Analyse comparative des sous-stations préfabriquées de 500 kV par rapport aux sous-stations conventionnelles

ساحة المعدات الثانوية للمحولات التقليدية تستخدم الخرسانة المسلحة أو الهياكل الفولاذية المسبقة الصنع، مما يؤدي إلى مواجهة مشاكل مثل الدورات الإنشائية الطويلة، تصميم المناطق الوظيفية غير المعقول، التقييمات البيئية الصارمة، الغبار، الضوضاء، والاضطرابات. يمكن تركيب المعدات الأولية والثانوية فقط بعد الانتهاء من الأعمال المدنية والديكور، مما يقلل من كفاءة الإنشاء.

تجمع المحولات المسبقة الصنع بين العناصر النمطية، الذكاء، والفعالية الاقتصادية، وتتميز بمزاياها الخضراء، توفير الطاقة، والكفاءة. تحل هذه المحولات مشاكل المحولات التقليدية مثل التكاليف العالية، المواعيد الزمنية الطويلة، صعوبة الصيانة، الحمل الزائد للعمل، والجودة السيئة.

يستخدم محيط المحول المسبق الصنع بجهد 500 كيلوفولت الألواح العازلة بالفراغ الجديدة والمواد المتغيرة الطور لتخزين الطاقة. تضمن هذه المواد تشغيل المعدات بشكل موثوق مع تقليل استهلاك الطاقة. تدرس هذه الورقة تخطيط المقصورة المسبقة الصنع، ومقاومة الماء، وأنظمة التكييف والتبريد، وأنظمة الحماية من الحرائق، مقارنة بها مع المناطق الوظيفية للمحولات التقليدية لتوفير المعلمات لاستراتيجيات التشغيل والصيانة المستقبلية.

1 التخطيط العام
1.1 الترتيب المستو

في محطة 500 كيلوفولت، يتم دمج حماية خطوط 220 كيلوفولت، حماية الفرق بين الخطوط الأمامية، حماية الشحن القاطع والقياس والتحكم في المقصورة الثانوية المسبقة الصنع (لمزيد من التفاصيل حول ترتيب اللوحات، راجع الشكل 1). يتم ترتيب هذه المقصورة الثانوية المسبقة الصنع بالقرب من منطقة معدات نظام العزل بالغاز (GIS) بجهد 220 كيلوفولت.

مقارنة بالغرف الثانوية التقليدية للحماية، تحقق المقصورة الثانوية المسبقة الصنع بناء وتشغيل وإكمال الحماية واللوحات القياسية والتحكم والإضاءة وأنظمة التكييف والتبريد في الوقت نفسه، مما يقلل بشكل كبير من فترة الإنشاء.

1.2 هيكل المقصورة المسبقة الصنع

يستخدم المقصورة المسبقة الصنع الخارج لوحات الأسمنت الليفي (FC). الجدران ذات الإطار الفولاذي لها أعمدة فولاذية على شكل H متباعدة بـ 3 متر، مع استخدام الفولاذ مقاوم للتآكل أو الفولاذ القناة لدعم. طبقات الجدار من الخارج إلى الداخل هي: لوحات أسمنت ليفي بسمك 12 مم، ختم البولي إيثيلين، لوحات فولاذية مبردة بسمك 2 مم، هياكل مملوءة بالصوف الصخري، ولوحات الألمنيوم البلاستيكية بسمك 4 مم. يتم لحام السقف المائل الفولاذي المقاوم للصدأ بإطار المقصورة، مع تصريف مائي ثنائي الجانب مدمج في السقف. يوجد سقف عازل من الصوف الصخري تحته.

يستخدم المحيط ألواح العزل بالفراغ والمواد المتغيرة الطور (PCM). تقلل الألواح العازلة بالفراغ استهلاك الطاقة الكهربائية في فصل الصيف بنسبة 25٪ وفي فصل الشتاء بنسبة 50٪. تساعد خصائص التحويل الطوري لـ PCM على توازن درجات الحرارة، حيث تمتص الحرارة خلال النهار وتطلقها ليلاً.

