500 kV 프리패브 변전소와 일반 변전소의 비교 분석

전통적인 변전소의 부속설비 구역은 강화 콘크리트 또는 조립식 철골 구조를 사용하며, 건설 주기가 길고 기능 구역 설계가 불합리하며, 환경 평가가 엄격하고, 먼지, 소음, 교란 등의 문제에 직면해 있습니다. 시설물과 부속설비는 토목 공사와 인테리어 작업 후에만 설치될 수 있어 건설 효율성이 낮아집니다.

조립식 캐빈 변전소는 모듈화, 지능화, 경제성을 통합하여, 친환경적이고 에너지 절약적이며 효율적인 장점을 가지고 있습니다. 이러한 변전소는 전통적인 변전소의 고비용, 긴 시간, 유지보수 어려움, 과다한 작업량, 저품질 등의 문제를 해결합니다.

500 kV 조립식 캐빈 변전소의 외부는 새로운 진공 단열 패널과 상변화 에너지 저장 재료를 사용합니다. 이러한 재료들은 장비 작동의 신뢰성을 보장하면서 에너지 소비를 줄입니다. 이 논문은 조립식 캐빈의 배치, 방수, HVAC, 소방 시스템을 연구하고, 이를 전통적인 변전소의 기능 구역과 비교하여 미래 운영 및 유지보수 전략을 위한 매개변수를 제공합니다.

1 전체 배치
1.1 평면 배치

500 kV 변전소에서 220 kV 선로 보호, 버스 차동 보호, 섹션-버스-커플러 충전 보호 및 측정 제어 패널은 모두 통합되어 두 번째 조립식 캐빈(패널의 구체적인 배치는 도표 1 참조)에 배치됩니다. 이 조립식 캐빈은 220 kV 가스절연 스위치기구(GIS) 설비 구역 근처에 배치됩니다.

전통적인 두 번째 계측 보호실과 비교하여, 두 번째 조립식 캐빈은 보호 및 측정-제어 패널과 캐빈 조명 및 HVAC(난방, 환기, 공기 조절) 시스템의 동시 건설, 동시 가동, 동시 완공을 실현하여 건설 기간을 크게 단축시킵니다.

1.2 조립식 캐빈의 구조

조립식 캐빈의 외부는 섬유 시멘트(FC) 패널을 사용합니다. 그 강철 프레임 벽은 3m 간격으로 H형 강철 기둥이 있으며, C형 내후성 강철 또는 채널 강철을 지원으로 사용합니다. 벽의 층은 바깥쪽부터 안쪽까지 다음과 같습니다: 12mm FC 패널, 폴리에틸렌 밀봉재, 2mm 냉연강판, 암석 솜으로 채워진 골격, 4mm 알루미늄-플라스틱 패널. 스테인리스 체크 무늬 지붕은 프레임에 용접되며, 지붕에 양측 배수 시스템이 통합되어 있습니다. 아래에는 암석 솜으로 단열된 천장이 있습니다.

외부는 진공 단열 패널과 상변화 재료(PCM)를 사용합니다. 진공 패널은 여름철 냉방 에너지 사용을 25%, 겨울철 사용을 50% 줄입니다. PCM의 상변화 특성은 온도를 균형 있게 유지하며, 낮에는 열을 흡수하고 밤에는 방출합니다.

1.3 조립식 캐빈의 내부 배선

조립식 캐빈은 내부에 은폐 배선을 채택합니다. 캐빈 하부 중간층에는 결합선 네트워크 또는 트러프-박스 구조가 배치되어 케이블과 광케이블을 고정 및 결합하는 데 사용됩니다. 트러프-박스 구조는 상부와 하부 층으로 나누어져 있어 케이블과 광케이블을 별도로 배치할 수 있습니다. 조립식 캐빈의 하부 구조는 도표 2에 표시되어 있습니다.

또한, 캐빈 주변 벽 근처의 중간층에도 전력 케이블용 트러프가 설치되어 강전기와 약전기를 물리적으로 분리합니다. 캐빈 제조사는 지정된 케이블 유형을 엄격히 준수하여 모든 케이블을 단자에서 분배함까지 연결하여 배선의 표준화와 일관성을 보장해야 합니다.

또한, 캐빈 주변 벽 근처의 중간층에도 전력 케이블용 트러프가 설치되어 강전기와 약전기를 물리적으로 분리합니다. 캐빈 제조사는 지정된 케이블 유형을 엄격히 준수하여 모든 케이블을 단자에서 분배함까지 연결하여 배선의 표준화와 일관성을 보장해야 합니다.

2 방수 및 밀봉 성능
2.1 전통적인 변전소

전통적인 변전소의 지붕 방수 성능은 지붕 형태와 선택한 방수 재료에 의존합니다. 지붕 형태는 주로 평평한 지붕과 경사 지붕으로 나뉩니다. 방수 재료 솔루션은 주로 두 가지 유형이 있습니다:

• 솔루션 1: "두 개의 천과 네 개의 오일" 방식의 방식과 방수 공정을 채택합니다. 먼저 내부에 폴리우레탄 및 에폭시 수지를 포함한 방수 코팅을 적용한 후, 미세 집합체 콘크리트를 깔고, 외부에 포름 플라스틱 단열재를 깔고, 마지막으로 시멘트 모르타르로 평탄하게 합니다.

