Сравнительный анализ 500 кВ сборных подстанций и традиционных подстанций

Вторичная зона оборудования традиционных подстанций использует железобетонные или сборные стальные конструкции, сталкиваясь с проблемами, такими как длительные сроки строительства, нерациональное проектирование функциональных зон, строгие экологические оценки, пыль, шум и помехи. Первичное и вторичное оборудование может быть установлено только после завершения гражданских работ и отделки, что снижает эффективность строительства.

Сборные кабинные подстанции интегрируют модульность, интеллектуальность и экономическую эффективность, обладая преимуществами в плане экологии, энергосбережения и эффективности. Они решают проблемы традиционных подстанций, такие как высокие затраты, длительные сроки, сложное обслуживание, избыточные рабочие нагрузки и низкое качество.

Корпус 500 кВ сборной кабинной подстанции использует новые вакуумные теплоизоляционные панели и материалы для аккумуляции тепла с изменением фазы. Эти материалы обеспечивают надежную работу оборудования, снижая потребление энергии. В данной статье исследуются планировка, гидроизоляция, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC), а также системы пожаротушения сборной кабины, сравнивая их с функциональными зонами традиционных подстанций, чтобы предоставить параметры для будущих стратегий эксплуатации и обслуживания.

1 Общая планировка
1.1 Планировка

На 500-кВ подстанции защита линий 220 кВ, дифференциальная защита шин, защита секционного выключателя-шинного соединителя и панели измерения и контроля интегрированы и расположены во вторичной сборной кабине (для конкретной планировки панелей см. рисунок 1). Эта вторичная сборная кабина расположена вблизи области оборудования 220-кВ газовой изолированной коммутационной аппаратуры (GIS).

По сравнению с традиционной вторичной комнатой релейной защиты, вторичная сборная кабина обеспечивает одновременное строительство, ввод в эксплуатацию и завершение установки панелей защиты и измерения-контроля, а также освещения и систем HVAC (отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха) кабины, что значительно сокращает сроки строительства.

1.2 Конструкция сборной кабины

Наружные стены сборной кабины выполнены из цементно-волокнистых (FC) панелей. Стальные рамные стены имеют H-образные стальные колонны с шагом 3 м, поддерживающиеся C-образным коррозионностойким стальным или уголковым профилем. Слои стен, от внешнего к внутреннему: 12-мм FC панели, полиэтиленовые уплотнители, 2-мм холоднокатаные стальные пластины, каркасы, заполненные минеральной ватой, и 4-мм алюминиевые пластины. Нержавеющая стальная крыша с ромбовидным рисунком сваривается к раме, с двухсторонним водоотведением, интегрированным в крышу. Под крышей расположен потолок, заполненный минеральной ватой.

Корпус использует вакуумные теплоизоляционные панели и материалы с изменением фазы (PCM). Вакуумные панели снижают потребление электроэнергии на кондиционирование летом на 25% и зимой на 50%. Фазовые свойства PCM выравнивают температуру, поглощая тепло днем и отдавая его ночью.

1.3 Внутренняя проводка сборной кабины

В сборной кабине используется скрытая проводка. В нижнем межслойном пространстве кабины размещается сетка для крепления или коробчатая конструкция, используемая для фиксации и связывания кабелей и оптоволокна. Коробчатая конструкция имеет верхний и нижний уровни, что позволяет раздельно прокладывать кабели и оптоволокно. Нижняя конструкция сборной кабины показана на рисунке 2.

1.3 Внутренняя проводка сборной кабины

В сборной кабине используется скрытая проводка. В нижнем межслойном пространстве кабины размещается сетка для крепления или коробчатая конструкция, используемая для фиксации и связывания кабелей и оптоволокна. Коробчатая конструкция имеет верхний и нижний уровни, что позволяет раздельно прокладывать кабели и оптоволокно. Нижняя конструкция сборной кабины показана на рисунке 2.

Кроме того, вокруг кабины, близко к стенам, в межслойных пространствах также установлены кабельные короба для силовых кабелей, что обеспечивает физическое разделение мощных и слабых электрических цепей. Производитель кабины должен строго следовать указанным типам кабелей при прокладке всех кабелей от терминалов до распределительных коробок, обеспечивая стандартизацию и единообразие проводки.

Кроме того, вокруг кабины, близко к стенам, в межслойных пространствах также установлены кабельные короба для силовых кабелей, что обеспечивает физическое разделение мощных и слабых электрических цепей. Производитель кабины должен строго следовать указанным типам кабелей при прокладке всех кабелей от терминалов до распределительных коробок, обеспечивая стандартизацию и единообразие проводки.

