Pagsasaliksik at Paggamit ng Naka-preparadong Struktura ng Balangkas para sa mga Bahay na May Mataas na Voltaje sa mga Substation
Ang pag-unlad ng ekonomiya ay nangangailangan ng mas mataas na epektibidad sa pagtatayo ng mga substation, kung saan nagkaroon ng teknolohiyang prefabricated cabin substation. Sa pamamagitan ng modular na disenyo, ang pagsasakabilanggo, komisyoning, at pre-fabrication ng mga aparato ay natatapos sa loob ng pabrika, na nangangailangan lamang ng "building-block" assembly sa lugar. Bilang halimbawa, ang 10kV prefabricated high-voltage room: ang mga aparato at cabin ay inilalapat sa pabrika, at ang trabahong on-site ay limitado sa busbar at cabin assembly. Ang main transformer incoming line ay konektado sa pamamagitan ng wall bushings, at ang outgoing lines ay lumalabas sa pamamagitan ng under-cabin cable layer, na siyang nakakapagtala ng mahusay na pag-shorten ng construction cycle at pagbawas ng mga gastos.
Ang tradisyonal na high-voltage rooms ng substation ay gumagamit ng reinforced concrete structures, na nangangailangan ng layered concrete pouring na may habang hanggang 6 buwan mula sa civil works hanggang sa installation—na hindi nasasakop ang pangangailangan ng grid construction. Ang mataas na gastos sa materyales at labor ay dinadagdagan pa ang kabuuang gastos. Bukod dito, ang kanilang iisang estruktura ay walang dust-proofing, thermal insulation, at environmental control functions. Ang mataas na temperatura ay nagpapabilis ng pag-aging ng insulasyon ng mga aparato, samantalang ang moisture sa mga bahagi ng insulasyon ay maaaring magdulot ng electrical failures.
Upang tugunan ang mga isyung ito, ang paper na ito ay nagpopropona ng isang prefabricated high-voltage room structure. Ang prefabrication at debugging sa pabrika ay nagbibigay-daan sa mabilis na on-site assembly, na nakakonekta sa environmental control at equipment monitoring. Ito ay binubuo ng high-voltage cabinet units, cable shaft units, at iba pa, na siyang optimizes ang paggamit ng espasyo at nagpapadali ng maintenance ng mga aparato.
1.Mga Puso ng Teknikal na Prinsipyo at Function ng Structural Modules
1.1Prefabricated Cabin Unit
Bilang pinakamaliit na unit ng assembly, ito ay nagintegre ng pre-installation ng mga aparato. Ang factory-produced switchgear at control panels ay inilalapat, commissioned, at pre-assembled sa cabin, at pagkatapos ay disassembled para sa transportasyon. Ang sukat nito ay tugma sa trailers, at ang mga unit ay modularly assembled on-site: splicing cabinets, connecting busbars at power busbars, at joining cabins upang bumuo ng high-voltage room.
1.2 High-voltage & Cable Shaft Units
1.3 Communication & Control Panel Unit
Nagpapalit ng gitnang switchgear sa control panels upang kolektuhin ang primary equipment data, at inililipat ito sa pamamagitan ng cable shaft patungo sa control room para sa remote monitoring.
1.4 Door-Equipped Units
Nagseal ng mga dulo ng high-voltage room sa pamamagitan ng fire-escape doors. Double-sealed (Fig. 2) upang buntisin ang dust, ang mga pinto ay gumagamit ng lightweight GRP-polyurethane panels na may stainless steel edges para sa durability.
1.5 Prefabricated Cabin Unit: Frame Structure and Load-bearing Design
Ang prefabricated cabin unit ay binubuo ng frame, vertical struts, at walls. Ang frame ay isang grid-type structure na welded sa pamamagitan ng H-section steel through groove welding, na nagbabahagi ng self-weight ng cabin at internal equipment (switchgear, control panels, etc.). Ang steel frame ay din ginagamit bilang embedded foundation para sa installation ng mga aparato, kung saan ang switchgear at panels ay direktang mounted sa ito para sa stable load-bearing.
