تحليل مقارن للمحولات الجاهزة بجهد 500 كيلو فولت مقابل المحولات التقليدية
تستخدم منطقة المعدات الثانوية في محطات التحويل التقليدية الخرسانة المسلحة أو الهياكل الفولاذية المسبقة الصنع، مما يؤدي إلى مشاكل مثل دورة البناء الطويلة، وتصميم المناطق الوظيفية غير العقلاني، والتقييمات البيئية الصارمة، والغبار، والضوضاء، والإزعاج. يمكن تركيب المعدات الأولية والثانوية فقط بعد الانتهاء من الأعمال المدنية والديكور، مما يقلل من كفاءة البناء.
تتميز محطات التحويل المسبقة الصنع بالوحدة، الذكاء، والفعالية الاقتصادية، وهي تتمتع بمزايا خضراء وموفرة للطاقة وكفاءة عالية. تحل هذه المحطات مشاكل محطات التحويل التقليدية مثل التكاليف العالية، وتوازن الأوقات الزمنية الطويلة، والصيانة الصعبة، والأعباء الزائدة، والجودة المنخفضة.
يستخدم مغلق محطة التحويل المسبقة الصنع بقوة 500 كيلوفولت ألواح عزل فراغ جديدة ومواد تخزين الطاقة بتغيير المرحلة. هذه المواد تضمن تشغيل المعدات بشكل موثوق مع تقليل استهلاك الطاقة. درست هذه الورقة تخطيط الكابينة المسبقة الصنع، ومقاومة المياه، وأنظمة التكييف والتبريد، وأنظمة الحماية من الحرائق، مقارنة بها بأقسام محطات التحويل التقليدية لتوفير معايير لاستراتيجيات التشغيل والصيانة المستقبلية.
1 التخطيط العام
1.1 الترتيب المستو
في محطة التحويل بقوة 500 كيلوفولت، يتم دمج وترتيب حماية الخطوط بقوة 220 كيلوفولت، وحماية الفرق بين الحافزات، وحماية الشحن القاطع، وأجهزة القياس والتحكم في الكابينة الثانوية المسبقة الصنع (لمزيد من التفاصيل حول الترتيب، راجع الشكل 1). تتم ترتيب هذه الكابينة الثانوية المسبقة الصنع بالقرب من منطقة معدات نظام التحكم والفصل الغازي (GIS) بقوة 220 كيلوفولت.
مقارنة بالغرفة التقليدية لحماية المعدات الثانوية، تحقق الكابينة الثانوية المسبقة الصنع بناءً وتشغيلًا وإكمالًا متزامنين لألواح الحماية والقياس والتحكم، بالإضافة إلى أنظمة الإضاءة والتكييف والتبريد داخل الكابينة، مما يقلل بشكل كبير من فترة البناء.
1.2 هيكل الكابينة المسبقة الصنع
يستخدم هيكل الكابينة المسبقة الصنع ألواح الأسمنت الليفي (FC). الجدران ذات الإطار الفولاذي تحتوي على أعمدة فولاذية على شكل H متباعدة كل 3 متر، مع استخدام الفولاذ المقاوم للتآكل من نوع C أو الفولاذ القناة لدعمها. تتكون طبقات الجدار من الخارج إلى الداخل كالتالي: ألواح FC بسمك 12 مم، وختم البولي إيثيلين، وألواح الفولاذ المدلفن بارد بسمك 2 مم، والعظام الممتلئة بالصوف الصخري، وألواح الألمنيوم البلاستيكية بسمك 4 مم. يتم لحام سقف الزاوية الفولادي المقاوم للصدأ مع الإطار، مع تكامل تصريف المياه الثنائي الجانب في السقف. يوجد تحت السقف سقف معزل بالصوف الصخري.
يستخدم المغلق ألواح العزل الفراغي ومواد التخزين بتغيير المرحلة (PCM). تقلل ألواح العزل الفراغي من استهلاك الطاقة لوحدات التكييف في الصيف بنسبة 25% وفي الشتاء بنسبة 50%. تساهم خصائص تغيير المرحلة في PCM في توازن درجات الحرارة عن طريق امتصاص الحرارة أثناء النهار وإطلاقها ليلاً.
1.3 التوصيل الداخلي للكابينة المسبقة الصنع
تستخدم الكابينة المسبقة الصنع التوصيل الخفي داخلياً. يتم ترتيب شبكة ربط الأسلاك أو هيكل الصندوق في الطبقة السفلية المتوسطة للكابينة، ويتم استخدامه لربط وتثبيت الكابلات والألياف الضوئية. يحتوي هيكل الصندوق على طبقتين، أعلى وأسفل، مما يسمح بوضع الكابلات والألياف الضوئية بشكل منفصل. يتم عرض هيكل قاع الكابينة المسبقة الصنع في الشكل 2.
بالإضافة إلى ذلك، يتم تعيين قنوات الكابلات للكابلات الكهربائية في الطبقات المتوسطة حول الكابينة بالقرب من الجدران، مما يحقق الفصل المادي بين الكهرباء القوية والضعيفة. يجب على الشركة المصنعة للكابينة اتباع أنواع الكابلات المحددة بدقة عند وضع جميع الكابلات من المحطات إلى صناديق التوزيع، مما يضمن التوحيد والاتساق في التوصيل.
