinggi & Saluran Kabel
1.3 Unit Panel Komunikasi & Kontrol
Menggantikan switchgear tengah dengan panel kontrol untuk mengumpulkan data peralatan primer, mengirimkannya melalui saluran kabel ke ruang kontrol untuk pemantauan jarak jauh.
1.4 Unit dengan Pintu
Menutup ujung ruang tegangan tinggi dengan pintu jalur evakuasi. Dua kali disegel (Gambar. 2) untuk mencegah debu, pintu menggunakan panel GRP-polietilen dengan tepi baja nirkarat untuk ketahanan.
1.5 Unit Kabin Prefabricated: Struktur Rangka dan Desain Penahan Beban
Unit kabin prefabricated terdiri dari rangka, tiang vertikal, dan dinding. Rangka adalah struktur grid yang digabungkan oleh baja H melalui las celah, menahan berat kabin sendiri dan peralatan internal (switchgear, panel kontrol, dll.). Rangka baja juga berfungsi sebagai fondasi tertanam untuk instalasi peralatan, dengan switchgear dan panel dipasang langsung di atasnya untuk penahanan beban yang stabil.
1.6 Tiang Vertikal: Penguatan Mekanis dan Dukungan Atas
Tiang vertikal ditempatkan sepanjang tepi penyambungan unit kabin, dengan 4 tiang masing-masing di depan dan belakang switchgear pada permukaan penyambungan, total 8. Terbuat dari tabung baja persegi, mereka dilas vertikal antara rangka baja bawah dan atas kabin, diperkuat oleh bracing diagonal untuk meningkatkan kekuatan mekanis. Selain memperkuat rigiditas keseluruhan ruang tegangan tinggi, tiang memberikan dukungan yang andal untuk ruang kontrol prefabricated atas, memastikan transfer beban yang efektif.
1.7 Sistem Dinding: Isolasi Termal, Waterproof, dan Penguatan Struktural
Dinding kabin adalah struktur komposit dua lapis (dalam + luar), terdiri dari pelat baja komposit snap-type yang diisi dengan bahan isolasi termal.
Pelat dipasang dengan baut di sisi dalam setelah penyambungan, dengan ujungnya dilas ke rangka. Koneksi silang secara signifikan meningkatkan kemampuan anti-deformasi dinding, memastikan isolasi termal dan stabilitas struktural untuk menahan gaya eksternal.
1.8 Modul Anti-Hewan Kecil
Mengintegrasikan slot kartu pintu (menyimpan baffle untuk mencegah hama saat dibuka) dan titik tetap dinding/pojok untuk perangkap lengket, membentuk perlindungan ganda terhadap hewan kecil.
1.9 Modul Kontrol Suhu & Kelembaban
Menggabungkan termostat otomatis, pemanas industri (untuk stabilitas suhu rendah jangka panjang), dan AC terdesentralisasi. Data real-time menggerakkan on/off cerdas pemanasan/pendinginan untuk mempertahankan kondisi kabin yang stabil.
1.10 Sistem Pendingin Udara Terdesentralisasi
Menggunakan unit AC industri daya tinggi + saluran atas. Udara dingin turun ke bawah, menciptakan konveksi untuk distribusi suhu yang merata, mencegah overheating lokal untuk melindungi peralatan.
1.11 Modul Robot Patroli
Melacak sepanjang saluran switchgear; robot (dengan detektor yang dapat ditarik) secara otomatis menempatkan posisi melalui navigasi. Melakukan inspeksi 360° (pengenalan AI, suhu IR, discharge parsial), mengirim data real-time untuk diagnosis bahaya tersembunyi—menggantikan pemeriksaan manual.
1.12 Modul Pencahayaan
Dual-mode: Lampu LED saluran tertanam (untuk pemeliharaan) + lampu darurat yang ditenagai UPS (terpasang silang, dengan peringatan) untuk cadangan selama pemadaman, memastikan visibilitas aman.
1.13 Inlet/Outlet Udara
Inlet atas + outlet bawah membentuk konveksi. Bentuk batang (Gambar. 5) dengan ventilasi eksternal menghadap ke bawah (prafilter oleh jaring pasir), saluran labirin (untuk melambatkan udara, menangkap puing), dan filter perlindungan tinggi—menyeimbangkan ventilasi dan kontrol debu.
1.14 Desain Busbar Grounding Berbentuk Cincin
Busbar grounding berbentuk cincin, terbuat dari plat baja galvanis hot-dip, diletakkan terbuka sepanjang dinding ruang tegangan tinggi. Ini menghubungkan grounding peralatan primer, grounding proteksi, dan grounding pemeliharaan, dengan terminal grounding manual yang cukup untuk memenuhi persyaratan "lima pencegahan" dan memastikan grounding pemeliharaan yang aman. Empat kawat tembaga lunak 引出 (dilewatkan) dari busbar melalui lantai kabin untuk membentuk koneksi yang andal dengan jaringan grounding utama, membentuk sistem grounding global.
