ہائی وولٹ کے کمپارٹمنٹس میں پری فیبریکیٹڈ اینکلوژر سٹرکچر کا تحقیق اور اطلاق

مع ازدحام التطور الاقتصادي، تتطلب كفاءة أعلى في بناء محطات التحويل، مما أدى إلى ظهور تقنية مقصورة المحطة المسبقة الصنع. بتصميمها النمطي، يتم إكمال توصيلات الأجهزة وتجربتها وإعدادها في المصانع، ويقتصر العمل على الموقع فقط على "تركيب كتل البناء". كمثال على ذلك، غرفة الجهد العالي المصنعة مسبقًا بـ 10 كيلو فولت: يتم تركيب الأجهزة والمقصورة في المصنع، مع تقييد العمل على الموقع بتجميع الشبكة الرئيسية والمقصورة. يتم ربط خط الوارد للمحول الرئيسي عبر الأغطية الجدارية، وتخرج الخطوط الخارجة عبر طبقة الكابلات تحت المقصورة، مما يقلل بشكل كبير من دورة البناء ويخفض التكاليف.

تستخدم غرف الجهد العالي التقليدية في محطات التحويل هيكل خرساني مسلح، يتطلب صب الخرسانة بشكل متدرج يستغرق ما يصل إلى 6 أشهر من الأعمال المدنية حتى التركيب—ولا تستوفي احتياجات بناء الشبكة. كما أن تكاليف المواد والأجور العالية ترفع الكلفة الإجمالية. بالإضافة إلى ذلك، فإن هيكلها الفردي يفتقر إلى وظائف حماية الغبار والعزل الحراري والتحكم البيئي. تسرع درجات الحرارة العالية تآكل عزل الأجهزة، بينما يمكن أن تسبب الرطوبة في أجزاء العزل أعطالًا كهربائية.

لحل هذه المشاكل، يقدم هذا البحث هيكل غرفة جهد عالي مصنوع مسبقًا. تمكن التصنيع المسبق والتجربة في المصنع من التجميع السريع على الموقع، مع التكامل مع التحكم البيئي ومراقبة الأجهزة. يتكون من وحدات خزانات جهد عالي، وحدات قنوات الكابلات، وغيرها، مما يحسن استخدام المساحة ويسهل صيانة الأجهزة.

1. المبادئ الأساسية والوظائف التقنية لوحدات الهيكل
1.1 وحدة المقصورة المصنعة مسبقًا

كوحدة تجميع أصغر، تقوم بتوفير تثبيت مسبق للأجهزة. يتم تركيب وتجربة وتجميع لوحة التوزيع والمعدات الأخرى في المقصورة في المصنع، ثم يتم تفكيكها للنقل. يتم تصميم الوحدات لتتناسب مع شاحنات النقل، وتتم تجميعها نمطيًا على الموقع: توصيل الخزانات، وتوصيل الشبكات الرئيسية وشبكات الطاقة، وتوصيل المقصورات لتشكيل غرفة الجهد العالي.

1.2 وحدات الجهد العالي وقنوات الكابلات

• وحدة الجهد العالي: تخطيط صفوف مزدوجة لستة خزانات توزيع مع ممر صيانة.

• وحدة قناة الكابلات: تحويل المساحة الوسطى إلى قناة عمودية للكابلات الثانوية، تربط طبقة الكابلات السفلية بالغرفة العليا للتحكم. تضمن غطاء القناة الجمالية، بينما يتم تغليف الشبكات الرئيسية في الخنادق الخلفية لأمان.

1.3 وحدة الاتصال ولوحة التحكم

تعوض خزانات التوزيع الوسطى بلوحة التحكم لجمع بيانات الأجهزة الأولية، وإرسالها عبر قناة الكابلات إلى غرفة التحكم لمراقبة بعيدة.

1.4 الوحدات المزودة بالأبواب

تغلق نهايات غرفة الجهد العالي بأبواب طوارئ الحريق. مختومة مرتين (الشكل 2) لمنع الغبار، تستخدم الأبواب ألواح البولي يوريثين الخفيفة الوزن ذات الحواف الفولاذية غير القابلة للصدأ للقوة والمتانة.

1.5 وحدة المقصورة المصنعة مسبقًا: هيكل الإطار وتصميم الحمل

تتكون وحدة المقصورة المصنعة مسبقًا من إطار وأعمدة رأسية وجدران. الإطار هو هيكل شبكي ملحوم بواسطة قضبان الصلب من نوع H عن طريق اللحام الفراغي، يحمل وزن المقصورة نفسها ومعداتها الداخلية (خزانات التوزيع، لوحات التحكم، وما إلى ذلك). الإطار الصلبي يعمل أيضًا كأساس مدمج لتثبيت المعدات، حيث يتم تركيب خزانات التوزيع واللوحات مباشرة عليه لتحمل ثابت.