بالإضافة إلى ذلك، يتم تعيين قنوات الكابلات للكابلات الكهربائية في الطبقات المتوسطة حول الكابينة بالقرب من الجدران، مما يحقق الفصل المادي بين الكهرباء القوية والضعيفة. يجب على الشركة المصنعة للكابينة اتباع أنواع الكابلات المحددة بدقة عند وضع جميع الكابلات من المحطات إلى صناديق التوزيع، مما يضمن التوحيد والاتساق في التوصيل.
2 الأداء المقاوم للماء والتسرب
2.1 محطات التحويل التقليدية
يعتمد الأداء المقاوم للماء في السقف في محطات التحويل التقليدية على شكل السقف والمواد المقاومة للماء المختارة. تنقسم أشكال السقف بشكل أساسي إلى الأسطح المسطحة والمائلة؛ هناك نوعان رئيسيان من حلول المواد المقاومة للماء:
2.2 محطات التحويل من نوع الكابينة المسبقة الصنع
مقارنة بمحطات التحويل التقليدية، يستخدم الواجهة الخارجية لمحطات التحويل من نوع الكابينة المسبقة الصنع ألواح الأسمنت الليفي. الجزء العلوي هو سقف مائل من الفولاذ المقاوم للصدأ (مع انحدار 5%)، ويتم لحام السقف المائل بشكل متكامل مع إطار الكابينة. كمادة بناء جديدة، تتميز ألواح الأسمنت الليفي بخصائص مقاومة للحريق وممانعة للهب، وسهولة التركيب، وكفاءة التركيب، وسهولة الصيانة في المراحل اللاحقة.
يتم تقسيم تصريف المياه العلوية لمحطات التحويل من نوع الكابينة المسبقة الصنع إلى شكلين: التصريف المركزي والتصريف الطبيعي:
3 نظام التكييف والتبريد
3.1 محطات التحويل التقليدية
تستخدم غرفة حماية المعدات الثانوية في محطات التحويل التقليدية مكيفات هواء مثبتة على الجدار أو من النوع المقسم مع أجهزة تهوية. تتسبب الحوادث النارية في تشغيل التوصيل التلقائي لإيقاف نظام التكييف والتبريد، والذي يقوم بإعادة التشغيل تلقائيًا بعد استعادة التيار الكهربائي للحفاظ على الاستمرارية.
3.2 محطات التحويل من نوع الكابينة المسبقة الصنع
تتميز المعدات الموجودة في الكابينة الثانوية المسبقة الصنع بهذه الخصائص:
كثيفة وعالية الحرارة : العديد من لوحات الحماية والقياس والتحكم والطاقة تنتج حرارة مستمرة، مما يرفع درجة حرارة الكابينة.
تبادل الهواء المتكرر : تفتيش دوري كل 2-3 أيام (وفقًا لـ "الخمسة التوحيدات") يعني دخول وخروج الموظفين بشكل متكرر، مما يؤثر على الرطوبة الداخلية.
حرارة غير متساوية : تركز الحرارة من أجهزة الحماية والمفاتيح يتسبب في اختلافات في درجة الحرارة والرطوبة، مما يتطلب التهوية.
الحلول:
4 السلامة من الحرائق
تعتمد مقاومة المبنى للحريق على مكونات مثل الجدران والأعمدة والعتبات. تصنيف مقاومة الحرائق هو الوقت الذي تستغرقه المواد لفقدان وظائفها الحملية والعازلة للحرارة تحت منحنى درجة الحرارة القياسية. يجب أن تلتزم المباني بـكود تصميم الحماية من الحرائق للمباني؛ حيث تحدد المواصفات الخاصة بالمواد (السماكة وما إلى ذلك) هذا.
4.1 محطات التحويل التقليدية
تستخدم غرف حماية المعدات الثانوية والتحكم في محطات التحويل التقليدية الخرسانة المسلحة، مع تصنيف الحريق الأدنى من المستوى الثاني وفئة الخطر Wu (غير قابلة للاشتعال). مجهزة بأجهزة حماية من الحرائق ناضجة، تلبي المتطلبات. الجدران الداعمة: أحجار مسامية غير ملتحمة (مصممة لمدة 5.5 ساعة، الحد الأدنى 2.5 ساعة). الأعمدة: الخرسانة المسلحة (مصممة لمدة 3 ساعات، الحد الأدنى 2.5 ساعة).
4.2 محطات التحويل من نوع الكابينة المسبقة الصنع
تستخدم الكابينات اللحام الفولاذي، والجدران مملوءة بمواد غير قابلة للاشتعال، ومجهزة مسبقًا بأجهزة إنذار الحريق والمستشعرات والمعدات. فوق 500 درجة مئوية، يفقد الفولاذ الصلابة والقوة ويتشوه، مما يعرضه لمخاطر الانهيار. هذا يجعل أدائها ضد الحرائق أقل من محطات التحويل التقليدية.
5 الخاتمة
تتمتع محطات التحويل التقليدية بمعايير ناضجة (التصميم والعزل وفحص الحريق) ولكنها تواجه مشاكل في الأعمال المدنية ودورة البناء الطويلة وتأثيرات الموسم. تعتبر الكابينات المسبقة الصنع، بمساحتها الصغيرة ودورة البناء القصيرة والتخطيط المرن، أساسية للتصميم الوحدوي.
على الرغم من أنها لا تزال في مرحلة مبكرة، فإن الكابينات المسبقة الصنع تعاني من نقص التحقق الكامل (الرطوبة والحريق) ومعايير الفحص الوطنية، مما يشكل مخاطر حريق. لذلك، يجب التركيز على تصميم الحماية من الحرائق والفحص والتشغيل والصيانة لها.