• 솔루션 2: 미세 집합체 콘크리트를 부어, 먼저 내부에 강섬유 천을 깔고 시멘트 모르타르로 평탄하게 한 다음, 단열층 위에 고분자 방수 막을 깔고, 마지막으로 판을 부어 경사를 조정합니다.

2.2 조립식 캐빈형 변전소

전통적인 변전소와 비교하여, 조립식 캐빈형 변전소의 외부 파사드는 시멘트 섬유 판을 사용합니다. 상단은 스테인리스 체크 무늬 경사 지붕(경사 5%)이며, 경사 지붕은 캐빈 프레임과 통합 용접됩니다. 시멘트 섬유 판은 새로운 건축 자재로서, 우수한 내화성과 불연성을 가지고 있으며, 설치가 쉽고 효율적이며 후기 유지보수가 편리합니다.

조립식 캐빈형 변전소의 상단 배수는 집중 배수와 자연 배수 두 가지 형태로 나뉩니다:

• 집중 배수: 캐빈 지붕에 수거 홈이 설치되고, 캐빈의 네 귀퉁이에 배수관이 장착되어 있습니다. 비는 배수관을 통해 배출됩니다.

• 자연 배수: 캐빈 지붕에 떨어지는 처마가 설치되며, 주변에는 배수관이 설치되지 않습니다.
  배수 배치는 도표 3을 참조하세요.

3 HVAC 시스템
3.1 전통적인 변전소

전통적인 변전소의 계측 보호실은 벽걸이/분리형 캐비닛형 에어컨과 배기 장치를 사용합니다. 화재 발생 시 연동 작동으로 HVAC가 차단되며, 전력 회복 후 자동으로 재시작하여 지속성을 유지합니다.

3.2 조립식 캐빈형 변전소

두 번째 조립식 캐빈의 장비는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다:

• 밀집적이고 높은 열: 많은 보호, 측정-제어, 전력 패널이 지속적으로 열을 발생시키며, 캐빈의 온도를 높입니다.

• 빈번한 공기 교환: 정기적인 2-3일 간격의 검사("Five Unifications"에 따름)로 인해 인원이 자주 출입하여 내부 습도가 교란됩니다.

• 불균등한 열: 보호 장치 및 스위치로부터 발생하는 집중된 열로 인해 온도와 습도의 차이가 생겨, 환기가 필요합니다.

해결책:

• 수동 단열: 벽 층에는 암석 솜이 채워져 있고(도표 4(a)) 외부에는 반사 코팅이 적용되어 열 전달을 줄입니다(도표 4(b)).

• 주동 제어: 산업용 에어컨과 양쪽에 배기 팬을 설치하여 온도와 습도를 균형 잡아 결로를 줄입니다.

4 소방 안전

건물의 내화성은 벽, 기둥, 보 등 구성 요소에 따라 달라집니다. 내화 등급은 표준 온도 곡선 하에서 재료가 하중 지지 기능이나 방화 기능을 잃는 시간을 나타냅니다. 건물은 '건축물 소방 설계 기준'을 충족해야 하며, 재료 사양(두께 등)이 이를 결정합니다.

4.1 전통적인 변전소

그들의 두 번째 계측 보호/제어실은 철근 콘크리트를 사용하며, 최소한의 내화 등급 II와 화재 위험 범주 Wu(불연 관련)를 만족합니다. 성숙한 소방 장비를 갖추고 있어 요구사항을 충족합니다. 하중 지지벽: 비결합 다공성 벽돌(설계 5.5시간, 최소 2.5시간). 기둥: 철근 콘크리트(설계 3시간, 최소 2.5시간).

4.2 조립식 캐빈형 변전소

캐빈은 강철 용접을 사용하며, 벽은 불연재로 채워지고, 사전 설치된 화재 감지기/센서/장비를 갖추고 있습니다. 500°C 이상에서는 강철이 강도와 강성을 잃어 변형되어 붕괴 위험이 있습니다. 이로 인해 전통적인 변전소보다 화재 성능이 떨어집니다.

5 결론

전통적인 변전소는 성숙한 기준(설계, 단열, 소방 검사)을 가지고 있지만, 토목 공사, 긴 주기, 계절적 영향 등의 문제에 직면해 있습니다. 조립식 캐빈은 작은 면적, 짧은 주기, 유연한 배치로 모듈화 설계의 핵심입니다.

조립식 캐빈은 초기 단계로 아직 완전한 검증(습기, 화재)과 국가 검사 기준이 부족하여 화재 위험이 있습니다. 따라서 화재 설계, 검사, 운영 및 유지보수에 중점을 두어야 합니다.