1.6 الأعمدة الرأسية: التعزيز الميكانيكي والدعم العلوي

تُرتَّب الأعمدة الرأسية على طول حواف الوحدة المقصورة، مع 4 أعمدة لكل منها 4 على الجهة الأمامية والخلفية لخزانات التوزيع على سطح التوصيل، بإجمالي 8. مصنوعة من أنابيب الصلب المربع، يتم لحامها بشكل عمودي بين الإطارات الصلبية السفلية والعليا للمقصورة، مدعمة بمثبتات قطرية لتعزيز القوة الميكانيكية. بالإضافة إلى تعزيز الصلابة العامة لغرفة الجهد العالي، توفر الأعمدة دعمًا موثوقًا به للغرفة العلوية المصنعة مسبقًا للتحكم، مما يضمن نقل الحمل الفعال.

1.7 نظام الجدران: العزل الحراري والمقاومة للماء والتقوية الهيكلية

تتكون جدران المقصورة من هيكل مركب ذو طبقتين (داخلي + خارجي)، مكون من صفائح فولاذية مركبة من النوع القابل للتقاطع مليئة بمواد العزل الحراري.

• الجدار الداخلي: متشابك بشكل عمودي من الأعلى إلى الأسفل مع فواصل أفقي، مما يحسن الجمالية الداخلية ومقاومة الرطوبة.

• الجدار الخارجي: متشابك أفقيًا من اليسار إلى اليمين مع فواصل رأسية، يوجه تدفق مياه الأمطار لمنع تجمع المياه (انظر الشكلين 3-4).

تثبت الصفائح بواسطة براغي داخلية بعد التوصيل، مع نهاية اللحام إلى الإطار. الاتصال المتقاطع يعزز بشكل كبير قدرة الجدران على مقاومة التشوه، مما يضمن العزل الحراري والاستقرار الهيكلي لمقاومة القوى الخارجية.

1.8 وحدة حماية الحيوانات الصغيرة

تدمج فتحة بطاقة متكاملة مع الباب (تحتوي على حاجز لمنع الحشرات عند الفتح) ونقاط تثبيت ثابتة على الجدران والأركان لفخاخ لاصقة، مما يشكل حماية مزدوجة ضد الحيوانات الصغيرة.

1.9 وحدة التحكم في درجة الحرارة والرطوبة

تجمع بين مراقب حرارة تلقائي، وتسخين صناعي (للحفاظ على الاستقرار في درجات الحرارة المنخفضة لفترات طويلة)، وتكييف موزع. تدفع البيانات الفعلية تشغيل وإيقاف التسخين/التبريد الذكي لحفظ ظروف المقصورة المستقرة.

1.10 نظام تكييف الهواء الموزع

يستخدم وحدة تكييف هواء صناعية عالية الطاقة + أنابيب تهوية مثبتة في الأعلى. تنخفض الهواء البارد إلى الأسفل، مما يخلق تيارًا متجانسًا لتوزيع درجة الحرارة بشكل موحد، مما يمنع التسخين المحلي ويحمي المعدات.

1.11 وحدة الروبوت المتفقد

يتتبع الروبوتات قنوات خزانات التوزيع؛ الروبوتات (مع أجهزة استشعار قابلة للسحب) تحدد موقعها تلقائيًا عبر التنقل. تجري فحوصات 360° (التعريف بالذكاء الاصطناعي، درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء، التفريغ الجزئي)، وترسل البيانات الفعلية لتشخيص المخاطر الخفية—تستبدل الفحوصات اليدوية.

1.12 وحدة الإضاءة

نمط مزدوج: أضواء LED مدمجة في القنوات (للمحافظة) + أضواء طوارئ تعمل بالطاقة الاحتياطية UPS (مثبتة متقاطعة، مع تحذيرات) للدعم أثناء الانقطاعات، مما يضمن الرؤية الآمنة.

1.13 مداخل ومخارج الهواء

المدخل العلوي + المخرج السفلي يشكلان تيارًا متجانسًا. الشكل الشجري (الشكل 5) مع فتحات خارجية موجهة للأسفل (مبينة بواسطة شبكة رملية)، وأنابيب متاهة (لتبطئ الهواء، وحبس الأوساخ)، ومرشحات عالية الحماية—توازن بين التهوية والتحكم في الغبار.

1.14 تصميم حافلة الأرضية الحلقة

حافلة الأرضية الحلقة، مصنوعة من الصلب المسطح المجلفن بالغمس الساخن، ممدودة بشكل مفتوح على طول جدران غرفة الجهد العالي. تربط تأريض المعدات الأساسية والحماية والصيانة، مع مفاتيح تأريض يدوي كافية لتلبية متطلبات "الخمسة منع" وضمان تأريض الصيانة الآمن. أربعة أسلاك نحاسية ناعمة تخرج من الحافلة تمر عبر أرضية المقصورة لتشكيل روابط موثوقة مع الشبكة الأرضية الرئيسية، مما ينشئ نظام تأريض شامل.