2 Analisis Teknologi Kunci
Ruang tegangan tinggi jenis kabin prefabricated mencapai konstruksi gardu induk yang cepat, optimasi lingkungan, dan operasi yang aman melalui tiga teknologi inti, mendukung operasi stabil switchgear 10kV:
2.1 Tata Letak Padat Lapisan Kabel
Selama konstruksi sipil, hanya pondasi ruang tegangan tinggi dan lapisan kabel yang dibangun, dengan kabin prefabricated langsung dirakit di atas lapisan kabel setelah tiba. Tangga khusus (dikonfigurasi bilateral dengan atap hujan FRP) ditambahkan, dengan sumur drainase di bagian bawah yang terhubung ke sumur pompa untuk pembuangan air hujan. Ini memenuhi standar evakuasi kebakaran dan memudahkan akses operator ke lapisan kabel.
2.2 Prefabricasi dan Perakitan di Pabrik
Unit kabin prefabricated dikonfigurasi dan diprefabrikasi di pabrik berdasarkan persyaratan peralatan listrik, kemudian dibongkar untuk perakitan cepat di tempat. Instalasi di pabrik menghindari masalah kualitas di tempat akibat faktor lingkungan atau personel, memungkinkan "pengiriman terintegrasi kabin-kabinet" untuk mengurangi beban konstruksi, beradaptasi dengan medan kompleks, dan menawarkan keunggulan signifikan dalam waktu dan biaya.
2.3 Struktur Dua Lapis Optimalisasi Ruang
Ruang kontrol prefabricated dapat dibangun di atas ruang tegangan tinggi. Desain dua lapis mengubah posisi switchgear tertentu menjadi poros kabel sekunder, memungkinkan kabel melewati ke ruang kontrol atas, meningkatkan penggunaan ruang dan mengurangi panjang kabel. Tiang vertikal tabung baja persegi dengan bracing diagonal meningkatkan kekuatan mekanis, mendukung kedua lapisan dan trek robot patroli untuk penggunaan ulang ruang.
3 Keunggulan Teknis
3.1 Integrasi Modul Multi-Fungsi
Integrasi modul anti-hewan kecil, kontrol suhu-kelembaban, dan robot patroli memberikan ruang tegangan tinggi dengan kemampuan anti-debu, isolasi termal, regulasi lingkungan, dan pemantauan peralatan, menciptakan "carrier cerdas" untuk peralatan listrik.
3.2 Jaminan Lingkungan Sepanjang Siklus Hidup
Kontrol suhu-kelembaban otomatis dan pendingin udara terdesentralisasi mempertahankan kondisi kabin yang stabil, meningkatkan keandalan peralatan dan kenyamanan operasi sambil mencegah penuaan isolasi dan risiko short circuit akibat suhu tinggi.
4 Kasus Aplikasi
Dalam Rencana Aplikasi Pilot Teknologi Baru 2018 China Southern Power Grid, Biro Pasokan Listrik Zhongshan menerapkan teknologi prefabricated di Gardu Induk 110kV Tongfu, menyelesaikan konstruksi (termasuk pekerjaan sipil, instalasi, dan komisioning) dalam 6 bulan—menyelesaikan masalah jadwal tradisional. Biaya bahan konstruksi berkurang sebesar 25%. Ruang tegangan tinggi 10kV prefabricated memiliki struktur yang andal, tata letak peralatan yang rasional, dan sistem lingkungan yang sempurna, mencapai integrasi organik peralatan listrik dan kabin untuk operasi stabil jangka panjang.
Setelah operasi, penurunan bahaya peralatan, optimalisasi lingkungan, dan peningkatan keandalan pasokan listrik mengurangi biaya perbaikan darurat, memastikan pasokan beban feeder 10kV, dan memberikan manfaat ekonomi dan sosial yang signifikan.
5 Kesimpulan
Bertujuan untuk mengatasi "periode konstruksi yang panjang, lingkungan yang buruk, dan O&M cerdas yang lemah" dari ruang tegangan tinggi beton bertulang tradisional, makalah ini mengusulkan solusi jenis kabin prefabricated: debugging kabin dan peralatan di pabrik, diikuti oleh perakitan "blok bangunan" di tempat setelah transportasi disassembly. Kabin isolasi snap-fit, tata letak saluran kabel, dan integrasi multi-modul memungkinkan konstruksi yang efisien dan optimasi lingkungan.
Struktur ini mendukung keamanan peralatan sepanjang siklus hidup, menyederhanakan O&M, dan menawarkan nilai promosi yang luas, memberikan jalur inovatif untuk konstruksi gardu induk cerdas.