1.6 Vertical Struts: Mechanical Reinforcement and Upper Support
Ang mga vertical struts ay inilalagay sa pamamagitan ng splicing edges ng cabin unit, na may 4 struts bawat isa sa harapan at likuran ng switchgear sa splicing surface, na may kabuuang 8. Gawa sa square steel tubes, sila ay vertically welded sa pagitan ng bottom at top steel frames ng cabin, na reinforced sa pamamagitan ng diagonal braces upang palakasin ang mechanical strength. Bukod sa pagpapalakas ng overall rigidity ng high-voltage room, ang mga struts ay nagbibigay ng reliable support para sa upper prefabricated control room, na nagse-ensure ng effective load transfer.
1.7 Wall System: Thermal Insulation, Waterproofing, and Structural Reinforcement
Ang mga cabin walls ay double-layer composite structures (inner + outer walls), na binubuo ng snap-type composite steel plates na puno ng thermal insulation materials.
Ang mga plaka ay nafix sa pamamagitan ng inner-side bolts pagkatapos ng splicing, at ang mga dulo ay welded sa frame. Ang crisscross connection ay siyang nagpapalakas ng anti-deformation capability ng walls, na nagse-ensure ng both thermal insulation at structural stability upang resist external forces.
1.8 Anti-small-animal Module
Nagintegre ng door-integrated card slot (na naglalaman ng baffle upang buntisin ang pests kapag binuksan) at wall/corner fixed points para sa sticky traps, na bumubuo ng dual protection laban sa small animals.
1.9 Temperature & Humidity Control Module
Nagcombine ng automatic thermostat, industrial heater (para sa long-term low-temp stability), at decentralized AC. Ang real-time data ay nagdrdrive ng smart on/off ng heating/cooling upang panatilihin ang stable cabin conditions.
1.10 Decentralized Air-Conditioning System
Gumagamit ng high-power industrial AC unit + top-mounted ducts. Ang malamig na hangin ay lumilipad pababa, na nagpapabuo ng convection para sa uniform temp distribution, na nagiiwas sa local overheating upang protektahan ang mga aparato.
1.11 Patrol Robot Module
Nag-track sa pamamagitan ng switchgear channels; ang mga robot (na may retractable detectors) ay auto-position via navigation. Ginagawa nila ang 360° inspections (AI recognition, IR temp, partial discharge), na nagpapadala ng real-time data para sa hidden danger diagnosis—na nagpapalit ng manual checks.
1.12 Lighting Module
Dual-mode: Embedded LED channel lights (para sa maintenance) + UPS-powered emergency lights (cross-installed, na may warnings) para sa backup during outages, na nagse-ensure ng safe visibility.
1.13 Air Inlets/Outlets
Top inlets + bottom outlets form convection. Trunk-shaped (Fig. 5) na may downward-facing external vents (pre-filtered by sand nets), labyrinth ducts (to slow air, trap debris), at high-protection filters—balancing ventilation and dust control.
1.14 Design of Ring-Shaped Grounding Busbar
Ang ring-shaped grounding busbar, gawa sa hot-dip galvanized flat steel, ay openly laid along the walls of the high-voltage room. It connects primary equipment grounding, protective grounding, at maintenance grounding, na may sapat na manual grounding terminals upang mapasok ang "five-prevention" requirements at tiyakin ang ligtas na maintenance grounding. Ang apat na soft copper wires 引出 (led out) mula sa busbar ay lumalabas sa cabin floor upang bumuo ng reliable connections sa main grounding grid, na nagtatatag ng global grounding system.
