Phân tích so sánh giữa trạm biến áp lắp ghép 500 kV và trạm biến áp truyền thống
Khu vực thiết bị thứ cấp của các trạm biến áp truyền thống sử dụng kết cấu bê tông cốt thép hoặc kết cấu thép tiền chế, đối mặt với các vấn đề như chu kỳ xây dựng kéo dài, thiết kế khu chức năng không hợp lý, đánh giá môi trường nghiêm ngặt, bụi, tiếng ồn và sự quấy rối. Thiết bị chính và thiết bị thứ cấp chỉ có thể được lắp đặt sau khi hoàn thành công trình dân dụng và trang trí, làm giảm hiệu quả xây dựng.
Trạm biến áp cabin tiền chế tích hợp mô-đun, thông minh và tiết kiệm chi phí, có ưu điểm xanh, tiết kiệm năng lượng và hiệu quả. Chúng giải quyết các vấn đề của trạm biến áp truyền thống như chi phí cao, thời gian thực hiện lâu, bảo trì khó khăn, khối lượng công việc lớn và chất lượng kém.
Vỏ cabin trạm biến áp 500 kV sử dụng các tấm cách nhiệt chân không mới và vật liệu lưu trữ năng lượng thay đổi pha. Các vật liệu này đảm bảo hoạt động đáng tin cậy của thiết bị trong khi giảm tiêu thụ năng lượng. Bài viết này nghiên cứu bố cục, chống thấm, hệ thống HVAC và phòng cháy chữa cháy của cabin tiền chế, so sánh chúng với các khu chức năng của trạm biến áp truyền thống để cung cấp các tham số cho chiến lược vận hành và bảo trì trong tương lai.
1 Bố cục Tổng thể
1.1 Bố trí Mặt bằng
Trong trạm biến áp 500 kV, bảo vệ đường dây 220 kV, bảo vệ chênh lệch bus, bảo vệ nạp bus - coupler và các bảng đo lường và điều khiển đều được tích hợp và bố trí trong cabin tiền chế thứ cấp (cụ thể về bố trí các bảng, xem Hình 1). Cabin tiền chế thứ cấp này được bố trí gần khu vực thiết bị GIS 220 kV.
So với phòng bảo vệ thứ cấp truyền thống, cabin tiền chế thứ cấp thực hiện đồng thời xây dựng, đưa vào sử dụng và hoàn thành cùng lúc các bảng bảo vệ và đo lường - điều khiển, cũng như hệ thống chiếu sáng và HVAC (Heating, Ventilation and Air-Conditioning) của cabin, giúp rút ngắn đáng kể thời gian xây dựng.
1.2 Kết cấu Của Cabin Tiền Chế
Bên ngoài cabin tiền chế sử dụng các tấm xi măng sợi (FC). Tường khung thép có cột thép hình H cách nhau 3 m, với thép chịu thời tiết dạng C hoặc thép U cho hỗ trợ. Các lớp tường từ ngoài vào trong là: 12 mm FC, niêm phong polyethylene, 2 mm thép cán nguội, khung chứa bông đá, và 4 mm tấm nhựa nhôm. Mái chữ V bằng thép không gỉ hàn vào khung, với hệ thống thoát nước hai bên được tích hợp trên mái. Dưới mái là trần cách nhiệt bằng bông đá.
Vỏ cabin sử dụng các tấm cách nhiệt chân không và vật liệu thay đổi pha (PCM). Tấm cách nhiệt chân không giảm 25% tiêu thụ năng lượng điều hòa mùa hè và 50% mùa đông. Tính chất thay đổi pha của PCM cân bằng nhiệt độ, hấp thụ nhiệt ban ngày và phát tán ban đêm.
1.3 Đưa Dây Trong Cabin Tiền Chế
Cabin tiền chế sử dụng dây dẫn ẩn bên trong. Một lưới dây buộc hoặc cấu trúc hộp rãnh được bố trí ở tầng giữa dưới cabin, dùng để cố định và buộc dây cáp và cáp quang. Cấu trúc hộp rãnh có hai tầng, cho phép đặt riêng biệt cáp và cáp quang. Cấu trúc dưới cùng của cabin tiền chế được hiển thị trong Hình 2.
1.3 Đưa Dây Trong Cabin Tiền Chế
Cabin tiền chế sử dụng dây dẫn ẩn bên trong. Một lưới dây buộc hoặc cấu trúc hộp rãnh được bố trí ở tầng giữa dưới cabin, dùng để cố định và buộc dây cáp và cáp quang. Cấu trúc hộp rãnh có hai tầng, cho phép đặt riêng biệt cáp và cáp quang. Cấu trúc dưới cùng của cabin tiền chế được hiển thị trong Hình 2.
Ngoài ra, các rãnh cáp điện cũng được đặt ở các tầng giữa xung quanh cabin gần tường, đạt được sự phân tách vật lý giữa điện mạnh và điện yếu. Nhà sản xuất cabin phải tuân thủ nghiêm ngặt các loại cáp được chỉ định để đặt tất cả các cáp từ đầu cuối đến tủ phân phối, đảm bảo chuẩn hóa và tính nhất quán của dây dẫn.