1.3 التوصيل الداخلي للمقصورة المسبقة الصنع

تستخدم المقصورة المسبقة الصنع التوصيل الخفي داخلها. يتم ترتيب شبكة أسلاك ربط أو هيكل صندوق تجويف في الطبقة المتوسطة السفلية للمقصورة، لربط وتثبيت الكابلات والألياف الضوئية. يتم تقسيم هيكل صندوق التجويف إلى طبقتين، العليا والسفلية، مما يسمح بوضع الكابلات والألياف الضوئية بشكل منفصل. يتم عرض هيكل القاع للمقصورة المسبقة الصنع في الشكل 2.

بالإضافة إلى ذلك، يتم تعيين قنوات الكابلات للأسلاك الكهربائية في الطبقات المتوسطة حول المقصورة بالقرب من الجدران، مما يحقق الفصل الفيزيائي بين الكهرباء القوية والضعيفة. يجب على الشركة المصنعة للمقصورة اتباع أنواع الكابلات المحددة بدقة لوضع جميع الكابلات من المحطات إلى الصناديق التوزيعية، مما يضمن التوحيد والاتساق في التوصيل.

بالإضافة إلى ذلك، يتم تعيين قنوات الكابلات للأسلاك الكهربائية في الطبقات المتوسطة حول المقصورة بالقرب من الجدران، مما يحقق الفصل الفيزيائي بين الكهرباء القوية والضعيفة. يجب على الشركة المصنعة للمقصورة اتباع أنواع الكابلات المحددة بدقة لوضع جميع الكابلات من المحطات إلى الصناديق التوزيعية، مما يضمن التوحيد والاتساق في التوصيل.

2 الأداء المائي والختم
2.1 المحولات التقليدية

يعتمد الأداء المائي للسقف في المحولات التقليدية على شكل السقف والمواد المقاومة للماء المختارة. تنقسم أشكال السقف بشكل أساسي إلى السقوف المستوية والسقوف المائلة؛ هناك نوعان رئيسيان من حلول المواد المقاومة للماء:

• الحل 1: اعتماد عملية "القماش ذو القماشتين والأربع زيوت" لمكافحة التآكل والماء. يتم تطبيق الطلاء المقاوم للماء مثل البولي يوريثين والراتنج الإبوكسي على الطبقة الداخلية، ثم وضع الخرسانة الرقيقة، وضع طبقة عازلة من الرغوة البلاستيكية على الطبقة الخارجية، وأخيرًا تسوية السطح بمعجون الأسمنت.

• الحل 2: على أساس صب الخرسانة الرقيقة، يتم وضع قماش الألياف الفولاذية وتسويته بمعجون الأسمنت من الداخل. ثم يتم وضع أغشية مقاومة للماء متعددة الأغشية على الطبقة العازلة، وأخيرًا يتم صب اللوحة وإجراء معالجة المنحدر.

2.2 المحولات المسبقة الصنع

مقارنة بالمحولات التقليدية، تستخدم الواجهة الخارجية للمحولات المسبقة الصنع لوحات الأسمنت الليفي. الجزء العلوي هو سقف مائل من الفولاذ المقاوم للصدأ (مع ميل 5٪)، ويتم لحام السقف المائل بشكل متكامل مع إطار المقصورة. كمادة بناء جديدة، تتميز لوحات الأسمنت الليفي بمقاومتها للحريق وممانعتها له، وسهولة التركيب وكفاءة التركيب، وسهولة الصيانة في وقت لاحق.

يتم تقسيم تصريف المياه العلوية للمحولات المسبقة الصنع إلى شكلين: التصريف المركزي والتصريف الطبيعي:

• التصريف المركزي: يتم تعيين قناة جمع المياه على سطح المقصورة، ويتم تجهيز الأنابيب المصرفية في الأركان الأربعة للمقصورة. يتم تصريف مياه الأمطار عبر الأنابيب المصرفية.

• التصريف الطبيعي: يتم تعيين حواف مائلة على سطح المقصورة، ولا يتم تعيين أي أنابيب مصرفية حولها.
  لمعرفة تخطيط التصريف، راجع الشكل 3.