2 Водонепроницаемость и герметизация
2.1 Традиционные подстанции

Водонепроницаемость кровли традиционных подстанций зависит как от формы кровли, так и от выбранных материалов для гидроизоляции. Формы кровли в основном делятся на плоские и скатные; существуют два основных типа решений по материалам для гидроизоляции:

• Решение 1: Использование процесса антикоррозионной и водонепроницаемой обработки "два слоя ткани и четыре слоя масла". Сначала на внутренний слой наносятся водонепроницаемые покрытия, такие как полиуретан и эпоксидная смола, затем укладывается мелкозернистый бетон, наружный слой утепляется пенопластом, и, наконец, выравнивается цементным раствором.

• Решение 2: На основе мелкозернистого бетона сначала укладывается стальная волокнистая ткань и выравнивается цементным раствором внутри. Затем на утеплительный слой укладываются полимерные гидроизоляционные мембраны, и, наконец, производится заливка плит и обработка уклонов.

2.2 Сборные кабинные подстанции

По сравнению с традиционными подстанциями, внешняя облицовка сборных кабинных подстанций выполнена из цементно-волокнистых панелей. Верхняя часть представляет собой нержавеющую стальную ромбовидную скатную крышу (с уклоном 5%), которая сваривается с рамой кабины. Как новый строительный материал, цементно-волокнистые панели обладают отличными противопожарными и огнестойкими свойствами, легко устанавливаются, эффективны в монтаже и удобны для последующего обслуживания.

Верхнее водоотведение сборных кабинных подстанций делится на два типа: централизованное водоотведение и естественное водоотведение:

• Централизованное водоотведение: На крыше кабины устанавливается желоб для сбора воды, и на четырех углах кабины оборудуются дренажные трубы. Дождевая вода отводится через дренажные трубы.

• Естественное водоотведение: На крыше кабины устанавливается капельник, и вокруг не устанавливаются дренажные трубы. Для схемы водоотведения см. рисунок 3.

3 Система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC)
3.1 Традиционная подстанция

Комната релейной защиты традиционной подстанции использует настенные/сплит-системы кондиционеров с устройствами вытяжки. При возгорании активируется блокировка, отключающая HVAC, которая автоматически перезапускается после восстановления питания для обеспечения непрерывности.

3.2 Сборная кабинная подстанция

Оборудование во вторичной сборной кабине обладает следующими характеристиками:

• Плотное и высокотепловое: Множество панелей защиты, измерения-контроля и питания генерируют постоянное тепло, повышая температуру в кабине.

• Частая смена воздуха: Регулярные проверки каждые 2-3 дня (по "Пяти Унификациям") означают, что персонал часто входит и выходит, нарушая внутреннюю влажность.

• Неравномерное тепло: Концентрация тепла от устройств защиты и выключателей создает различия в температуре и влажности, требуя вентиляции.

Решения:

• Пассивная изоляция: Минеральная вата заполняет слои стен (рисунок 4(a)) и отражающие покрытия снаружи (рисунок 4(b)) снижают передачу тепла.

• Активный контроль: Промышленные кондиционеры и вытяжные вентиляторы с обеих сторон выравнивают температуру и влажность, снижая образование конденсата.

4 Пожарная безопасность

Огнестойкость здания зависит от таких компонентов, как стены, колонны и балки. Огнестойкий рейтинг — это время, в течение которого материалы сохраняют свои несущие и огнезащитные функции при стандартной температурной кривой. Здания должны соответствовать "Правилам пожарной безопасности зданий"; спецификации материалов (толщина и т.д.) определяют это.

4.1 Традиционные подстанции

Их вторичные комнаты релейной защиты и управления используют железобетон, с минимальным огнестойким классом II и категорией пожарной опасности Wu (не связанные с горючими материалами). Оборудованы зрелыми средствами пожаротушения, они соответствуют требованиям. Несущие стены: некогезивные пористые кирпичи (проектируемый 5.5 ч, минимальный 2.5 ч). Колонны: железобетон (проектируемый 3 ч, минимальный 2.5 ч).

4.2 Сборные кабинные подстанции

Кабины используют сварные стальные конструкции, стены заполнены негорючими материалами, предварительно установлены пожарные сигнализации, датчики и оборудование. При температуре выше 500°C сталь теряет жесткость и прочность, деформируется, что увеличивает риск обрушения. Это делает их пожарную безопасность хуже, чем у традиционных подстанций.

5 Заключение

Традиционные подстанции имеют зрелые стандарты (проектирование, изоляция, пожарный надзор), но сталкиваются с проблемами гражданского строительства, длительными сроками и сезонными воздействиями. Сборные кабины, благодаря малому занимаемому пространству, короткому циклу и гибкой планировке, являются ключевыми для модульного проектирования.

На ранней стадии, сборные кабины не имеют полной проверки (влажность, пожар) и национальных стандартов инспекции, что создает риски пожара. Поэтому следует сосредоточиться на их пожарном проектировании, инспекции и эксплуатации/обслуживании.