2 تحليل التقنيات الرئيسية

تحقق غرف الجهد العالي من نوع المقصورة المصنعة مسبقًا بناءً سريعًا لمحطات التحويل، وتحسين البيئة، وتشغيل آمن من خلال ثلاث تقنيات رئيسية، مما يدعم تشغيل خزانات التوزيع بـ 10 كيلو فولت بشكل مستقر:

2.1 تخطيط مكثف لطبقة الكابلات

خلال الأعمال المدنية، يتم بناء أساس غرفة الجهد العالي وطبقة الكابلات فقط، ويتم تجميع المقصورات المصنعة مسبقًا فوق طبقة الكابلات عند وصولها. يتم إضافة السلالم المخصصة (مزودة بسقف FRP مضاد للأمطار من الجانبين)، مع آبار تصريف في القاع متصلة بالصهاريج لتصريف مياه الأمطار. هذا يلبي معايير الإخلاء من الحريق ويسهل الوصول للمشغلين إلى طبقة الكابلات.

2.2 التصنيع المسبق والتركيب في المصنع

تتم تكوين وحدات المقصورة المصنعة مسبقًا وتجميعها في المصنع بناءً على متطلبات المعدات الكهربائية، ثم يتم تفكيكها للتجميع السريع على الموقع. يتجنب التركيب في المصنع مشاكل الجودة على الموقع بسبب العوامل البيئية أو البشرية، مما يسمح بتوصيل "المقصورة - الخزانات" المتكاملة لتقليل حجم العمل في البناء، وللتكيف مع التضاريس المعقدة، ويوفر مزايا كبيرة في الوقت والتكلفة.

2.3 هيكل مزدوج الطبقات محسّن لاستخدام المساحة

يمكن بناء غرفة التحكم المصنعة مسبقًا فوق غرفة الجهد العالي. يحول التصميم ذو الطبقة المزدوجة مواقع بعض خزانات التوزيع إلى قنوات كابلات ثانوية، مما يسمح بعبور الكابلات إلى الغرفة العليا للتحكم، مما يحسن استخدام المساحة ويقلل من طول الكابلات. الأعمدة العمودية من الأنابيب الفولاذية المربعة مع مثبتات قطرية تعزز القوة الميكانيكية، مما يدعم الطبقتين المزدوجة ومسارات روبوتات التفتيش لإعادة استخدام المساحة.

3 المزايا التقنية
3.1 تكامل الوحدات المتعددة الوظائف

يمنح تكامل وحدات حماية الحيوانات الصغيرة ووحدة التحكم في درجة الحرارة والرطوبة ووحدة الروبوت المتفقد غرفة الجهد العالي قدرات حماية الغبار والعزل الحراري والتحكم البيئي ومراقبة المعدات، مما يخلق "حامل ذكي" للمعدات الكهربائية.

3.2 ضمان البيئة الكاملة لدورة الحياة

يحافظ التحكم التلقائي في درجة الحرارة والرطوبة والتكييف الموزع على ظروف المقصورة المستقرة، مما يحسن موثوقية المعدات وراحة التشغيل، ويمنع تآكل العزل ومخاطر القصر بسبب درجات الحرارة العالية.

4 حالة التطبيق

وفقًا لخطة Southern Power Grid الصينية لـ "تطبيق التقنيات الجديدة عام 2018"، طبقت إدارة الطاقة في مدينة Zhongshan التقنية المصنعة مسبقًا في محطة Tongfu بـ 110 كيلو فولت، وأكملت البناء (بما في ذلك الأعمال المدنية والتركيب والتجربة) في غضون 6 أشهر—حل مشاكل الجدول الزمني التقليدية. انخفضت تكاليف مواد البناء بنسبة 25%. تتميز غرفة الجهد العالي المصنعة مسبقًا بـ 10 كيلو فولت ببنية موثوقة، وتخطيط معدات عقلاني، ونظام بيئي متكامل، مما يحقق التكامل العضوي للمعدات الكهربائية والمقصورات للعمل المستقر طويل الأمد.

بعد التشغيل، انخفضت مخاطر المعدات، وتم تحسين البيئة، وتحسنت موثوقية تزويد الكهرباء، مما قلص تكاليف الإصلاحات الطارئة، وضمن تزويد الأحمال بخطوط التغذية بـ 10 كيلو فولت، وأنتج فوائد اقتصادية واجتماعية كبيرة.

5 الخاتمة

هدفًا لحل مشاكل غرف الجهد العالي التقليدية المصنوعة من الخرسانة المسلحة "الفترة الطويلة للبناء، البيئة السيئة، والصيانة الذكية الضعيفة"، يقدم هذا البحث حلًا من نوع المقصورة المصنعة مسبقًا: التجربة في المصنع للمقصورة والمعدات، ثم التجميع السريع على الموقع بعد النقل المفكك. تمكّن المقصورة المعزولة القابلة للتركيب، وتخطيط قنوات الكابلات، وتكامل الوحدات المتعددة من تحقيق البناء الفعال وتحسين البيئة.

هذا الهيكل يدعم السلامة الكاملة للمعدات على مدى دورة الحياة، ويimplify صيانة التشغيل والصيانة، ويقدم قيمة ترويجية واسعة، مما يوفر مسارًا مبتكرًا لبناء محطات التحويل الذكية.