Istraživanje i primena prefabricirane oklopne strukture za visokonaponske sekcije u transformatornim staniciama

Ekonomski razvoj zahteva veću efikasnost u izgradnji transformatornih stanica, što je dovelo do tehnologije prefabriciranih kabina. Sa modularnim dizajnom, spajanje opreme, komisijovanje i prefabriciranje su završeni u fabrikama, potrebno je samo "sastavljanje" na terenu. Uzmimo za primer 10kV prefabriciranog visokonaponskog prostora: oprema i kabinu su instalirane u fabrici, sa radom na terenu ograničenom na montažu busova i kabine. Glavni transformator se povezuje putem stjenih presernica, a izlazne linije izlaze preko pod-kabinske slojeve kablova, čime se značajno skraćuje vremenski period izgradnje i smanjuju se troškovi.

Tradicionalni visokonaponski prostori transformatornih stanica koriste armirano betonske strukture, koje zahtevaju slojevito livljenje betona, što traje do 6 meseci od građevinskih radova do instalacije - neispunjava potrebe za izgradnjom mreže. Visoki materijalni i ljudski troškovi takođe povećavaju ukupnu cenu. Takođe, njihova jednostavna struktura nema funkcije zaštite od praha, toplotne izolacije i kontrolu okruženja. Visoke temperature ubrzavaju starenje izolacije opreme, dok vlaga u izolacionim delovima može uzrokovati električne kvarove.

Da bi se ovi problemi rešili, ovaj rad predlaže strukturu prefabriciranog visokonaponskog prostora. Prefabriciranje i komisijovanje u fabrici omogućavaju brzo sastavljanje na terenu, integrisanu sa kontrolom okruženja i nadzorom opreme. Sastoji se od modula visokonaponskih ormara, jedinica za kabelske šahte itd., optimizira iskorišćenje prostora i olakšava održavanje opreme.

1. Osnovni tehnički principi i funkcije strukturnih modula
1.1 Prefabricirana kabin jedinica

Kao najmanja jedinica za sastavljanje, ona integriše preinstaliranu opremu. Fabrički proizvedene sklopne kolone i kontrolne tablice su instalirane, komisijovane i preasamblirane u kabinu, zatim raspoložene za transport. Dimenzionirane da se prilagode prikopnicima, jedinice su modularno sastavljene na terenu: spoj ormara, povezivanje busova i naponskih busova, i spajanje kabina kako bi se formirao visokonaponski prostor.

1.2 Visokonaponska & kabelska šahta jedinica

• Visokonaponska jedinica: Dvostruki red rasporeda za 6 sklopne kolone sa koridorom za održavanje.

• Jedinica za kabelsku šahtu: Pretvara srednji prostor u vertikalnu šahtu za sekundarne kable, povezujući donji sloj kablova sa gornjom kontrolnom sobom. Poklopac šahte osigurava estetsku stranu, dok su busovi zaključeni u zadnjim jarkovima radi bezbednosti.

1.3 Komunikacijska & kontrolna tablica jedinica

Zamenjuje srednje sklopne kolone kontrolnim tablicama kako bi se sakupili podaci primarne opreme, koji se prenose preko kabelske šahte u kontrolnu sobu za daljinsko praćenje.

1.4 Jedinice sa vrata

Zatvaraju krajeve visokonaponskog prostora sa vrata za evakuaciju u slučaju požara. Dvostruko zasečena (Slika 2) za blokiranje praha, vrata koriste lagane GRP-polijuretan panele sa nerđajućim čelikom za okvir za otpornost.

1.5 Prefabricirana kabin jedinica: Ramna struktura i nosivi dizajn

Prefabricirana kabin jedinica sastoji se od ramova, vertikalnih stubića i zidova. Ram je mrežasta struktura savarena из сварног H-образног јеркунца, који носи сопствену тежину кабине и унутрашњу опрему (склопне колоне, контролне табле итд.). Стаљна рама такође служи као уградена основа за инсталацију опреме, са склопним колонама и таблама директно монтираним на њега за стабилан носивост.

