Ricerca e Applicazione della Struttura di Involucro Prefabbricata per Compartimenti ad Alta Tensione nelle Sottostazioni
La crescita economica richiede maggiore efficienza nella costruzione delle stazioni elettriche, dando vita alla tecnologia delle stazioni elettriche in cabine prefabbricate. Con un design modulare, la caviatura, il collaudo e la prefabbricazione dell'attrezzatura vengono completati in fabbrica, richiedendo solo l'assemblaggio "a blocchi" sul sito. Prendiamo ad esempio la stanza ad alta tensione prefabbricata da 10kV: l'attrezzatura e la cabina vengono installate in fabbrica, con i lavori in loco limitati all'assemblaggio della barra di raccordo e della cabina. La linea d'ingresso del trasformatore principale si collega tramite guaine murarie, mentre le linee di uscita escono attraverso il livello dei cavi sottocabina, riducendo significativamente il ciclo di costruzione e i costi.
Le stanze ad alta tensione tradizionali utilizzano strutture in calcestruzzo armato, richiedendo colate di calcestruzzo stratificate che impiegano fino a 6 mesi dal lavoro civile all'installazione, non riuscendo a soddisfare le esigenze di costruzione della rete. I costi elevati di materiali e manodopera aumentano anche il costo totale. Inoltre, la loro struttura singola manca di funzioni antipolvere, isolamento termico e controllo ambientale. Le alte temperature accelerano l'invecchiamento dell'isolamento dell'attrezzatura, mentre l'umidità nelle parti isolate può causare guasti elettrici.
Per risolvere questi problemi, questo articolo propone una struttura di stanza ad alta tensione prefabbricata. La prefabbricazione e il collaudo in fabbrica consentono un assemblaggio rapido in loco, integrando controllo ambientale e monitoraggio dell'attrezzatura. Composta da unità di armadi ad alta tensione, unità di pozzo dei cavi, ecc., ottimizza l'utilizzo dello spazio e facilita la manutenzione dell'attrezzatura.
1.Principi e funzioni tecnici fondamentali dei moduli strutturali
1.1Unità di cabina prefabbricata
Come minima unità di assemblaggio, integra l'installazione preliminare dell'attrezzatura. Gli armadi elettrici e i pannelli di controllo prodotti in fabbrica vengono installati, collaudati e pre-assemblati nella cabina, poi smontati per il trasporto. Dimensionati per adattarsi ai rimorchi, le unità vengono assemblate modularmente in loco: saldando gli armadi, collegando le barre di raccordo e le barre di alimentazione, e unendo le cabine per formare la stanza ad alta tensione.
1.2 Unità ad alta tensione e pozzo dei cavi
1.3 Unità di comunicazione e pannello di controllo
Sostituisce gli armadi centrali con pannelli di controllo per raccogliere i dati dell'attrezzatura primaria, trasmessi tramite il pozzo dei cavi al locale di controllo per il monitoraggio remoto.
1.4 Unità con porte
Sigilla le estremità della stanza ad alta tensione con porte antincendio. Doppio sigillo (Fig. 2) per bloccare la polvere, le porte utilizzano pannelli leggeri in GRP-polietilene con bordi in acciaio inossidabile per durata.
1.5 Unità di cabina prefabbricata: struttura a telaio e progettazione portante
L'unità di cabina prefabbricata è composta da un telaio, pilastri verticali e pareti. Il telaio è una struttura a griglia saldata con profili H mediante saldatura a scanalatura, sostenendo il peso della cabina e dell'attrezzatura interna (armadi, pannelli di controllo, ecc.). Il telaio in acciaio serve anche come fondazione incorporata per l'installazione dell'attrezzatura, con armadi e pannelli montati direttamente su di esso per un supporto stabile.
1.6 Pilastri verticali: rinforzo meccanico e supporto superiore
I pilastri verticali sono disposti lungo i bordi di giunzione dell'unità di cabina, con 4 pilastri, 4 davanti e 4 dietro gli armadi di interconnessione, per un totale di 8. Realizzati con tubi quadrati in acciaio, sono saldati verticalmente tra i telai inferiori e superiori della cabina, rinforzati da bracing diagonali per migliorare la resistenza meccanica. Oltre a rafforzare la rigidità complessiva della stanza ad alta tensione, i pilastri forniscono un supporto affidabile per la sala di controllo prefabbricata superiore, assicurando un efficace trasferimento di carico.
