Приложение на интегрираната конструктивна разположение на предварително изработени кабини-типа вторични устройства в умни електропредавателни станции

1. Основни фактори, влияещи върху степента на използване на пространството и удобството при експлоатацията и поддръжката на модулните кабини за вторична апаратура
1.1 Степен на развитие и съвършенство на предно-кабелни защитни устройства

Влиянието на предно-кабелните защитни устройства върху приложението на модулни кабини се концентрира в три аспекта: разположението на щифтерните шкафове, формата на комбинацията на кабините в модулната кабина и обема на работата по строителството на място. Когато развитието на предно-кабелните устройства не е напълно завършено, се използва традиционната структура на щифтерния шкаф. Например 220кВ Електроподстанция Цинжу в Анхуей използва режим на единична кабина с един ред, а 110кВ Електроподстанция Вейчънг в Хубей използва режим на двойна кабина с два реда. В тези два режима броят на щифтерните шкафове, които могат да бъдат разположени в кабината, е относително малък.

За да се увеличи степента на използване на пространството в кабината, последователни проекти са опитали режим на единична кабина с два реда. Например 220кВ Електроподстанция Дашъ в Чунцин използва режим на единична кабина с два реда, а ±800кВ Преобразувателна станция Линджоу използва режим на единична кабина с два реда с увеличени размери на кабината. Информацията за размерите на кабината и обема на работата по строителството на място за тези четири проекти е статистически сумирана по-долу.

Режимът на единична кабина с два реда може да вместим почти два пъти повече щифтерни шкафове, отколкото режимите на единична кабина с един ред и двойна кабина с два реда. Освен това има предимства като няма нужда от монтиране на място, няма нужда от кабелиране в кабината и ниска цена на кабината. Обаче, в режима на единична кабина с два реда, поддръжката на оборудването може да се извърши само чрез отваряне на вратата на страничната стена на кабината или увеличаване на размерите на кабината. Поддръжката извън кабината не може да удовлетвори изискванията за всепогодишна поддръжка; увеличаването на размерите на кабината не само увеличава разходите за превоз, но и има по-високи изисквания за проходимостта на пътя.

1.2 Размери на щифтерните шкафове

В момента размерите на щифтерните шкафове в кабината включват 800×600×2260, 600×600×2260, 600×900×2260 и др. При разполагане на щифтерни шкафове в модулни кабини с еднакви спецификации, намаляването на размерите на щифтерните шкафове може да увеличи ефективно броя на шкафовете, които могат да бъдат разположени.

1.3 Метод за разполагане на кабели в кабината

В кабината за вторична апаратура трябва да бъдат разпределени различни видове кабели, като електроенергийни кабели, оптически кабели и патч-кабели. Има три основни схеми за разполагане на кабели в кабината: установяване на кабелна рафт на горната част на кабината, установяване на кабелна рафт на долната част на кабината и комбиниране на двете. Във всички три метода, в кабината се използва структурата на щифтерните шкафове, а работата по разполагане на кабелите трябва да се извърши след установяването на щифтерните шкафове.

Освен това, кабелите са интеркалирани между структурите на кабината и щифтерните шкафове, което причинява неудобства при последващата поддръжка на кабелите. По-често използваната схема за установяване на кабелен междинен слой на долната част на кабината изисква, така че при поддръжка на кабелите, антистатичната подови плоча трябва първо да бъде вдигната, а след това операциите да се извършат в тясно пространство. Това води до голям обем работа и дълъг период на строителството.

1.4 Конектори и дългосрочно разширение и реконструкция на щифтерните шкафове

Дългосрочната работа по разширяване и реконструкция в кабината за вторична апаратура в основни линии използва схемата за добавяне на нови щифтерни шкафове по-късно и след това свързване на кабелите, или разполагане на празни шкафове предварително и извършване на инсталирането и кабелирането на оборудването в шкафовете по време на периода на реконструкция. Първият вариант има висока интензивност на работа, а вторият е ограничен от тясното пространство в кабината, което води до дълъг период на реконструкция.

Както може да се види от анализа в разделите 1.1-1.4, факторите, влияещи върху степента на използване на пространството и удобството при експлоатацията и поддръжката в кабината за вторична апаратура, се концентрират върху формите на структурите на предно-кабелните устройства и щифтерните шкафове. Учитывайки, че предно-кабелните устройства са били постепенно усъвършенствани и популяризирани, трябва да се проведе оптимизационно изследване на формите на структурите на щифтерните шкафове. Освен това е необходима работа по удобството на експлоатацията и поддръжката на оборудването в кабината, за да се постигне ефективна и бърза експлоатация и поддръжка.

2. Изследване на интегрираната структурна компоновка на вторичната апаратура

С цел решаване на посочените проблеми, се предлага оптимизирана схема за щифтерните шкафове, базираща се на интегрираната структурна компоновка, за да се решат проблемите с ниската степен на използване на пространството в кабината и трудността при инсталирането на щифтерните шкафове в кабината. Представя се изследване и проектиране на отворена схема за разполагане на кабели, за да се реши проблемът с трудното инсталиране и поддръжка на оптически и електроенергийни кабели.

2.1 Интегрирани структурни размери на вторичната апаратура

Като пример, външните размери на кабината тип III са 12200×2800×3133, а антистатичната подови плоча е с дебелина 250мм.

2.1.1 Структурна височина

Чистата височина в кабината е 2670мм. Според функционалното зониране, височината в кабината е разделена на три части от долната към горната: височината на антистатичната подвижна подови плоча, височината на интегрираната структура и височината на прикрепените компоненти. След премахване на височината на антистатичната подвижна подови плоча, оставаща височина е 2420мм. Отнасяйки се към височината на традиционните щифтерни шкафове, височината на интегрираната структура е разпределена като 2300мм, а височината на прикрепените компоненти е 120мм.

