Penyelidikan dan Aplikasi Struktur Penutup Prafabrikasi untuk Bilik Tegangan Tinggi di Substesen
Pembangunan ekonomi memerlukan efisiensi yang lebih tinggi dalam pembangunan substansi, memberikan munculnya teknologi substansi kabin prefabrikasi. Dengan rancangan modul, pengkabelan peralatan, komisioning, dan prefabricasi diselesaikan di pabrik, hanya memerlukan "perakitan blok bangunan" di tempat. Ambil contoh ruang tegangan tinggi 10kV prefabrikasi: peralatan dan kabin dipasang di pabrik, dengan pekerjaan di tempat terbatas pada perakitan 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 substansi tradisional menggunakan struktur beton bertulang, memerlukan pengecoran beton berlapis yang memakan waktu hingga 6 bulan dari pekerjaan sipil hingga pemasangan—tidak memenuhi kebutuhan konstruksi jaringan. Biaya material dan tenaga kerja yang tinggi juga meningkatkan total biaya. Selain itu, struktur tunggal mereka kurang memiliki fungsi anti-debu, isolasi termal, dan kontrol lingkungan. Suhu tinggi mempercepat penuaan isolasi peralatan, sementara kelembaban di bagian isolasi dapat menyebabkan kegagalan listrik.
Untuk mengatasi masalah ini, makalah ini mengusulkan struktur ruang tegangan tinggi prefabrikasi. Prefabricasi dan debugging di pabrik memungkinkan perakitan cepat di tempat, terintegrasi dengan kontrol lingkungan dan pemantauan peralatan. Terdiri dari unit kabinet tegangan tinggi, unit saluran kabel, dll., ia mengoptimalkan utilitas ruang dan memfasilitasi pemeliharaan peralatan.
1. Prinsip Teknis Inti dan Fungsi Modul Struktural
1.1 Unit Kabin Prefabrikasi
Sebagai unit perakitan minimum, ia mengintegrasikan pemasangan awal peralatan. Panel kendali dan saklar yang diproduksi di pabrik dipasang, dikomisioning, dan prarakit di kabin, kemudian dibongkar untuk transportasi. Ukuran yang sesuai dengan trailer, unit dirakit modular di tempat: menyambung kabinet, menghubungkan busbar dan busbar daya, dan menyambung kabin untuk membentuk ruang tegangan tinggi.
1.2 Unit Tegangan Tinggi & Saluran Kabel
1.3 Unit Komunikasi & Panel Kendali
Menggantikan saklar tengah dengan panel kendali untuk mengumpulkan data peralatan primer, mengirimkannya melalui saluran kabel ke ruang kendali untuk pemantauan jarak jauh.
1.4 Unit Berpintu
Menutup ujung ruang tegangan tinggi dengan pintu darurat. Ganda-segel (Gambar. 2) untuk memblokir debu, pintu menggunakan panel GRP-polietilen dengan tepi stainless steel untuk ketahanan.
1.5 Unit Kabin Prefabrikasi: Rangka Struktur dan Desain Penopang Beban
Unit kabin prefabrikasi terdiri dari rangka, tiang vertikal, dan dinding. Rangka adalah struktur grid yang disolder oleh baja H-section melalui penyolderan alur, menopang bobot sendiri kabin dan peralatan internal (saklar, panel kendali, dll.). Rangka baja juga berfungsi sebagai fondasi tertanam untuk pemasangan peralatan, dengan saklar dan panel dipasang langsung padanya untuk penopang beban yang stabil.
1.6 Tiang Vertikal: Penguatan Mekanis dan Dukungan Atas
Tiang vertikal disusun sepanjang tepi penyambungan unit kabin, dengan 4 tiang masing-masing 4 di depan dan belakang saklar pada permukaan penyambungan, total 8. Terbuat dari tabung baja persegi, mereka disolder vertikal antara rangka baja bawah dan atas kabin, diperkuat oleh bracing diagonal untuk meningkatkan kekuatan mekanis. Selain memperkuat kekakuan keseluruhan ruang tegangan tinggi, tiang memberikan dukungan yang andal untuk ruang kendali prefabrikasi atas, memastikan transfer beban yang efektif.
1.7 Sistem Dinding: Isolasi Termal, Waterproofing, dan Penguatan Struktural
Dinding kabin adalah struktur komposit ganda (dalam + luar), terdiri dari pelat baja komposit snap-type yang diisi dengan bahan isolasi termal.
