تطبيق التخطيط الهيكلي المتكامل لمعدات الثانوية من نوع الكابينة المسبقة الصنع في محطات التحويل الذكية

1. العوامل الرئيسية المؤثرة في معدل استغلال المساحة وسهولة التشغيل والصيانة لغرف التجهيزات الثانوية المصنعة مسبقاً
1.1 درجة التطوير والكمال للأجهزة الحامية ذات التوصيل الأمامي

تتركز تأثير الأجهزة الحامية ذات التوصيل الأمامي على تطبيق غرف التجهيزات المصنعة مسبقاً بشكل أساسي على ثلاثة جوانب: تخطيط خزانات الدوائر الكهربائية، شكل تركيب الغرفة المصنعة مسبقاً، وحجم العمل في الموقع. عندما يكون تطوير الأجهزة ذات التوصيل الأمامي غير مكتمل، يتم اعتماد بنية خزانة الدوائر التقليدية. على سبيل المثال، يستخدم محطة تشينغجو بـ 220 كيلوفولت في آنهوي وضعية واحدة للغرفة صف واحد، واستخدام محطة ويتشينغ بـ 110 كيلوفولت في هوباي وضعية غرفتين صفان. في هذين الوضعيين، يكون عدد خزانات الدوائر الكهربائية التي يمكن وضعها داخل الغرفة نسبياً صغيراً.

لتحسين معدل استغلال المساحة داخل الغرفة، تم أيضاً تجربة وضعية غرفة واحدة صفان في المشاريع اللاحقة. على سبيل المثال، تستخدم محطة داشي بـ 220 كيلوفولت في تشونغتشينغ وضعية غرفة واحدة صفان، وتستخدم محطة تحويل لينجزو بـ ±800 كيلوفولت وضعية غرفة واحدة صفان مع زيادة أبعاد الغرفة. يتم تلخيص المعلومات حول أبعاد الغرفة وحجم العمل في الموقع لهذه الأربعة مشاريع كما يلي.

يمكن لوضعية غرفة واحدة صفان أن تستوعب ما يقارب ضعف عدد خزانات الدوائر الكهربائية مقارنة بوضعية غرفة واحدة صف واحد وغرفتين صفان. بالإضافة إلى ذلك، لها مزايا مثل عدم الحاجة إلى ربط في الموقع، وعدم الحاجة إلى توصيلات داخل الغرفة، وتقليل تكلفة الغرفة. ومع ذلك، في وضعية غرفة واحدة صفان، يمكن إجراء الصيانة للمعدات فقط عن طريق فتح الباب في الجدار الجانبي للغرفة أو زيادة حجم الغرفة. الصيانة خارج الغرفة لا تلبي متطلبات الصيانة طوال الوقت؛ زيادة حجم الغرفة لا تزيد فقط من تكلفة النقل ولكن لها أيضاً متطلبات أعلى لنفوذية الطريق.

1.2 أبعاد خزانات الدوائر الكهربائية

حالياً، تتضمن أبعاد خزانات الدوائر الكهربائية داخل الغرفة 800×600×2260، 600×600×2260، 600×900×2260، وغيرها. عند وضع خزانات الدوائر الكهربائية في غرف التجهيزات المصنعة مسبقاً بنفس المواصفات، يمكن أن يزيد تقليل حجم خزانات الدوائر الكهربائية بشكل فعال من عدد الخزانات التي يمكن وضعها.

1.3 طريقة تخطيط الكابلات داخل الغرفة

داخل غرفة التجهيزات الثانوية، تحتاج العديد من الكابلات مثل كابلات الطاقة والألياف الضوئية وكابلات الإصلاح إلى التخطيط. هناك ثلاث خطط رئيسية لتخطيط الكابلات داخل الغرفة: وضع رف توصيل في الجزء العلوي من الغرفة، وضع رف توصيل في الجزء السفلي من الغرفة، ودمج الاثنين. في جميع هذه الطرق الثلاث، يتم استخدام بنية خزانة الدوائر الكهربائية داخل الغرفة، ويحتاج العمل بتخطيط الكابلات إلى القيام به بعد وضع خزانات الدوائر الكهربائية.

بالإضافة إلى ذلك، يتم تداخل الكابلات بين بنية الغرفة وخزانات الدوائر الكهربائية، مما يسبب إزعاجاً للعملية اللاحقة للصيانة. الحل الأكثر شيوعاً وهو وضع طبقة كابلات تحت الأرض يتطلب رفع الأرضية المضادة للشحنات الكهروستاتيكية أولاً، ثم يمكن القيام بالعمليات في مساحة ضيقة. هذا يؤدي إلى حجم عمل كبير ومدة بناء طويلة.

1.4 المحطات والتوسع والإعادة الهيكلة طويلة الأمد لخزانات الدوائر الكهربائية

تعتمد الأعمال طويلة الأمد للتوسع والإعادة الهيكلة داخل غرفة التجهيزات الثانوية بشكل أساسي على خطة إضافة خزانات دوائر كهربائية جديدة لاحقاً ثم ربط الكابلات، أو وضع الخزانات الفارغة في المكان مقدماً وإجراء عمليات التركيب والتوصيل للمعدات داخل الخزانات خلال فترة إعادة الهيكلة. الأولى لها كثافة عمل عالية، والثانية مقيدة بمساحة ضيقة داخل الغرفة مما يؤدي إلى فترة إعادة هيكلة طويلة.

