Onderzoek en toepassing van prefab behuizingstructuren voor hoge-spanningscompartimenten in elektriciteitsstations
De economische ontwikkeling vraagt om een hogere efficiëntie in het bouwen van elektriciteitsstations, wat heeft geleid tot de technologie van prefab-hokken voor elektriciteitsstations. Met modulaire ontwerpen worden apparatuur, bedrading, inbedrijfstelling en prefabricatie in fabrieken voltooid, waardoor alleen "bouwsteenelementen" assemblage ter plaatse nodig is. Neem bijvoorbeeld de 10kV prefab-hoge-spanningsruimte: apparatuur en hok worden in de fabriek geïnstalleerd, met werk op de plaats beperkt tot busbar- en hokassemblage. De hoofdtransformator voedingslijn wordt verbonden via muurbussen, en uitgaande lijnen verlaten via de kabellaag onder het hok, wat de bouwcycli significant verkort en kosten vermindert.
Traditionele hoge-spanningsruimtes in elektriciteitsstations gebruiken gewapende betonconstructies, die lagen van beton gieten vereisen en tot 6 maanden duren vanaf civiel werk tot installatie - wat niet voldoet aan de behoeften van netwerkbouw. Hoge materialen- en arbeidskosten verhogen ook de totale kosten. Bovendien ontbreken er stofbestendige, thermisch geïsoleerde en milieubesturingfuncties. Hoge temperaturen versnellen de isolatieveroudering van apparatuur, terwijl vocht in isolatiedelen elektrische storingen kan veroorzaken.
Om deze problemen aan te pakken, stelt dit artikel een prefab-hoge-spanningsruimtestructuur voor. Prefabricatie en testen in de fabriek maken snelle assemblage ter plaatse mogelijk, geïntegreerd met milieubesturing en toezicht op apparatuur. Samengesteld uit hoogespanningskasteneenheden, kabelschachteneenheden, etc., optimaliseert het de ruimtebenutting en faciliteert het de onderhoudsbehandeling van apparatuur.
1.Kerntechnische principes en functies van structuureenheden
1.1Prefab-hok-eenheid
Als de kleinste assemblage-eenheid integreert het de voorinstallatie van apparatuur. Fabrieksgemaakte schakelkasten en bedieningspanelen worden in het hok geïnstalleerd, getest en vooraf samengesteld, dan ontmanteld voor transport. Groot genoeg om op trailers te passen, worden eenheden ter plaatse modulair samengesteld: schakelkasten aan elkaar spijkeren, busbars en voedingbusbars verbinden, en hokken aansluiten om de hoge-spanningsruimte te vormen.
1.2 Hoogspanning- & kabelschachteenheden
1.3 Communicatie- & bedieningspaneel-eenheid
Vervangt de middelste schakelkasten door bedieningspanelen om primaire apparatuurgegevens te verzamelen, die via de kabelschacht naar de bedieningsruimte worden overgebracht voor afstandsmonitoring.
1.4 Eenheid met deuren
Sluit de uiteinden van de hoge-spanningsruimte af met branddeuren. Dubbel afgedicht (Fig. 2) om stof te blokkeren, gebruiken deuren lichte GRP-polyurethaan panelen met roestvrijstalen randen voor duurzaamheid.
1.5 Prefab-hok-eenheid: Raamwerkstructuur en belastingsontwerp
De prefab-hok-eenheid bestaat uit een raamwerk, verticale steunen en wanden. Het raamwerk is een rasterstructuur die door groeflassen wordt gelast, dragend voor het eigen gewicht van het hok en interne apparatuur (schakelkasten, bedieningspanelen, etc.). Het staalframe dient ook als ingebedde fundering voor de installatie van apparatuur, waarbij schakelkasten en panelen direct erop gemonteerd worden voor stabiele belasting.
