Sammenlignende Analyse af 500 kV Forfabrikerede Understations vs. Konventionelle Understations

Den sekundære udstyrsoverflade i konventionelle understationer anvender forstærket beton eller forfabrikkerede stålkonstruktioner, hvilket indebærer problemer som lange byggecyklusser, urimelige funktionszonedesign, streng miljøvurdering, støj, støv og forstyrrelser. Primært og sekundært udstyr kan kun installeres efter murerarbejde og indretning, hvilket nedsætter byggeeffektiviteten.

Forfabrikerede kabinunderstationer integrerer modularitet, intelligens og kostnadseffektivitet, med grønne, energibesparende og effektive fordele. De løser konventionelle understationsproblemer som høje omkostninger, lange tidsfrister, vanskelig vedligeholdelse, overbelasted arbejdskraft og dårlig kvalitet.

Den 500 kV forfabrikerede kabinunderstations omslutning bruger nye vakuumisolationspaneler og faseændringsenergilagringmateriale. Disse materialer sikrer pålideligt udstyr drift samtidig med reduktion af energiforbrug. Denne artikel undersøger den forfabrikerede kabins layout, vandtæthed, HVAC- og brandsikringssystemer, sammenligner dem med konventionelle understationsfunktionszoner for at give parametre til fremtidige drifts- og vedligeholdelsesstrategier.

1 Overordnet Layout
1.1 Planlægning

I 500 kV understationen er 220 kV linjebeskyttelse, busdifferensialbeskyttelse, sektion-bus-kobleropladbningsbekyttelse og måling og kontrolpaneler alle integreret og placeret i den sekundære forfabrikerede kabin (for det specifikke panelopstilling, se figur 1). Denne sekundære forfabrikerede kabin er placeret i nærheden af 220 kV gasisolerede brydere (GIS) udstyrsoverfladen.

Sammenlignet med den konventionelle sekundære relæbeskyttelsesrum, realiserer den sekundære forfabrikerede kabin samtidig konstruktion, samtidig kommissionering og samtidig færdiggørelse af beskyttelses- og målingskontrolpanelerne samt kabinbelysning og HVAC (Heating, Ventilation and Air-Conditioning) systemer, hvilket betydeligt forkorter byggetiden.

1.2 Struktur af den forfabrikerede kabin

Den forfabrikerede kabins yderside bruger fiberbeton (FC) paneler. Dens stålfremmede vægge har H-formede stålsøjler med 3 m mellemrum, med C-formet korrosionsbestandigt stål eller U-stål til støtte. Væglagene, fra ydre til indre, er: 12 mm FC paneler, polyetylenforsegling, 2 mm kultrullede stålplader, klippestøbdækkede skaller og 4 mm alu-plast paneler. Det rustfrit ståltak med zigzag mønster er svaret på rammen, med tosidet drenage integreret i taget. Der ligger et klippestøb-dækket loft under.

Omslutningen anvender vakuumisolationspaneler og faseændringsmaterialer (PCM). Vakuumpaneler reducerer sommer AC-energiforbrug med 25% og vinterforbrug med 50%. PCM's faseændringsegenskaber balancerer temperatur, absorberer varme om dagen og frigiver den om natten.

1.3 Indre ledning af den forfabrikerede kabin

Den forfabrikerede kabin anvender skjult ledning indeni. En bindingstrådnet eller rørkassestruktur er placeret i kabinens bundlag, anvendt til fastgørelse og binding af kabler og fiberoptiske kabler. Rørkassestrukturen har en øvre og nedre lag, der muliggør separat læggelse af kabler og fiberoptiske kabler. Kabinens bundstruktur vises i figur 2.

1.3 Indre ledning af den forfabrikerede kabin

Den forfabrikerede kabin anvender skjult ledning indeni. En bindingstrådnet eller rørkassestruktur er placeret i kabinens bundlag, anvendt til fastgørelse og binding af kabler og fiberoptiske kabler. Rørkassestrukturen har en øvre og nedre lag, der muliggør separat læggelse af kabler og fiberoptiske kabler. Kabinens bundstruktur vises i figur 2.

Desuden er der også sat kabelrør for strømkabler i lagene omkring kabinen nær væggene, hvilket opnår fysisk adskillelse af stærk og svag strøm. Kabinfabrikanten skal nøje følge de angivne kabeltyper for at lægge alle kabler fra terminaler til distributionsbokse, hvilket sikrer standardisering og ensartethed i ledningen.

Desuden er der også sat kabelrør for strømkabler i lagene omkring kabinen nær væggene, hvilket opnår fysisk adskillelse af stærk og svag strøm. Kabinfabrikanten skal nøje følge de angivne kabeltyper for at lægge alle kabler fra terminaler til distributionsbokse, hvilket sikrer standardisering og ensartethed i ledningen.