Ngoài ra, các rãnh cáp điện cũng được đặt ở các tầng giữa xung quanh cabin gần tường, đạt được sự phân tách vật lý giữa điện mạnh và điện yếu. Nhà sản xuất cabin phải tuân thủ nghiêm ngặt các loại cáp được chỉ định để đặt tất cả các cáp từ đầu cuối đến tủ phân phối, đảm bảo chuẩn hóa và tính nhất quán của dây dẫn.
2 Hiệu Suất Chống Thấm và Kín Đóng
2.1 Trạm Biến Áp Truyền Thống
Hiệu suất chống thấm mái của trạm biến áp truyền thống phụ thuộc vào cả hình dạng mái và vật liệu chống thấm được chọn. Hình dạng mái chủ yếu được chia thành mái phẳng và mái dốc; có hai giải pháp vật liệu chống thấm chính:
2.2 Trạm Biến Áp Loại Cabin Tiền Chế
So với trạm biến áp truyền thống, bề mặt bên ngoài của trạm biến áp loại cabin tiền chế sử dụng các tấm xi măng sợi. Trên đỉnh là mái dốc chữ V bằng thép không gỉ (có độ dốc 5%), và mái dốc được hàn nguyên khối với khung cabin. Là vật liệu xây dựng mới, các tấm xi măng sợi có tính năng chống cháy và chống cháy lan tuyệt vời, dễ dàng lắp đặt, hiệu quả trong quá trình lắp đặt và thuận tiện cho bảo dưỡng sau này.
Thả nước trên đỉnh của trạm biến áp loại cabin tiền chế được chia thành hai hình thức: thoát nước tập trung và thoát nước tự nhiên:
3 Hệ Thống HVAC
3.1 Trạm Biến Áp Truyền Thống
Phòng bảo vệ thứ cấp của trạm biến áp truyền thống sử dụng máy lạnh treo tường/loại tủ chia với thiết bị hút khí. Hành động phòng cháy kích hoạt liên kết để cắt HVAC, tự động khởi động lại sau khi khôi phục nguồn điện để đảm bảo tính liên tục.
3.2 Trạm Biến Áp Loại Cabin Tiền Chế
Thiết bị trong cabin tiền chế thứ cấp có những đặc điểm sau:
Mật độ cao và nhiệt độ cao: Nhiều bảng bảo vệ, đo lường - điều khiển và bảng điện tạo ra nhiệt liên tục, tăng nhiệt độ cabin.
Thường xuyên trao đổi không khí: Kiểm tra định kỳ 2-3 ngày (theo "Năm Đồng Nhất") nghĩa là nhân viên thường xuyên ra vào, làm ảnh hưởng đến độ ẩm bên trong.
Nhiệt độ không đồng đều: Nhiệt tập trung từ các thiết bị bảo vệ và công tắc gây ra sự khác biệt về nhiệt độ và độ ẩm, cần thông gió.
Giải pháp:
4 An Toàn Phòng Cháy
Khả năng chống cháy của một tòa nhà phụ thuộc vào các thành phần như tường, cột, dầm. Chỉ số chống cháy là thời gian mà vật liệu mất khả năng chịu tải và cách nhiệt dưới đường cong nhiệt độ tiêu chuẩn. Các tòa nhà phải đáp ứng <em>Quy chuẩn thiết kế an toàn phòng cháy</em>; các thông số kỹ thuật của vật liệu (độ dày, v.v.) xác định điều này.
4.1 Trạm Biến Áp Truyền Thống
Phòng bảo vệ và điều khiển thứ cấp của chúng sử dụng bê tông cốt thép, với ít nhất hạng II về khả năng chống cháy và hạng Wu (không liên quan đến vật liệu không cháy). Được trang bị thiết bị phòng cháy chín chắn, chúng đáp ứng yêu cầu. Tường chịu lực: gạch bọt không kết dính (thiết kế 5.5h, tối thiểu 2.5h). Cột: bê tông cốt thép (thiết kế 3h, tối thiểu 2.5h).
4.2 Trạm Biến Áp Loại Cabin Tiền Chế
Cabin sử dụng hàn thép, tường được lấp đầy bằng vật liệu không cháy, thiết bị báo cháy và dò trước được lắp đặt sẵn. Trên 500°C, thép mất độ cứng và sức mạnh, biến dạng, gây nguy cơ sập. Điều này làm cho khả năng chống cháy của chúng kém hơn so với trạm biến áp truyền thống.
5 Kết Luận
Trạm biến áp truyền thống có các tiêu chuẩn chín chắn (thiết kế, cách nhiệt, kiểm tra phòng cháy), nhưng gặp phải các vấn đề về công trình dân dụng, chu kỳ dài, ảnh hưởng của mùa. Cabin tiền chế, với diện tích nhỏ, chu kỳ ngắn, bố trí linh hoạt, là chìa khóa cho thiết kế mô-đun.
Mặc dù vẫn còn ở giai đoạn sơ khai, cabin tiền chế thiếu kiểm chứng đầy đủ (độ ẩm, cháy) và các tiêu chuẩn kiểm tra quốc gia, gây ra rủi ro cháy. Do đó, cần tập trung vào thiết kế, kiểm tra và vận hành/bảo trì phòng cháy của chúng.