1.6 Вертикални столбови: механичко ујачавање и горња подршка

Вертикални столбови су распоређени дуж спајања ивица кабинске јединице, са 4 столба на спајању површине склопних колона, укупно 8. Израдљени од четвороструких челикских цеви, они су вертикално сварени између доњег и горњег сталног оквира кабине, ујачани дијагоналним осигуривањима да би се повећала механичка јачина. Осим што јачају укупну жижност високонапонског простора, столбови пружају надежну подршку горњој префабричној контролној соби, осигуравајући ефикасну преносу терета.

1.7 Систем зидова: топлотна изолација, водонепроницљивост и структурно ујачавање

Зидови кабине су двоструке композитне структуре (унутрашњи + спољни зид), сацртане композитне челикске плиће испunjene топлотноизолационим материјалима.

• Унутрашњи зид: Вертикално спојени од врха до дна са хоризонталним шевовима, побољшавају унутрашњу естетику и отпорност на влагу.

• Спољни зид: Хоризонтално спојени слева на десно са вертикалним шевовима, усмеравају проток кише да спрече накупљање воде (види слике 3-4).

Плиће су фиксиране болцима са унутрашње стране после спајања, са крајевима свареним на рам. Прекрштене везе значајно појачавају капацитет зидова против деформације, осигуравајући како топлотну изолацију, тако и структурну стабилност за одбијање спољних сила.

1.8 Модул против малог животињског света

Интегрише слот за карту у вратима (који држи заграду за блокирање штетника при отварању) и фиксне тачке на зидовима/угловима за лепљиве капкане, формирајући двоструку заштиту против малих животиња.

1.9 Модул за контролу температуре и влажности

Комбинује автоматски термостат, индустријски грејач (за dugotrajnu stabilnost niskih temperatura) i decentralizovani Klima. Realni podaci pokreću pametno uključivanje/isključivanje grejanja/hlađenja kako bi se održavale stabilne uslove unutar kabine.

1.10 Decentralizovani klima uređaj

Koristi visokosnopni industrijski klima uređaj + kanale montirane na vrhu. Hladna zraka pada na dno, stvarajući konvekciju za uniformnu distribuciju temperature, sprečavajući lokalno pregrejavanje kako bi se zaštitila oprema.

1.11 Modul patrolnog robota

Prati kanale sklopne kolone; roboti (sa povlačivim detektorima) automatski se pozicioniraju putem navigacije. Obavlja inspekcije na 360° (AI prepoznavanje, IR temperatura, parcijalni odbacaj), šalje podatke u realnom vremenu za dijagnostiku skrivenih opasnosti – zamjenjujući ručne provere.

1.12 Modul za osvetljenje

Dualni mod: Ugrađena LED kanalska svjetla (za održavanje) + UPS-napajana hitna svjetla (poprečno instalirana, sa upozorenjima) kao rezervni izvor osvetljenja tijekom pada napona, osiguravajući sigurnu vidljivost.

1.13 Ulazi/izlazi zraka

Gornji ulazi + donji izlazi formiraju konvekciju. Trunk-shaped (Slika 5) s vanjskim ventilatorima usmjereno prema dolje (prefiltrirani pijeskom), labirintskim kanalima (za usporavanje zraka, hvatanje otoka) i visokim zaštitnim filterima – balansiraju ventilaciju i kontrolo prašine.

1.14 Dizajn kružnog zemljišta

Kružni zemljište, izrađen od galvaniziranog ravnočelnog čelika, otvoreno je položen duž zidova visokonaponskog prostora. Povezuje zemljište primarne opreme, zaštitno zemljište i održavanje zemljišta, sa dovoljno ručnih terminala za zemljište da ispunjavaju zahteve "pet prevencija" i osiguravaju sigurno održavanje zemljišta. Četiri meke bakrene žice izvučene iz zemljišta prođu kroz pod kabinom kako bi formirale pouzdane veze sa glavnim mrežnim zemljištem, stvarajući globalni sustav zemljišta.

