Badania i zastosowanie prefabrykowanej konstrukcji obudowy dla wysokonapiowych przegród w stacjach transformatorowych
Rozwój gospodarczy wymaga wyższej efektywności w budowie stacji transformatorowych, co prowadzi do powstania technologii prefabrykowanych modułów stacyjnych. Dzięki modularnemu projektowaniu, montaż urządzeń, ich konfiguracja i prefabrykacja są zakończone w fabryce, wymagając jedynie "montażu klocków" na miejscu. Weźmy za przykład 10-kV prefabrykowaną salę wysokiego napięcia: urządzenia i moduł są montowane w fabryce, z pracami na miejscu ograniczonymi do montażu pionowych szyn i modułu. Główna linia wejściowa transformatora jest podłączona przez ścianowe przewody, a linie wyjściowe wychodzą przez warstwę kablową pod modułem, znacznie skracając cykl budowy i obniżając koszty.
Tradycyjne sale wysokiego napięcia stacji transformatorowych korzystają z konstrukcji zbrojonego betonu, wymagającego warstwowego lepienia betonu, co trwa do 6 miesięcy od robót ziemnych do montażu - nie spełniając potrzeb budowy sieci. Wysokie koszty materiałów i rąk pracy również zwiększają całkowity koszt. Dodatkowo, ich pojedyncza struktura brakuje funkcji ochrony przed pyłem, izolacji termicznej i kontroli środowiska. Wysokie temperatury przyspieszają starzenie się izolacji urządzeń, podczas gdy wilgoć w częściach izolacyjnych może spowodować awarie elektryczne.
Aby rozwiązać te problemy, niniejszy artykuł proponuje strukturę prefabrykowanej sali wysokiego napięcia. Prefabrykacja i konfiguracja w fabryce umożliwiają szybki montaż na miejscu, zintegrowany z kontrolą środowiska i monitorowaniem sprzętu. Składający się z jednostek szaf wysokiego napięcia, jednostek studni kablowych itp., optymalizuje wykorzystanie przestrzeni i ułatwia konserwację sprzętu.
1. Podstawowe zasady techniczne i funkcje modułów strukturalnych
1.1 Jednostka prefabrykowanego modułu
Jako najmniejsza jednostka montażowa, integruje wstępny montaż sprzętu. Fabrycznie produkowane przełączniki i panele sterujące są montowane, konfigurowane i wstępnie zmontowane w module, a następnie demontowane do transportu. Rozmiar dostosowany do przyczep, jednostki są montowane modułowo na miejscu: spawanie szaf, łączenie szyn pionowych i szyn mocy, oraz połączenie modułów tworzących salę wysokiego napięcia.
1.2 Jednostki wysokiego napięcia i studni kablowych
1.3 Jednostka komunikacji i panelu sterowania
Zastępuje środkowe przełączniki panelami sterującymi, aby zbierać dane główne z urządzeń, przesyłając je przez studnię kablową do sali sterowania do zdalnego monitorowania.
1.4 Jednostki wyposażone w drzwi
Zamykają końce sali wysokiego napięcia drzwiami ewakuacyjnymi. Dwuwarstwowe uszczelnienie (rys. 2) blokuje kurz, a drzwi wykonane są z lekkich paneli GRP-poliuretanowych z krawędziami ze stali nierdzewnej dla trwałości.
1.5 Jednostka prefabrykowanego modułu: Struktura ramowa i projekt nośnościowy
Jednostka prefabrykowanego modułu składa się z ramy, słupków pionowych i ścian. Rama to siatka złożona z profili H, spawana metodą spawania w rowku, która przenosi własną wagę modułu i wewnętrznego sprzętu (przełączniki, panele sterujące itp.). Stalowa rama służy również jako osadzony fundament do montażu sprzętu, z przełącznikami i panelami bezpośrednio zamocowanymi na niej, zapewniając stabilne przenoszenie obciążeń.
1.6 Słupki pionowe: Wzmocnienie mechaniczne i górna podpora
Słupki pionowe są rozmieszczone wzdłuż krawędzi łączenia jednostek modułowych, z 4 słupkami, z czego 4 na froncie i tylnej stronie przełączników na powierzchni łączenia, łącznie 8. Wykonane z kwadratowych rur stalowych, są spawane pionowo między dolną i górną stalową ramą modułu, wzmocnione przekątnymi wspornikami, aby zwiększyć wytrzymałość mechaniczną. Oprócz wzmocnienia ogólnej sztywności sali wysokiego napięcia, słupki zapewniają niezawodne wsparcie dla górnej prefabrykowanej sali sterowania, zapewniając skuteczne przenoszenie obciążeń.