1.7 Sistema di pareti: isolamento termico, impermeabilizzazione e rinforzo strutturale
Le pareti della cabina sono strutture composite a doppio strato (interno + esterno), composte da lastre composite in acciaio a scatto riempite con materiali isolanti termici.
Le lastre sono fissate con bulloni sul lato interno dopo il saldaggio, con le estremità saldate al telaio. La connessione incrociata migliora significativamente la capacità anti-deformazione delle pareti, garantendo sia l'isolamento termico che la stabilità strutturale per resistere alle forze esterne.
1.8 Modulo anti-piccoli animali
Integra uno slot di porta integrato (che contiene un deflettore per bloccare i parassiti quando aperto) e punti fissi di parete/angolo per trappole adesive, formando una doppia protezione contro piccoli animali.
1.9 Modulo di controllo temperatura e umidità
Combina un termostato automatico, un riscaldatore industriale (per stabilità a lungo termine a basse temperature) e aria condizionata decentralizzata. I dati in tempo reale guidano l'accensione e lo spegnimento intelligente del riscaldamento/raffreddamento per mantenere condizioni stabili nella cabina.
1.10 Sistema di aria condizionata decentralizzato
Utilizza un'unità di aria condizionata industriale ad alta potenza + condotti montati in alto. L'aria fredda scende in basso, creando convezione per una distribuzione uniforme della temperatura, prevenendo il sovrarriscaldamento locale per proteggere l'attrezzatura.
1.11 Modulo di robot di pattuglia
Si muove lungo i canali degli armadi; i robot (con sensori retrattili) si posizionano automaticamente tramite navigazione. Esegue ispezioni a 360° (riconoscimento AI, temperatura IR, scarica parziale), inviando dati in tempo reale per la diagnosi di pericoli nascosti, sostituendo i controlli manuali.
1.12 Modulo di illuminazione
Dual-mode: luci a LED incorporate nei canali (per la manutenzione) + luci di emergenza alimentate da UPS (installate in croce, con avvisi) per backup durante interruzioni, garantendo visibilità sicura.
1.13 Ingressi/uscite d'aria
Ingressi superiori + uscite inferiori formano convezione. A forma di tronco (Fig. 5) con bocchette esterne rivolte verso il basso (prefiltrate da reti di sabbia), condotti labirintici (per rallentare l'aria, trattenere detriti) e filtri ad alta protezione - bilanciando ventilazione e controllo della polvere.
1.14 Progettazione della barra di terra a forma di anello
La barra di terra a forma di anello, realizzata in lamiera galvanizzata a caldo, è posizionata in modo aperto lungo le pareti della stanza ad alta tensione. Collega il terreno primario dell'attrezzatura, il terreno di protezione e il terreno di manutenzione, con terminali di terreno manuali sufficienti per soddisfare i requisiti di "cinque-prevenzione" e garantire un terreno di manutenzione sicuro. Quattro fili di rame morbido 引出 (condotti fuori) dalla barra passano attraverso il pavimento della cabina per formare connessioni affidabili con la griglia di terreno principale, stabilendo un sistema di terreno globale.
2 Analisi delle tecnologie chiave
Le stanze ad alta tensione a cabina prefabbricata raggiungono la costruzione rapida delle stazioni elettriche, l'ottimizzazione ambientale e l'operazione sicura attraverso tre tecnologie chiave, supportando l'operazione stabile degli armadi a 10kV:
2.1 Disposizione intensiva del livello dei cavi
Durante la costruzione civile, vengono costruiti solo il fondamento della stanza ad alta tensione e il livello dei cavi, con le cabine prefabbricate assemblate direttamente sopra il livello dei cavi al loro arrivo. Vengono aggiunte scale dedicate (configurate bilaterali con rifugi da pioggia in FRP), con pozzi di drenaggio in basso collegati a pozzi di raccolta per lo smaltimento delle acque piovane. Questo soddisfa gli standard di evacuazione antincendio e facilita l'accesso degli operatori al livello dei cavi.