2 Vandtæthed og Tætningsydeevne
2.1 Konventionelle Understationer

Tagets vandtæghedydeevne i konventionelle understationer afhænger både af tagets form og de valgte vandtægematerialer. Tagformene er hovedsageligt inddelt i fladt tag og hældet tag; der findes to hovedtyper af vandtægematerialløsninger:

• Løsning 1: Anvend "to-lagen og fire-olie" korrosionssikring og vandtægeløsning. Først påfør vandtægedækninger som polyurethan og epoxihar på det indre lag, derefter læg fint-aggregatbeton, læg et skumplast isolationslag på det ydre lag, og til sidst jævn det med cementmortel.

• Løsning 2: Baseret på fint-aggregatbeton gøring, læg først stålfiberklæde og jævn det med cementmortel indeni. Derefter læg polymer vandtægemembraner på isolationslaget, og til sidst udfør plade gøring og hældningsbehandling.

2.2 Forfabrikerede Kabin-type Understationer

Sammenlignet med konventionelle understationer, anvender den eksterne facade af forfabrikerede kabin-type understationer cementfiberplader. Toppen er et rustfrit ståltak med herringbone mønster (med en hældning på 5%), og det hældede tag er svaret integralt med kabinrammen. Som et nyt byggeskik har cementfiberplader fremragende brandmodstandsevne og brandhæmmende egenskaber, og er nemme at installere, effektive i installation, og bekvemme til senere vedligeholdelse.

Topdrenage af forfabrikerede kabin-type understationer er delt i to former: centraliseret drenage og naturlig drenage:

• Centraliseret drenage: Et vandsamlende rør er sat på kabinens tag, og drenagerør er installeret i kabinens fire hjørner. Regnvand udledes gennem drenagerør.

• Naturlig drenage: Et dråbevimpel er sat på kabinens tag, og der er ikke sat drenagerør rundt om.
  Se figur 3 for drenageopstilling.

3 HVAC System
3.1 Konventionelle Understationer

Relæbeskyttelsesrummet i en konventionel understation anvender vægmonterede/delte skab-type luftkonitioneringsanlæg med ventilationsenheder. Brandaktioner udløser interlocking for at afbryde HVAC, som automatisk genstarter efter strømgenvinding for kontinuitet.

3.2 Forfabrikerede Kabin-type Understationer

Udstyr i den sekundære forfabrikerede kabin har disse træk:

• Tæt og høj varme: Mange beskyttelses-, målings- og strømforsyningspaneler producerer kontinuerlig varme, hvilket hæver kabintemperaturen.

• Høj hyppighed af luftudveksling: Rutinemæssige 2-3 dages inspektioner (efter "Five Unifications") betyder, at personale ofte går ind og ud, hvilket forstyrrer den interne fugtighed.

• Ujævn varme: Koncentreret varme fra beskyttelsesenheder/kontakter forårsager temperatur- og fugtighedsforskelle, der kræver ventilation.

Løsninger:

• Pasiv isolation: Klippestøb fylder væglag (figur 4(a)) og reflekterende belægninger udenpå (figur 4(b)) reducerer varmeoverførsel.

• Aktiv kontrol: Industriel luftkonditionering og ventilationsventiler på begge sider balancerer temperatur/fugtighed, reducerer kondensation.

4 Brandsikkerhed

Et bygnings brandmodstand afhænger af komponenter som vægge/søjler/bjælker. Brandmodstandsgraden er den tid, det tager for materialer at miste deres bæreevne/brandisolationsfunktion under en standard temperaturkurve. Bygninger skal opfylde Brandtekniske regler for bygninger; materialeegenskaber (tykkelse osv.) bestemmer dette.

4.1 Konventionelle Understationer

Deres sekundære relæbeskyttelses-/kontrolrum anvender forstærket beton, med minimum brandmodstandsgruppe II og brandfarerkategori Wu (ikke-brandbare relaterede). Udrustet med modne brandredskaber, opfylder de kravene. Bærende vægge: ikke-kohærente porøse tegl (5,5h designet, 2,5h minimum). Søjler: forstærket beton (3h designet, 2,5h minimum).

4.2 Forfabrikerede Kabin-type Understationer

Kabine anvender stålsvare, vægge fyldt med ikke-brandbare materialer, forinstalleret brandalarmer/prober/redskaber. Over 500°C mister stål rigiditet/styrke, deformeres, risikerer kollaps. Dette gør deres brandydeevne dårligere end konventionelle understationer.

5 Konklusion

Konventionelle understationer har modne standarder (design, isolation, brandinspektion), men står over for civile arbejder, lange cykluser, sesongpåvirkninger. Forfabrikerede kabine, med lille fodaftryk, kort cyklus, fleksibel layout, er nøgle for modulært design.

Endnu i sin begyndelse, mangler forfabrikerede kabine fuld verifikation (fugt, brand) og nationale inspektionsstandarder, hvilket skaber brandrisici. Derfor skal der fokuseres på deres branddesign, inspektion og drift/vedligeholdelse.