كما يمكن رؤيته من التحليل في الفقرات 1.1-1.4، فإن العوامل المؤثرة في معدل استغلال المساحة وسهولة التشغيل والصيانة داخل غرفة التجهيزات الثانوية تتركز بشكل أساسي على أشكال البنية للأجهزة ذات التوصيل الأمامي وخزانات الدوائر الكهربائية. نظراً لأن الأجهزة ذات التوصيل الأمامي قد تم تطويرها وانتشارها تدريجياً، يجب إجراء بحوث تحسين على أشكال بنية خزانات الدوائر الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك، يحتاج البحث عن سهولة أعمال التشغيل والصيانة للمعدات داخل الغرفة لتحقيق عمل تشغيل وصيانة فعال وسريع.

2. بحث عن التخطيط الهيكلي المتكامل للمعدات الثانوية

هدفًا للتعامل مع المشاكل المذكورة أعلاه، تم اقتراح حل محسن لخزانات الدوائر الكهربائية بناءً على التخطيط الهيكلي المتكامل لحل مشاكل معدل الاستغلال المنخفض للمساحة داخل الغرفة وصعوبة تركيب خزانات الدوائر الكهربائية داخل الغرفة. تم اقتراح بحث وتصميم لخطة تخطيط كابلات مفتوحة لحل مشكلة صعوبة التركيب والصيانة لكابلات الألياف الضوئية والطاقة.

2.1 أبعاد الهيكل المتكامل للمعدات الثانوية

على سبيل المثال، أبعاد الغرفة من النوع الثالث الخارجية هي 12200×2800×3133، وسمك الأرضية المضادة للشحنات الكهروستاتيكية هو 250 ملم.

2.1.1 الارتفاع الهيكلي

الارتفاع الصافي داخل الغرفة هو 2670 ملم. وفقًا للتخطيط الوظيفي، يتم تقسيم الارتفاع داخل الغرفة إلى ثلاثة أجزاء من الأسفل إلى الأعلى: ارتفاع الأرضية المتحركة المضادة للشحنات الكهروستاتيكية، وارتفاع الهيكل المتكامل، وارتفاع المكونات المثبتة. بعد إزالة ارتفاع الأرضية المتحركة المضادة للشحنات الكهروستاتيكية، يبقى الارتفاع 2420 ملم. باعتبار ارتفاع خزانات الدوائر الكهربائية التقليدية، يتم تخصيص ارتفاع الهيكل المتكامل كـ 2300 ملم، وارتفاع المكونات المثبتة كـ 120 ملم.

2.1.2 العرض الهيكلي

في خزانات الدوائر الكهربائية التقليدية ذات التوصيل الأمامي، يتم ترتيب المحطات أفقياً وتثبيتها في القاع، وعدد التثبيتات محدود. لتسهيل أعمال التشغيل والصيانة اللاحقة للمعدات وتقليل مسار الاتصال بين الجهاز والمحطات، يتم ترتيب المحطات رأسياً على الجانب الأيمن للجهاز.

2.1.3 العمق الهيكلي

لتلبية متطلبات العمق لتثبيت المعدات من مختلف الشركات المصنعة، يتم تصميم عمق الوحدة الهيكلية بمراجعة عمق اللوحات التقليدية وهو 600 ملم. وفي الوقت نفسه، مع الأخذ في الاعتبار أن العمق ينخفض بعد إلغاء باب الخزانة واتخاذ التدابير اللازمة لمنع الخطأ، يكون عمق الوحدة الهيكلية 550 ملم.

2.1.4 الملخص

من خلال التحليل أعلاه، تكون أبعاد الوحدة الهيكلية الواحدة داخل الغرفة المصنعة مسبقاً 2300×700×550. بعد استخدام هذا الحجم الهيكلي، يمكن تحقيق أقصى استغلال للمساحة لتخطيط خزانات الدوائر الكهربائية داخل الغرفة.

2.2 تخطيط المعدات الثانوية داخل الهيكل المتكامل
2.2.1 خطة التجزئة النمطية للوحدة الهيكلية

داخل الوحدة الهيكلية، وفقًا للطريقة الحالية لتثبيت معدات خزانات الدوائر الكهربائية، يتم تقسيمها إلى ثلاثة أجزاء من الأعلى إلى الأسفل: منطقة تثبيت المفاتيح الهوائية، منطقة تثبيت المعدات، ومنطقة تثبيت الملحقات. من بينها، يتم تقسيم منطقة تثبيت المعدات إلى منطقة تثبيت الأجهزة ومنطقة صيانة الأجهزة من اليسار إلى اليمين.