Pelat dipasang dengan baut sisi dalam setelah penyambungan, dengan ujung disolder ke rangka. Hubungan 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/sudut untuk jebakan 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 hidup/matinya pemanasan/pendinginan untuk mempertahankan kondisi kabin yang stabil.
1.10 Sistem Pendingin Udara Terdesentralisasi
Menggunakan unit AC industri berdaya tinggi + saluran atap. 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 saklar; robot (dengan detektor yang bisa ditarik) posisi otomatis 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 jalur LED 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 luar 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 baja datar galvanis panas, diletakkan terbuka sepanjang dinding ruang tegangan tinggi. Ia 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 (dikeluarkan) dari busbar melewati lantai kabin untuk membentuk koneksi yang andal dengan jaringan grounding utama, membentuk sistem grounding global.
2 Analisis Teknologi Kunci
Ruang tegangan tinggi tipe kabin prefabrikasi mencapai konstruksi substation yang cepat, optimasi lingkungan, dan operasi yang aman melalui tiga teknologi inti, mendukung operasi switchgear 10kV yang stabil:
2.1 Tata Letak Padat Lapisan Kabel
Selama konstruksi sipil, hanya pondasi ruang tegangan tinggi dan lapisan kabel yang dibangun, dengan kabin prefabrikasi langsung dirakit di atas lapisan kabel setibanya. Tangga khusus (dikonfigurasikan bilateral dengan atap hujan FRP) ditambahkan, dengan sumur drainase di bagian bawah terhubung ke sumur untuk pembuangan air hujan. Ini memenuhi standar evakuasi kebakaran dan memfasilitasi akses operator ke lapisan kabel.
2.2 Prefabricasi dan Perakitan di Pabrik
Unit kabin prefabrikasi dikonfigurasi dan prarakit di pabrik berdasarkan persyaratan peralatan listrik, kemudian dibongkar untuk perakitan cepat di tempat. Pemasangan di pabrik menghindari masalah kualitas di tempat akibat faktor lingkungan atau personel, memungkinkan "pengiriman kabinet-kabin terintegrasi" untuk mengurangi beban konstruksi, menyesuaikan dengan medan yang kompleks, dan menawarkan keunggulan waktu dan biaya yang signifikan.
2.3 Struktur Dua Lapis Optimalisasi Ruang
Ruang kendali prefabrikasi dapat dibangun di atas ruang tegangan tinggi. Desain dua lapis mengubah posisi saklar tertentu menjadi saluran kabel sekunder, memungkinkan kabel melewati ke ruang kendali atas, meningkatkan utilitas ruang dan mengurangi panjang kabel. Tiang vertikal tabung baja persegi dengan bracing diagonal meningkatkan kekuatan mekanis, mendukung kedua lapis dan jalur robot inspeksi untuk penggunaan ulang ruang.
3 Keunggulan Teknis
3.1 Integrasi Modul Multifungsi
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 "pengangkut 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
Di bawah China Southern Power Grid’s Rencana Aplikasi Pilot Teknologi Baru 2018, Zhongshan Power Supply Bureau menerapkan teknologi prefabrikasi di Substansi 110kV Tongfu, menyelesaikan konstruksi (termasuk pekerjaan sipil, pemasangan, dan komisioning) dalam 6 bulan—menyelesaikan masalah jadwal tradisional. Biaya material konstruksi berkurang 25%. Ruang tegangan tinggi 10kV prefabrikasi 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.
Pasca-operasional, 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
Dengan tujuan mengatasi "periode konstruksi panjang, lingkungan buruk, dan O&M cerdas lemah" ruang tegangan tinggi beton bertulang tradisional, makalah ini mengusulkan solusi tipe kabin prefabrikasi: debugging kabin dan peralatan di pabrik, diikuti oleh perakitan "blok bangunan" di tempat setelah transportasi bongkar. Kabin isolasi snap-fit, tata letak saluran kabel, dan integrasi multi-modul memungkinkan konstruksi yang efisien dan optimalisasi lingkungan.
Struktur ini mendukung keamanan peralatan sepanjang siklus hidup, menyederhanakan O&M, dan menawarkan nilai promosi yang luas, memberikan jalur inovatif untuk konstruksi substation cerdas.