2 Analiza ključnih tehnologija

Prefabricirane kabinne visokonaponske sobe ostvaruju brzu izgradnju transformatornih stanica, optimizaciju okruženja i sigurnu operaciju kroz tri ključne tehnologije, podržavajući stabilnu operaciju 10kV sklopne kolone:

2.1 Intenzivna raspodjela sloja kablova

Tijekom građevinskih radova, samo se gradi temelj visokonaponskog prostora i sloj kablova, a prefabricirane kabine direktno se asamble nad slojem kablova nakon dolaska. Dodaju se specifični stepeništa (bilaterno konfigurisana sa FRP kišnim zaslonima), sa odvodnim studenjcem na dnu koji se povezuje sa odvodnim bazenom za odvod vode tokom kiše. To ispunjava standarde za evakuaciju u slučaju požara i omogućuje lak pristup operatora sloju kablova.

2.2 Fabrička prefabricacija i asambliranje

Prefabricirane kabinne jedinice su konfigurirane i preasamblirane u fabrici na osnovu zahtjeva električne opreme, zatim raspoložene za brzo asambliranje na terenu. Fabrička instalacija izbjegava kvalitetne probleme na terenu izbora okruženja ili faktora osoblja, omogućujući "integriranu dostavu kabine-ormara" kako bi se smanjio rad na izgradnji, prilagođeno složenim terenima i ponudilo značajne prednosti u pogledu vremena i troškova.

2.3 Optimizirana dvoslojna struktura

Nad visokonaponskim prostorom može se izgraditi prefabricirana kontrolna soba. Dvoslojna struktura pretvara odabrane pozicije sklopne kolone u sekundarne kabelske šahte, omogućavajući kablama da prođu na gornju kontrolnu sobu, poboljšavajući iskorištenje prostora i smanjujući duljinu kablova. Četvorostruki čelični vertikalni stubići s dijagonalnim osiguranjima jače mehaničku snagu, podržavajući oba sloja i trake patrolnog robota za ponovno korištenje prostora.

3 Tehničke prednosti
3.1 Integracija višefunkcijskih modula

Integracija modula protiv malog životinjskog svijeta, kontrole temperature i vlažnosti, i patrolnog robota dodjeljuje visokonaponskom prostoru sposobnosti zaštite od prašine, toplotne izolacije, regulacije okruženja i nadzora opreme, stvarajući "inteligentni nosač" za električnu opremu.

3.2 Potpuna životna doba okruženja

Automatska kontrola temperature i vlažnosti i decentralizovana klima održavaju stabilne uslove unutar kabine, poboljšavajući pouzdanost opreme i udobnost rada, sprečavajući starenje izolacije i rizike od kratakputa zbog visokih temperatura.

4 Primjer primjene

U okviru Plana za pilotnu primjenu novih tehnologija China Southern Power Grid-a 2018, Zhongshan Power Supply Bureau je primijenio prefabriciranu tehnologiju u 110kV Tongfu transformatornoj stanici, završivši izgradnju (uključujući građevinske radove, instalaciju i komisijovanje) unutar 6 mjeseci - rješavajući tradicionalne probleme rokova. Troškovi gradnje materijala su smanjeni za 25%. 10kV prefabricirani visokonaponski prostor ima pouzdanu strukturu, racionalnu raspodjelu opreme i savršene sisteme okruženja, postižući organičku integraciju električne opreme i kabine za dugotrajan stabilan rad.

Nakon operativnog rada, smanjeni opasni uvjeti opreme, optimizirano okruženje i poboljšana pouzdanost snabdijevanja strujom su smanjili troškove hitne popravke, osigurali snabdijevanje opterećenja 10kV ishodišta i dostavili značajne ekonomske i društvene prednosti.

5 Zaključak

Sa ciljem rješavanja "dugog vremenskog perioda izgradnje, lošeg okruženja i slabe inteligentne održavajuće i popravne obrade" tradicionalnih armirano-betonskih visokonaponskih prostora, ovaj rad predlaže rješenje prefabricirane kabinne strukture: fabričko komisijovanje kabine i opreme, zatim "blokiranje" asambliranja na terenu nakon raspolaganja transporta. Snap-fit izolirana kabinja, raspored kablova u šahti i integracija višestrukih modula omogućavaju učinkovitu izgradnju i optimizaciju okruženja.

Ova struktura podržava potpunu životnu dobu bezbednosti opreme, pojednostavljuje održavanje i popravku, i nudi široku vrednost za promociju, pružajući inovativnu putanju za izgradnju pametnih transformatornih stanica.