1.7 System ścian: Izolacja termiczna, wodoszczelność i wzmocnienie strukturalne
Ściany modułu są dwuwarstwowymi strukturami złożonymi (ściana wewnętrzna + zewnętrzna), składającymi się z zazębianych złożonych płyt stalowych wypełnionych materiałami izolacyjnymi.
Płyty są mocowane śrubami z wewnętrznej strony po zazębieniu, z końcami spawanymi do ramy. Krzyżowe połączenie znacznie zwiększa odporność ściany na deformacje, zapewniając zarówno izolację termiczną, jak i strukturalną stabilność, aby przeciwstawić się zewnętrznym siłom.
1.8 Moduł antywirusem małych zwierząt
Integruje slot karty zintegrowany z drzwiami (trzymający zasłonę blokującą szkodniki przy otwarciu) i punkty montażowe na ścianach i rogach na klejące pułapki, tworząc podwójną ochronę przed małymi zwierzętami.
1.9 Moduł kontroli temperatury i wilgotności
Kombinuje automatyczny termostat, przemysłowy grzejnik (dla długoterminowej stabilności przy niskich temperaturach) i zdecentralizowane klimatyzatory. Real-time data drives smart on/off of heating/cooling to maintain stable cabin conditions.
1.10 Zdecentralizowany system klimatyzacji
Używa wysokoprężnej przemysłowej jednostki klimatyzacyjnej + nawiewników montowanych na szczycie. Zimne powietrze opada na dół, tworząc konwekcję, która zapewnia równomierny rozkład temperatury, zapobiegając lokalnym nadmiernym nagrzewaniu, chroniąc sprzęt.
1.11 Moduł robota patrolowego
Porusza się wzdłuż kanałów przełączników; roboty (z retrakcyjnymi detektorami) automatycznie pozycjonują się za pomocą nawigacji. Przeprowadzają inspekcje 360° (rozpoznawanie AI, temperatura IR, częściowe wyładowania), wysyłając dane w czasie rzeczywistym do diagnozowania ukrytych zagrożeń - zastępując kontrole ręczne.
1.12 Moduł oświetlenia
Dwumodalny: Osadzone LED kanałowe światła (do konserwacji) + awaryjne światła zasilane przez UPS (zainstalowane krzyżowo, z ostrzeżeniami) jako rezerwa podczas awarii, zapewniając bezpieczną widoczność.
1.13 Wejścia/wyjścia powietrza
Górne wejścia + dolne wyjścia tworzą konwekcję. Trunk-shaped (Fig. 5) z zewnątrz skierowanymi wentylacjami (wstępnie filtrowanymi przez sieci piaskowe), labiryntowymi kanałami (aby spowolnić powietrze, zatrzymać odpadki) i wysokimi filtrami ochronnymi - balansując wentylację i kontrolę kurzu.
1.14 Projekt pierścieniowego szynowego uziemienia
Pierścieniowy szynowy uziemienia, wykonany z gorąco galwanizowanej płaskiej stali, jest otwarcie umieszczony wzdłuż ścian sali wysokiego napięcia. Łączy uziemienie głównych urządzeń, uziemienie ochronne i uziemienie serwisowe, z wystarczającą liczbą ręcznych terminali uziemienia, aby spełniać wymagania "pięciu zapobiegawczych środków" i zapewnić bezpieczne uziemienie serwisowe. Cztery miękkie miedziane przewody led out (wywiedzione) z szyny przechodzą przez podłogę modułu, tworząc niezawodne połączenia z główną siatką uziemienia, tworząc globalny system uziemienia.