2 Analysis of Key Technologies
Ang prefabricated cabin-type high-voltage rooms ay nagpapataas ng mabilis na substation construction, environmental optimization, at ligtas na operasyon sa pamamagitan ng tatlong core technologies, na sumusuporta sa stable 10kV switchgear operation:
2.1 Intensive Layout of Cable Layer
Sa panahon ng civil construction, ang high-voltage room foundation at cable layer lang ang itinayo, at ang prefabricated cabins ay direkta na assembled sa itaas ng cable layer pagdating. Ang dedicated staircases (bilaterally configured with FRP rain shelters) ay idinagdag, na may drainage wells sa ilalim na konektado sa sumps para sa stormwater discharge. Ito ay sumasakop sa fire evacuation standards at nagpapadali sa access ng operator sa cable layer.
2.2 Factory Prefabrication and Assembly
Ang prefabricated cabin units ay nakonfigura at pre-assembled sa pabrika batay sa mga requirement ng electrical equipment, at pagkatapos ay disassembled para sa mabilis na on-site assembly. Ang factory installation ay nag-iwas sa quality issues mula sa environment o personnel factors, na nagbibigay-daan sa "cabin-cabinet integrated" delivery upang mabawasan ang construction workload, sumunod sa complex terrains, at nagbibigay ng significant time at cost advantages.
2.3 Space-Optimized Double-Layer Structure
Maaaring itayo ang prefabricated control room sa itaas ng high-voltage room. Ang double-layer design ay nagtransform ng selected switchgear positions sa secondary cable shafts, na nagbibigay-daan sa mga cables na lumalabas patungo sa itaas na control room, na nagpapabuti ng space utilization at nagrereduce ng cable length. Ang square steel tube vertical struts na may diagonal braces ay nagpapalakas ng mechanical strength, na sumusuporta sa double layer at inspection robot tracks para sa space reuse.
3 Technical Advantages
3.1 Multi-Functional Module Integration
Ang integration ng anti-small-animal, temperature-humidity control, at patrol robot modules ay nagbibigay ng dust-proofing, thermal insulation, environmental regulation, at equipment monitoring capabilities, na nagpapabuo ng "intelligent carrier" para sa mga power equipment.
3.2 Full Lifecycle Environmental Assurance
Ang automatic temperature-humidity control at decentralized air conditioning ay nagpapanatili ng stable cabin conditions, na nagpapabuti ng reliability ng mga aparato at comfort ng operasyon, habang nagiiwas sa insulation aging at short-circuit risks mula sa mataas na temperatura.
4 Application Case
Sa ilalim ng China Southern Power Grid’s 2018 New Technology Pilot Application Plan, ang Zhongshan Power Supply Bureau ay nag-apply ng prefabricated technology sa 110kV Tongfu Substation, na nagtapos ng construction (including civil works, installation, at commissioning) sa loob ng 6 buwan—na naglutas ng traditional schedule issues. Ang construction material costs ay bumaba ng 25%. Ang 10kV prefabricated high-voltage room ay may reliable structure, rational equipment layout, at perfect environmental systems, na nagpapabuo ng organic integration ng electrical equipment at cabins para sa long-term stable operation.
Pagkatapos ng operasyon, ang reduced equipment hazards, optimized environment, at improved power supply reliability ay nagresulta sa pagbawas ng emergency repair costs, nagtiyak ng 10kV feeder load supply, at nagbigay ng significant economic at social benefits.
5 Conclusion
Aiming at traditional reinforced concrete high-voltage rooms’ "mahabang construction period, mahina ang environment, at mahina ang intelligent O&M", ang paper na ito ay nagpopropona ng isang prefabricated cabin-type solution: factory debugging ng cabin at equipment, na sinundan ng on-site "building block" assembly pagkatapos ng disassembly transport. Ang snap-fit insulated cabin, shaft cable layout, at multi-module integration ay nagbibigay-daan sa efficient construction at environmental optimization.
Ang estrukturang ito ay sumusuporta sa full lifecycle equipment safety, simplifies O&M, at nagbibigay ng broad promotion value, na nagbibigay ng innovative path para sa smart substation construction.