3 نظام التكييف والتبريد
3.1 المحولات التقليدية

تستخدم غرفة الحماية الثانوية للمحولات التقليدية مكيفات هواء مثبتة على الجدار أو ذات جزء مجزأ مع أجهزة التهوية. تتسبب الحوادث النارية في تشغيل التحكم المرتبط لقطع التكييف والتبريد، والذي يقوم بإعادة التشغيل تلقائيًا بعد استعادة الطاقة للحفاظ على الاستمرارية.

3.2 المحولات المسبقة الصنع

تتميز المعدات في المقصورة الثانوية المسبقة الصنع بهذه الخصائص:

• الكثافة والحرارة العالية: العديد من لوحات الحماية والقياس والتحكم والطاقة تنتج حرارة مستمرة، مما يرفع درجة حرارة المقصورة.

• تبادل الهواء المتكرر: تفتيش دوري كل 2-3 أيام (وفقًا لـ "الخمسة توحيدات") يعني دخول وخروج الموظفين بشكل متكرر، مما يؤثر على الرطوبة الداخلية.

• الحرارة غير المتساوية: الحرارة المركزة من أجهزة الحماية والمقابس تسبب اختلافات في درجة الحرارة والرطوبة، مما يتطلب التهوية.

الحلول:

• العزل السلبي: يتم ملء طبقات الجدران بالصوف الصخري (الشكل 4(a)) وطلاءات انعكاسية خارجية (الشكل 4(b)) لتقليل نقل الحرارة.

• التحكم النشط: مكيفات الهواء الصناعية ومراوح التهوية على الجانبين توازن درجة الحرارة والرطوبة، مما يقلل من التكاثف.

4 السلامة من الحرائق

تعتمد مقاومة المبنى للحريق على مكونات مثل الجدران والأعمدة والعتبات. تصنيف مقاومة الحريق هو الوقت الذي تستغرقه المواد لفقدان وظائفها الحاملة للحمل والعازلة للحريق تحت منحنى درجة الحرارة القياسية. يجب أن تلتزم المباني بـكود تصميم الحماية من الحرائق للمباني؛ تحدد المواصفات (السمك وما إلى ذلك) هذا.

4.1 المحولات التقليدية

تستخدم غرف الحماية الثانوية والتحكم في المحولات التقليدية الخرسانة المسلحة، مع درجة مقاومة الحريق الدنيا من الفئة الثانية وفئة الخطر من الحرائق Wu (غير قابلة للاشتعال). مجهزة بأجهزة مكافحة الحريق الناضجة، تلبي المتطلبات. الجدران الحاملة: أحجار مسامية غير لاصقة (تصميم 5.5 ساعة، دقيقة 2.5 ساعة). الأعمدة: الخرسانة المسلحة (تصميم 3 ساعات، دقيقة 2.5 ساعة).

4.2 المحولات المسبقة الصنع

تستخدم المقصورات اللحام الفولاذي، الجدران مليئة بالأجسام غير القابلة للاشتعال، مجهزة بمعدات إنذار الحريق والاستشعار والتجهيزات. فوق 500 درجة مئوية، يفقد الفولاذ صلابته وقوته، ويتشوه، مما يعرضه للانهيار. هذا يجعل أداءها ضد الحرائق أسوأ من المحولات التقليدية.

5 الخاتمة

تتمتع المحولات التقليدية بمعايير ناضجة (التصميم، العزل، التفتيش على الحريق) ولكنها تواجه مشاكل في الأعمال المدنية، الدورات الطويلة، التأثيرات الموسمية. المقصورات المسبقة الصنع، مع مساحتها الصغيرة، الدورة القصيرة، التخطيط المرن، هي مفتاح التصميم النمطي.

ما زالت في مرحلة مبكرة، المقصورات المسبقة الصنع تفتقر إلى التحقق الكامل (الرطوبة، الحريق) ومعايير التفتيش الوطنية، مما يشكل مخاطر الحريق. لذلك، يجب التركيز على تصميمها ومراقبتها وتشغيلها وصيانتها.