2 Analiza kluczowych technologii
Prefabrykowane modułowe sale wysokiego napięcia realizują szybkie budowanie stacji transformatorowych, optymalizację środowiska i bezpieczne działanie dzięki trzem kluczowym technologiom, wspierając stabilne działanie przełączników 10kV:
2.1 Intensywny układ warstwy kablowej
Podczas robót ziemnych buduje się jedynie fundament sali wysokiego napięcia i warstwę kablową, a prefabrykowane moduły są bezpośrednio montowane na warstwie kablowej po dotarciu na miejsce. Dodano dedykowane schody (skonfigurowane bocznie z daszkami z FRP), z dołkami odprowadzającymi wodę deszczową do zbiorników, co spełnia standardy ewakuacji pożarowej i ułatwia dostęp operatorów do warstwy kablowej.
2.2 Fabryczna prefabrykacja i montaż
Jednostki prefabrykowanych modułów są konfigurowane i wstępnie montowane w fabryce zgodnie z wymaganiami sprzętu elektrycznego, a następnie demontowane do szybkiego montażu na miejscu. Fabryczny montaż unika problemów jakości wynikających z czynników środowiskowych lub osobowych, umożliwiając dostarczanie "zintegrowanego modułu-szafy", redukując obciążenie budowy, adaptując się do złożonych terenów i oferując znaczne korzyści czasowe i kosztowe.
2.3 Optymalizacja przestrzeni w dwuwarstwowej strukturze
Nad salą wysokiego napięcia można zbudować prefabrykowaną salę sterowania. Dwuwarstwowy projekt przekształca wybrane pozycje przełączników w studnie kablowe wtórne, umożliwiając kablowi przechodzenie do górnej sali sterowania, poprawiając wykorzystanie przestrzeni i zmniejszając długość kabli. Kwadratowe rury stalowe pionowe z przekątnymi wspornikami zwiększają wytrzymałość mechaniczną, wspierając zarówno dwuwarstwowy układ, jak i tory robota patrolowego, umożliwiając ponowne wykorzystanie przestrzeni.
3 Techniczne zalety
3.1 Integracja wielofunkcyjnych modułów
Integracja modułów antywirusowych małych zwierząt, kontroli temperatury i wilgotności oraz robota patrolowego endowi salę wysokiego napięcia funkcjami ochrony przed kurzem, izolacją termiczną, regulacją środowiska i monitorowaniem sprzętu, tworząc "inteligentny nośnik" dla sprzętu energetycznego.
3.2 Pełna cykliczna gwarancja środowiskowa
Automatyczna kontrola temperatury i wilgotności oraz zdecentralizowane klimatyzatory utrzymują stabilne warunki w module, poprawiając niezawodność sprzętu i komfort działania, zapobiegając starzeniu się izolacji i ryzyku krótkiego obwodu z powodu wysokich temperatur.
4 Przykład zastosowania
W ramach planu pilotażowego nowych technologii China Southern Power Grid ’2018, Biuro Energetyczne Zhongshan zastosowało technologię prefabrykacji w stacji transformatorowej 110kV Tongfu, zakończono budowę (w tym robocie ziemne, montaż i konfigurację) w ciągu 6 miesięcy - rozwiązując tradycyjne problemy harmonogramu. Koszty materiałów budowlanych spadły o 25%. Prefabrykowana sala wysokiego napięcia 10kV cechuje się niezawodną strukturą, racjonalnym układem sprzętu i doskonałymi systemami środowiskowymi, osiągając organiczną integrację sprzętu elektrycznego i modułów, umożliwiając długotrwałe stabilne działanie.
Po uruchomieniu, zmniejszono zagrożenia dla sprzętu, zoptymalizowano środowisko i poprawiono niezawodność dostawy energii, obniżając koszty napraw nagłych, zapewniając zaopatrzenie w obciążenie liniowe 10kV i przynosząc znaczne korzyści ekonomiczne i społeczne.
5 Podsumowanie
Celując w "długi okres budowy, złe warunki, słabe inteligentne O&M" tradycyjnych sal wysokiego napięcia zbrojonych betonem, ten artykuł proponuje rozwiązanie prefabrykowane modułowe: fabryczna konfiguracja modułu i sprzętu, a następnie montaż na miejscu "klocków budulcowych" po demontażu i transporcie. Snap-fit izolowane moduły, układ studni kablowych i integracja wielomodułowa umożliwiają efektywną budowę i optymalizację środowiska.
Ta struktura wspiera bezpieczeństwo sprzętu w pełnym cyklu życia, upraszcza O&M i oferuje szeroki potencjał promocji, zapewniając innowacyjną ścieżkę dla budowy inteligentnych stacji transformatorowych.