2.2 Prefabbricazione e assemblaggio in fabbrica
Le unità di cabina prefabbricate vengono configurate e pre-assemblate in fabbrica in base ai requisiti dell'attrezzatura elettrica, quindi smontate per un assemblaggio rapido in loco. L'installazione in fabbrica evita problemi di qualità in loco dovuti a fattori ambientali o del personale, consentendo la consegna "integrata cabina-armadio" per ridurre il carico di lavoro di costruzione, adattarsi a terreni complessi e offrire vantaggi significativi in termini di tempo e costi.
2.3 Struttura a doppio strato ottimizzata per lo spazio
Una sala di controllo prefabbricata può essere costruita sopra la stanza ad alta tensione. La progettazione a doppio strato trasforma le posizioni selezionate degli armadi in pozzi dei cavi secondari, permettendo ai cavi di passare attraverso alla sala di controllo superiore, migliorando l'utilizzo dello spazio e riducendo la lunghezza dei cavi. I pilastri verticali in tubi quadrati d'acciaio con bracing diagonali migliorano la resistenza meccanica, supportando sia il doppio strato che i binari del robot di ispezione per la riutilizzazione dello spazio.
3 Vantaggi tecnici
3.1 Integrazione multifunzionale dei moduli
L'integrazione dei moduli anti-piccoli animali, controllo temperatura-umidità e robot di pattuglia conferisce alla stanza ad alta tensione capacità di protezione contro la polvere, isolamento termico, regolazione ambientale e monitoraggio dell'attrezzatura, creando un "vettore intelligente" per l'attrezzatura elettrica.
3.2 Garanzia ambientale per tutto il ciclo di vita
Il controllo automatico della temperatura-umidità e l'aria condizionata decentralizzata mantengono condizioni stabili nella cabina, migliorando l'affidabilità dell'attrezzatura e il comfort operativo, prevenendo l'invecchiamento dell'isolamento e i rischi di cortocircuito dovuti a temperature elevate.
4 Caso di applicazione
Nel quadro del Piano di Applicazione Pilota di Nuove Tecnologie 2018 della Southern Power Grid, l'Ufficio di Fornitura di Zhongshan ha applicato la tecnologia prefabbricata nella sottostazione a 110kV Tongfu, completando la costruzione (compresi i lavori civili, l'installazione e il collaudo) entro 6 mesi, risolvendo i problemi cronologici tradizionali. I costi dei materiali di costruzione sono diminuiti del 25%. La stanza ad alta tensione prefabbricata a 10kV presenta una struttura affidabile, una disposizione razionale dell'attrezzatura e sistemi ambientali perfetti, raggiungendo un'integrazione organica tra attrezzatura elettrica e cabine per un'operazione stabile a lungo termine.
Dopo l'operazione, la riduzione dei pericoli per l'attrezzatura, l'ottimizzazione ambientale e l'aumento della affidabilità della fornitura di energia hanno ridotto i costi di riparazione d'emergenza, garantito l'approvvigionamento di carico per i feeder a 10kV e fornito benefici economici e sociali significativi.
5 Conclusione
Mirando ai "lunghi periodi di costruzione, povero ambiente e debole manutenzione intelligente" delle stanze ad alta tensione tradizionali in calcestruzzo armato, questo articolo propone una soluzione a cabina prefabbricata: collaudo in fabbrica della cabina e dell'attrezzatura, seguito dall'assemblaggio in loco "a blocchi" dopo il trasporto smontato. La cabina isolata a pressione, la disposizione dei cavi nel pozzo e l'integrazione multi-modulo consentono una costruzione efficiente e un'ottimizzazione ambientale.
Questa struttura supporta la sicurezza dell'attrezzatura per tutto il ciclo di vita, semplifica la manutenzione e offre un ampio valore di promozione, fornendo un percorso innovativo per la costruzione di stazioni elettriche intelligenti.
