Analyse comparative des postes de transformation préfabriqués de 500 kV par rapport aux postes de transformation conventionnels
La zone d'équipement secondaire des postes électriques conventionnels utilise des structures en béton armé ou en acier préfabriqué, faisant face à des problèmes tels que des cycles de construction longs, une conception de zones fonctionnelles peu rationnelle, des évaluations environnementales strictes, de la poussière, du bruit et des perturbations. Les équipements primaires et secondaires ne peuvent être installés qu'après les travaux civils et la décoration, ce qui réduit l'efficacité de la construction.
Les postes électriques en cabine préfabriquée intègrent la modularité, l'intelligence et le rapport coût-efficacité, offrant des avantages écologiques, économisant l'énergie et étant efficaces. Ils résolvent les problèmes des postes électriques conventionnels tels que les coûts élevés, les délais longs, la maintenance difficile, la charge de travail excessive et la qualité médiocre.
L'enveloppe du poste électrique en cabine préfabriquée de 500 kV utilise de nouvelles panneaux isolants sous vide et des matériaux de stockage d'énergie par changement de phase. Ces matériaux garantissent un fonctionnement fiable des équipements tout en réduisant la consommation d'énergie. Cet article étudie la disposition, l'étanchéité, les systèmes de climatisation et de protection incendie de la cabine préfabriquée, les comparant avec les zones fonctionnelles des postes électriques conventionnels pour fournir des paramètres pour les stratégies futures d'exploitation et de maintenance.
1 Disposition Générale
1.1 Disposition Plane
Dans le poste électrique de 500 kV, la protection de la ligne de 220 kV, la protection différentielle de bus, la protection de section-bus-couplage et les panneaux de mesure et de contrôle sont tous intégrés et disposés dans la cabine préfabriquée secondaire (pour la disposition spécifique des panneaux, voir la Figure 1). Cette cabine préfabriquée secondaire est placée près de la zone d'équipement GIS (poste à isolation gazeuse) de 220 kV.
Comparativement à la salle de relais de protection secondaire conventionnelle, la cabine préfabriquée secondaire réalise la construction, la mise en service et l'achèvement simultanés des panneaux de protection et de mesure-contrôle ainsi que des systèmes d'éclairage et de climatisation (chauffage, ventilation et air conditionné) de la cabine, ce qui raccourcit considérablement la période de construction.
1.2 Structure de la Cabine Préfabriquée
L'extérieur de la cabine préfabriquée utilise des panneaux de ciment fibre (FC). Ses murs en cadre d'acier ont des poteaux en acier en forme de H espacés de 3 m, avec des supports en acier d'armature C ou en acier en U. Les couches de mur, de l'extérieur vers l'intérieur, sont : des panneaux FC de 12 mm, des joints en polyéthylène, des plaques d'acier laminé à froid de 2 mm, des squelettes remplis de laine de roche, et des panneaux aluminium-plastique de 4 mm. Le toit en acier inoxydable en chevron est soudé au cadre, avec un drainage bilatéral intégré au toit. Un plafond isolé en laine de roche se trouve en dessous.
L'enveloppe utilise des panneaux isolants sous vide et des matériaux de changement de phase (PCM). Les panneaux sous vide réduisent la consommation d'énergie de climatisation de 25% en été et de 50% en hiver. Les propriétés de changement de phase des PCM équilibrent les températures, absorbant la chaleur pendant la journée et la libérant la nuit.
1.3 Câblage Interne de la Cabine Préfabriquée
La cabine préfabriquée adopte un câblage interne caché. Un réseau de fil de fixation ou une structure de boîte-trou est disposé dans la couche intermédiaire inférieure de la cabine, utilisé pour fixer et lier les câbles et les fibres optiques. La structure de boîte-trou a une couche supérieure et une couche inférieure, permettant de poser séparément les câbles et les fibres optiques. La structure inférieure de la cabine préfabriquée est montrée dans la Figure 2.
De plus, des caniveaux pour les câbles électriques sont également installés dans les couches intermédiaires autour de la cabine près des murs, réalisant la séparation physique de l'électricité forte et faible. Le fabricant de la cabine doit suivre strictement les types de câbles spécifiés pour poser tous les câbles des bornes aux armoires de distribution, assurant la standardisation et la cohérence du câblage.