1.6 Verticale steunen: Mechanische versterking en bovenste ondersteuning
Verticale steunen zijn gerangschikt langs de aansluitranden van de hok-eenheid, met 4 steunen elk, 4 aan de voorkant en 4 aan de achterkant van de schakelkasten op de aansluitvlakken, in totaal 8. Gemaakt van vierkante stalen buizen, worden ze verticaal tussen de onderste en bovenste stalen frames van het hok gelast, versterkt door diagonaalsteunen om de mechanische sterkte te verhogen. Naast het versterken van de algemene rigiditeit van de hoge-spanningsruimte bieden de steunen betrouwbare ondersteuning voor de bovenste prefab-bedieningsruimte, waardoor effectieve belastingsoverdracht mogelijk is.
1.7 Wandensysteem: Thermische isolatie, waterdichtheid en structurele versterking
De hokwanden zijn dubbelwandige composietstructuren (binnen- + buitenwand), samengesteld uit klikcomposietstaalplaten gevuld met thermisch isolatiematerialen.
Platen worden na aansluiting vastgezet door binnenzijdige bouten, met einden gelast aan het frame. De kruisverbinding verhoogt aanzienlijk de wandanti-deformatiecapaciteit, zodat zowel thermische isolatie als structurele stabiliteit wordt gewaarborgd tegen externe krachten.
1.8 Kleindierbestrijdingsmodule
Integreert een deur-integratiekaartslot (dat een afscheiding houdt om plaagdieren te blokkeren bij openen) en wand/hoek vaste punten voor kleverige valstrikken, vormend een dubbele bescherming tegen kleine dieren.
1.9 Temperatuur- & vochtigheidsregelmodule
Combineert een automatische thermostaat, industriële verwarming (voor langdurige lage temperatuurstabiliteit) en gedecentraliseerde airconditioning. Real-time gegevens drijven slimme in- en uitschakeling van verwarming/koeling om stabiele hokcondities te handhaven.
1.10 Gedecentraliseerd airconditioningssysteem
Gebruikt een hoog vermogens industrieel airconditioningapparaat + topgeplaatste luchtgaten. Koude lucht daalt naar de bodem, creërend convektie voor uniforme temperatuurverdeling, voorkomend lokale oververhitting om apparatuur te beschermen.
1.11 Patrouillerobotmodule
Volgt langs schakelkastkanalen; robots (met intrekbare detectoren) positioneren zich automatisch via navigatie. Voert 360° inspecties uit (AI-herkenning, infraroodtemperatuur, partiële ontlading), verzendt real-time gegevens voor diagnose van verborgen gevaren - vervangt manuele controles.
1.12 Verlichtingsmodule
Dubbelmodus: Ingebedde LED-kanaalverlichting (voor onderhoud) + UPS-aangedreven noodverlichting (kruisgewijs geïnstalleerd, met waarschuwingen) voor back-up tijdens storingen, zorgend voor veilige zichtbaarheid.
1.13 Luchtin- en -uitlaten
Bovenste inlaten + onderste uitlaten vormen convektie. Boomstronkvormig (Fig. 5) met naar beneden gerichte externe ventilaties (voorgefilterd door zandnetten), doolhofducten (om de luchtstroom te vertragen, puin vast te houden) en hoge-beschermingsfilters - balancerend ventilatie en stofbeheersing.
1.14 Ontwerp van ringvormige aardingbusbar
De ringvormige aardingbusbar, gemaakt van heetgedoopte platte staal, wordt openlijk langs de muren van de hoge-spanningsruimte gelegd. Het verbindt de aarding van primaire apparatuur, beschermingsaarding en onderhoudsaarding, met voldoende handmatige aardingterminals om aan de "vijf preventie" eisen te voldoen en veilige onderhoudsaarding te waarborgen. Vier zachte koperdraden worden van de busbar geleid door de vloer van het hok om betrouwbare verbindingen met het hoofdaardingsnetwerk te vormen, waarmee een globaal aardingsysteem wordt opgezet.
2 Analyse van kern technologieën
Prefab-hoktype hoge-spanningsruimtes bereiken snelle elektriciteitsstationbouw, milieuoptimalisatie en veilige operatie door drie kern technologieën, ondersteunend stabiele 10kV schakelkastbewerking:
2.1 Geconcentreerde indeling van de kabellaag
Tijdens civielbouwwerk worden alleen de fundering van de hoge-spanningsruimte en de kabellaag gebouwd, met prefab-hokken die direct boven de kabellaag worden geassembleerd bij aankomst. Speciale trappen (bilateraal geconfigureerd met FRP-regenschermen) worden toegevoegd, met afvoerputten aan de onderkant die verbonden zijn met putten voor regenwaterafvoer. Dit voldoet aan brandevacuatiestandaarden en vergemakkelijkt de toegang van operators tot de kabellaag.