2.1.2 Структурна ширина

В традиционните предно-кабелни щифтерни шкафове, конекторите на устройствата са разположени хоризонтално и инсталирани в долната част на шкафа, а броят на инсталациите е ограничен. За да се облекчат последващите операции и поддръжка на оборудването и да се съкрати пътят на връзка между устройството и конекторите, конекторите са вертикално разположени от дясната страна на устройството.

2.1.3 Структурна дълбочина

За да се отговори на изискванията за дълбочина на инсталирането на оборудване от различни производители, дълбочината на структурната единица е проектирана с оглед на дълбочината на традиционните щифтерни шкафове, която е 600мм. В същото време, като се вземат предвид намаленията на дълбочината след премахване на вратата на шкафа и вземането на необходими мерки за предотвратяване на грешки, дълбочината на структурната единица е 550мм.

2.1.4 Резюме

Чрез горния анализ, размерите на една структурна единица в модулната кабина са 2300×700×550. След използване на тази размерна структура, пространствената компоновка на щифтерните шкафове в кабината може да постигне максималната степен на използване.

2.2 Компоновка на вторичната апаратура в интегрираната структура
2.2.1 Модулна схема за зониране на структурната единица

В структурната единица, с оглед на съществуващия начин на инсталиране на оборудването на щифтерните шкафове, тя е разделена на три части от горната към долната: зоната за инсталиране на въздушни ключове, зоната за инсталиране на оборудване и зоната за инсталиране на аксесоари. Сред тях, зоната за инсталиране на оборудване е разделена на зона за инсталиране на устройствата и зона за поддръжка на устройствата от лявата към дясната страна.

2.2.2 Проект на височината на зоната за инсталиране на оборудване

За да се увеличи броят на инсталираното оборудване в една структура, първо, се изчислява височината на оборудването, което трябва да бъде инсталирано в структурата. Защитното устройство е 4U или 6U високо, а свързващите и кабелни барабани най-често са 1U високи. Като пример, при инсталиране на 2 свързващи в интервал над 220кВ, височина от 4U може да отговори на изискванията за инсталиране на 2 свързващи и 1 кабелен барабан.

Броят на твърдите пресилни пластинки и бутони на интелигентното устройство е конфигуриран като 2 твърди пресилни пластинки и 1 бутон за нулиране за защитното устройство; и 3 твърди пресилни пластинки и 1 бутон за нулиране за устройството за измерване и контрол. Панелът за инсталиране 4U може да разположи най-много 2 реда, с 9 твърди пресилни пластинки или бутони във всеки ред. Следователно, панелът 4U може да отговори на изискванията за инсталиране на 6 защитни устройства или 4 устройства за измерване и контрол.

2.3 Изследване на дизайна за удобство при експлоатацията и поддръжката на интегрираната структура
2.3.1 Ергономичен дизайн на структурната единица

Според анализа на полето на гледане на персонала, занимаващ се с поддръжка, в стоящо положение, точката на гледане на човека е приблизително между 1.5-1.6м, а най-доброто поле на гледане е в рамките на 10° нагоре и надолу от хоризонталната точка на гледане, тоест, височината на инсталирането на устройството е между 1215-1920мм, а височината е 700мм. Съгласно горните изисквания за височина и в съчетание с аналитичните данни, когато се използва методът за "6-модулна" компоновка, може да се получи най-добър опит при експлоатация.

Отворената схема за канал за поддръжка включва три части: вътрешната част на структурната единица, областта между структурните единици на един и същ ред и каналът за кабелиране в кабината.

• Отворен канал за поддръжка във вътрешната част на структурната единица. Зона за поддръжка на устройството със същата височина е установена от дясната страна на зоната за инсталиране на устройството, за да се разположи терминалният лентичен. Се използва схема за разделяне на оптически и електрически кабели, с патч-кабели и комуникационни кабели вертикално инсталирани от лявата страна, а електроенергийните кабели вертикално инсталирани от дясната страна.

• Отворен канал за поддръжка между структурните единици на един и същ ред. Се използва "L"-образна колона, така че колоните на структурните единици на един и същ ред да образуват непрекъснат и отворен канал за разполагане на кабели. Каналът за разполагане на оптически и електроенергийни кабели на един и същ ред е преместен от под антистатичната подови плоча към над антистатичната подови плоча.

• Канал за пресичане на кабели в кабината (между две редици структурни единици). Няколко кабелни рафтове са установени под антистатичната подови плоча между двете редици структури. При извършване на поддръжка на кабели между двете редици, е необходимо само няколко антистатични подови плочки в широчината на кабината да бъдат вдигнати, а персоналът може да стои на други антистатични подови плочки, за да извърши поддръжка на кабелите в междинния слой. Освен това, антистатичната подови плочка върху канала за кабелиране може да бъде направена от прозрачен проводящ стъклопласт или да бъде маркирана с знаци, за да се постигне бързо позициониране.

3. Заключения

Тази статия провежда изследване на съществуващите проблеми с продуктите модулни кабини и иновативно предлага структура, интегрирана с модулната кабина, постигайки очакваните резултати. Чрез изследването, се получават следните заключения:

• Интегрираната структура заменя традиционните щифтерни шкафове, а броят на шкафовете, които могат да бъдат разположени в кабината, се увеличава с 12-17%. Ако се коригира позицията на вратата на кабината, тя може да се увеличи с 28-37%.

• Прилагането на метода "6-модулна" компоновка за разположение на зоната за инсталиране на оборудване в структурата, подобрява степента на използване на пространството в структурата и облекчава наблюдението и експлоатацията.

• Дизайнът на целия канал за отворено разполагане на кабели значително намалява обема и трудността на операциите и поддръжката на кабелите.