De plus, des caniveaux pour les câbles électriques sont également installés dans les couches intermédiaires autour de la cabine près des murs, réalisant la séparation physique de l'électricité forte et faible. Le fabricant de la cabine doit suivre strictement les types de câbles spécifiés pour poser tous les câbles des bornes aux armoires de distribution, assurant la standardisation et la cohérence du câblage.
2 Étanchéité et Performance d'Étanchéité
2.1 Postes Électriques Conventionnels
La performance d'étanchéité du toit des postes électriques conventionnels dépend à la fois de la forme du toit et des matériaux d'étanchéité choisis. Les formes de toit sont principalement divisées en toits plats et toits en pente ; il existe deux types principaux de solutions de matériaux d'étanchéité :
2.2 Postes Électriques de Type Cabine Préfabriquée
Comparativement aux postes électriques conventionnels, la façade extérieure des postes électriques de type cabine préfabriquée utilise des panneaux de ciment fibre. Le toit est un toit en acier inoxydable en chevron incliné (avec une pente de 5 %), et le toit en pente est soudé de manière intégrale au cadre de la cabine. En tant que nouveau matériau de construction, les panneaux de ciment fibre ont d'excellentes propriétés de résistance au feu et de retardement de flamme, et sont faciles à installer, efficaces en installation et pratiques pour la maintenance ultérieure.
Le drainage supérieur des postes électriques de type cabine préfabriquée est divisé en deux formes : drainage centralisé et drainage naturel :
3 Système de Climatisation
3.1 Poste Électrique Conventionnel
La salle de protection de relais d'un poste électrique conventionnel utilise des climatiseurs muraux ou de type split avec des dispositifs d'extraction. Les actions d'incendie déclenchent un verrouillage pour couper la climatisation, qui redémarre automatiquement après la restauration de l'alimentation pour assurer la continuité.
3.2 Poste Électrique de Type Cabine Préfabriquée
Les équipements dans la cabine préfabriquée secondaire ont ces caractéristiques :
Dense et haute chaleur : De nombreux panneaux de protection, de mesure-contrôle et d'alimentation génèrent de la chaleur continue, augmentant la température de la cabine.
Échange d'air fréquent : Les inspections régulières de 2 à 3 jours (selon les "Cinq Unifications") signifient que le personnel entre et sort souvent, perturbant l'humidité interne.
Répartition inégale de la chaleur : La chaleur concentrée des dispositifs de protection et des interrupteurs crée des différences de température et d'humidité, nécessitant une ventilation.
Solutions :
4 Sécurité Incendie
La résistance au feu d'un bâtiment dépend de composants tels que les murs, les poteaux et les poutres. La classification de résistance au feu est le temps que mettent les matériaux pour perdre leur fonction de support de charge et d'isolation thermique selon une courbe de température standard. Les bâtiments doivent respecter le Code de Protection Incendie des Bâtiments ; les spécifications des matériaux (épaisseur, etc.) déterminent cela.
4.1 Postes Électriques Conventionnels
Leurs salles de protection de relais et de contrôle secondaires utilisent du béton armé, avec une classe minimale de résistance au feu II et une catégorie de risque d'incendie Wu (non lié aux matériaux non combustibles). Équipés de matériel de lutte contre l'incendie mature, ils répondent aux exigences. Murs porteurs : briques poreuses non adhésives (conçues pour 5,5h, minimum 2,5h). Poteaux : béton armé (conçus pour 3h, minimum 2,5h).
4.2 Postes Électriques de Type Cabine Préfabriquée
Les cabines utilisent des soudures d'acier, les murs sont remplis de matériaux non combustibles, avec des alarmes incendie, des sondes et du matériel pré-installés. Au-dessus de 500°C, l'acier perd sa rigidité et sa résistance, se déforme, risquant un effondrement. Cela fait que leur performance incendie est moins bonne que celle des postes électriques conventionnels.
5 Conclusion
Les postes électriques conventionnels ont des normes matures (conception, isolation, inspection incendie) mais font face à des problèmes de travaux civils, de cycles longs et d'impact saisonnier. Les cabines préfabriquées, avec une empreinte au sol réduite, un cycle court et une disposition flexible, sont clés pour la conception modulaire.
Toujours à un stade précoce, les cabines préfabriquées manquent de vérification complète (humidité, incendie) et de normes d'inspection nationales, posant des risques d'incendie. Il faut donc se concentrer sur leur conception, inspection et exploitation/maintenance incendie.