2.2.2 تصميم ارتفاع منطقة تثبيت المعدات

لزيادة عدد المعدات المثبتة داخل هيكل واحد، أولاً يتم حساب ارتفاعات المعدات المراد تثبيتها داخل الهيكل. الجهاز الحامي هو 4U أو 6U عالي، والتبديل والرف المتعرج للكابلات غالباً ما يكون 1U عالي. على سبيل المثال، عند تثبيت 2 مفتاح في الفاصل فوق مستوى 220 كيلوفولت، يمكن أن يلبي الارتفاع 4U متطلبات تثبيت 2 مفتاح و1 رف متعرج للكابلات.

عدد الألواح الضاغطة الصلبة وأزرار الجهاز الذكي يتم تكوينه كـ 2 ألواح ضاغطة صلبة وزر إعادة تعيين للجهاز الحامي، و3 ألواح ضاغطة صلبة وزر إعادة تعيين للجهاز قياس وتحكم. يمكن لللوحة التثبيت 4U أن ترتب على الأكثر 2 صف، مع 9 ألواح ضاغطة صلبة أو أزرار في كل صف. لذلك، يمكن للوحة 4U أن تلبي متطلبات تثبيت 6 أجهزة حماية أو 4 أجهزة قياس وتحكم.

2.3 بحث عن تصميم سهولة التشغيل والصيانة للهيكل المتكامل
2.3.1 التصميم الهندسي للوحدة الهيكلية

وفقًا للتحليل لمجال الرؤية للمحافظين على المعدات في وضع الوقوف، يكون نقطة الرؤية للشخص حوالي 1.5-1.6 متر، وأفضل مجال رؤية يكون ضمن نطاق 10° فوق وتحت نقطة الرؤية الأفقية، أي أن ارتفاع تثبيت الجهاز يكون بين 1215-1920 ملم، والارتفاع 700 ملم. وفقًا لمتطلبات الارتفاع أعلاه وبالجمع مع بيانات التحليل، عندما يتم اعتماد طريقة الترتيب "6 وحدة"، يمكن الحصول على أفضل تجربة تشغيل.

تشمل خطة القناة المفتوحة للصيانة ثلاثة أجزاء: داخل الوحدة الهيكلية، المنطقة بين الوحدات الهيكلية لنفس الصف، وقناة التوصيل داخل الغرفة.

• قناة الصيانة المفتوحة داخل الوحدة الهيكلية. يتم تعيين منطقة صيانة الجهاز بنفس الارتفاع على الجانب الأيمن لمنطقة تثبيت الجهاز لوضع الشريط النهائي. يتم اعتماد خطة تخطيط الكابلات المفصولة بصرياً وكهربائياً، مع تثبيت كابلات الإصلاح والاتصال بشكل رأسي على الجانب الأيسر وتثبيت كابلات الطاقة بشكل رأسي على الجانب الأيمن.

• قناة الصيانة المفتوحة بين الوحدات الهيكلية لنفس الصف. يتم استخدام هيكل العمود "7" الشكل بحيث يمكن لعمود الوحدات الهيكلية لنفس الصف أن يشكل قناة تخطيط كابلات مستمرة ومفتوحة. يتم نقل قناة تخطيط الكابلات البصرية والكهربائية لنفس الصف من أسفل الأرضية المضادة للشحنات الكهروستاتيكية إلى أعلى الأرضية المضادة للشحنات الكهروستاتيكية.

• قناة عبور الكابلات داخل الغرفة (بين صفين من الوحدات الهيكلية). يتم تعيين عدد قليل من أرفف التوصيل تحت الأرضية المضادة للشحنات الكهروستاتيكية بين صفين من الهياكل. عند إجراء أعمال الصيانة للكابلات بين الصفين، يتم رفع عدد قليل من الأرضيات المضادة للشحنات الكهروستاتيكية في اتجاه عرض الغرفة فقط، ويمكن للأشخاص الوقوف على الأرضيات المضادة للشحنات الكهروستاتيكية الأخرى لإجراء أعمال الصيانة على الكابلات في الطبقة المتوسطة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن صنع الأرضية المضادة للشحنات الكهروستاتيكية في الجزء العلوي من قناة التوصيل من الزجاج الموصل الشفاف أو وضع علامات عليها لتحقيق التوضع السريع.

3. الاستنتاجات

يقوم هذا المقال بإجراء بحث حول المشاكل الموجودة في منتجات الغرف المصنعة مسبقاً ويقترح بشكل مبتكر هيكلًا متكاملًا مع الغرفة المصنعة مسبقاً، مما يحقق النتائج المتوقعة. من خلال البحث، تم الحصول على الاستنتاجات التالية:

• يحل الهيكل المتكامل محل خزانات الدوائر الكهربائية التقليدية، ويزداد عدد الخزانات التي يمكن وضعها داخل الغرفة بنسبة 12-17٪. إذا تم تعديل موقع باب الغرفة، يمكن أن يزداد بنسبة 28-37٪.

• يتم اعتماد طريقة الترتيب "6 وحدة" لتخطيط منطقة المعدات داخل الهيكل، مما يحسن معدل استغلال المساحة داخل الهيكل ويسهل الملاحظة والتشغيل.

• تصميم قناة تخطيط الكابلات المفتوحة الكاملة يقلل بشكل كبير من حجم العمل وصعوبة تشغيل وصيانة الكابلات.