2.2 Fabrieksvoorbereiding en assemblage
Prefab-hok-eenheden worden in de fabriek geconfigureerd en vooraf samengesteld op basis van de eisen van elektrische apparatuur, dan ontmanteld voor snelle assemblage ter plaatse. Fabrieksinstallatie vermijdt kwaliteitsproblemen ter plaatse vanwege omgevings- of personeelsfactoren, waardoor "hok-kast geïntegreerde" levering mogelijk is om de bouwwerklast te verminderen, zich aan te passen aan complexe terreinen, en aanzienlijke tijds- en kostenvoordelen te bieden.
2.3 Ruimte-optimaliserende dubbele laagstructuur
Een prefab-bedieningsruimte kan boven de hoge-spanningsruimte worden gebouwd. Het dubbele laagontwerp transformeert geselecteerde schakelkastposities in secundaire kabelschachten, waardoor kabels door kunnen gaan naar de bovenste bedieningsruimte, de ruimtebenutting verbeterend en de kabellengte verminderend. Vierkante stalen buisverticale steunen met diagonaalsteunen versterken de mechanische sterkte, ondersteunend zowel de dubbele laag als de inspectierobotbanen voor ruimtereuze.
3 Technische voordelen
3.1 Integratie van multifunctionele modules
Integratie van kleindierbestrijdings-, temperatuur-vochtigheidsregel- en patrouillerobotmodules voorziet de hoge-spanningsruimte van stofbestendigheid, thermische isolatie, milieuregeling en toezicht op apparatuur, creërend een "intelligente drager" voor elektriciteitsapparatuur.
3.2 Volledige levenscyclus milieugarantie
Automatische temperatuur-vochtigheidsregeling en gedecentraliseerde airconditioning handhaven stabiele hokcondities, verbeterend de betrouwbaarheid van apparatuur en bedrijfscomfort, terwijl isolatieveroudering en kortsluitingsrisico's door hoge temperaturen worden voorkomen.
4 Toepassingsgeval
Onder China Southern Power Grid's 2018 Nieuwe Technologie Pilottoepassingsplan, pastte Zhongshan Elektriciteitsvoorzieningsbureau prefab-technologie toe in het 110kV Tongfu Elektriciteitsstation, waarvan de bouw (inclusief civiel werk, installatie en inbedrijfstelling) binnen 6 maanden werd voltooid - traditionele schema-problemen oplossen. Bouwmateriaalkosten namen met 25% af. De 10kV prefab-hoge-spanningsruimte kenmerkt zich door een betrouwbare constructie, rationele apparatuurindeling en perfecte milieusystemen, waarmee een organische integratie van elektrische apparatuur en hokken wordt bereikt voor langdurige stabiele bewerking.
Na de exploitatie werden apparaathazards verminderd, het milieu geoptimaliseerd, en de betrouwbaarheid van de elektriciteitsvoorziening verbeterd, waardoor kosten voor noodgevallen werden verlaagd, 10kV voederlijnbelasting werd verzekerd, en aanzienlijke economische en sociale voordelen werden geleverd.
5 Conclusie
Met het oog op de "lange bouwperiode, slechte omstandigheden en zwakke intelligente O&M" van traditionele gewapende beton hoge-spanningsruimtes, stelt dit artikel een prefab-hoktype oplossing voor: fabrieksdebugging van hok en apparatuur, gevolgd door "bouwsteenelement" assemblage ter plaatse na ontmanteling en transport. De klik-fit geïsoleerde hok, schacht kabelopstelling en multi-module integratie stellen efficiënte bouw en milieuoptimalisatie in staat.
Deze structuur ondersteunt de veiligheid van apparatuur over de volledige levenscyclus, vereenvoudigt O&M, en biedt brede promotiewaarde, waarmee een innovatieve weg wordt geboden voor de bouw van slimme elektriciteitsstations.
