Aplicació de la disposició estructural integrada d'equips secundaris de tipus cabina prefabricada en subestacions intel·ligents

1. Factors principals que afecten la taxa d'utilització de l'espai i la facilitat d'operació i manteniment dels cabanons prefabricats per a equips secundaris
1.1 Grau de desenvolupament i perfeccionament dels dispositius de protecció de cablejat frontal

La influència dels dispositius de protecció de cablejat frontal en l'aplicació dels cabanons prefabricats es centra principalment en tres aspectes: la disposició dels armariços d'interruptors, la forma de combinació dels cabanons prefabricats i el volum de treball de la construcció in situ. Quan el desenvolupament dels dispositius de cablejat frontal no és perfecte, s'adopta la estructura tradicional dels armariços d'interruptors. Per exemple, la subestació de Qingzhu de 220kV a Anhui utilitza un mode de fila única en un sol cabanon, i la subestació de Weicheng de 110kV a Hubei utilitza un mode de doble fila en dos cabanons. En aquests dos modes, el nombre d'armariços d'interruptors que es poden col·locar dins el cabanon és relativament petit.

Per millorar la taxa d'utilització de l'espai dins el cabanon, els projectes posteriors també han intentat el mode de doble fila en un sol cabanon. Per exemple, la subestació de Dashi de 220kV a Chongqing adopta el mode de doble fila en un sol cabanon, i la subestació conversora de Lingzhou de ±800kV adopta el mode de doble fila en un sol cabanon amb dimensions més grans. La informació com les dimensions del cabanon i el volum de construcció in situ d'aquests quatre projectes està estadísticament resumida a continuació.

El mode de doble fila en un sol cabanon pot allotjar gairebé el doble d'armariços d'interruptors que el mode de fila única en un sol cabanon i el mode de doble fila en dos cabanons. A més, té avantatges com no necessitar soldadura in situ, no necessitar cablejat dins el cabanon i cost baix del cabanon. No obstant això, en el mode de doble fila en un sol cabanon, la mantenedora de l'equip només es pot realitzar obrint la porta al costat del cabanon o augmentant la mida del cabanon. La mantenedora fora del cabanon no compleix els requisits de manteniment tot l'any; augmentar la mida del cabanon no només incrementa el cost de transport, sinó que també requereix una major passabilitat de la carretera.

1.2 Dimensions dels armariços d'interruptors

Actualment, les dimensions dels armariços d'interruptors dins el cabanon inclouen 800×600×2260, 600×600×2260, 600×900×2260, etc. Quan es col·loquen els armariços d'interruptors en cabanons prefabricats de la mateixa especificació, reduir la mida dels armariços d'interruptors pot augmentar eficientment el nombre d'armariços que es poden col·locar.

1.3 Mètode de disposició del cable dins del cabanon

Dins el cabanon d'equips secundaris, cal disposar diversos cables com cables d'alimentació, fibra òptica i cables de patch. Hi ha principalment tres esquemes de disposició de cables dins el cabanon: col·locar una rastrellera de cables a la part superior del cabanon, col·locar una rastrellera de cables a la part inferior del cabanon i combinar els dos. En tots tres mètodes, s'utilitza la estructura dels armariços d'interruptors dins el cabanon, i el treball de disposició del cable s'ha de realitzar després que els armariços d'interruptors estiguin en lloc.

A més, els cables s'intercalen entre les estructures del cabanon i els armariços d'interruptors, el que causa inconvenient per a la mantenedora posterior dels cables. L'esquema més utilitzat de col·locar una capa intermèdia de cables a la part inferior del cabanon requereix que durant el procés de mantenedora dels cables, primer s'hagi de pujar el sol anticàstic, i després es puguin realitzar operacions en un espai estret. Això comporta un gran volum de treball i un llarg període de construcció.

1.4 Terminal i expansió i reconstrucció a llarg termini dels armariços d'interruptors

La expansió i reconstrucció a llarg termini dins el cabanon d'equips secundaris principalment adopta l'esquema d'afegir nous armariços d'interruptors més tard i després connectar els cables, o col·locar els armariços buits en lloc i realitzar la instal·lació i el cablejat de l'equip dins els armariços durant el període de reconstrucció. El primer té una intensitat de treball alta, i el segon està limitat per l'espai estret dins el cabanon, resultant en un llarg període de reconstrucció.

Com es pot veure de l'anàlisi en les seccions 1.1-1.4, els factors que afecten la taxa d'utilització de l'espai i la facilitat d'operació i manteniment dins el cabanon d'equips secundaris es centren principalment en les formes estructurals dels dispositius de cablejat frontal i els armariços d'interruptors. Donat que els dispositius de cablejat frontal han anat madurant i popularitzant-se gradualment, s'ha de realitzar recerca d'optimització en les formes estructurals dels armariços d'interruptors. A més, s'ha de realitzar recerca sobre la facilitat de l'operació i mantenedora dels equips dins el cabanon per aconseguir una operació i mantenedora eficient i ràpida.

2. Recerca sobre la disposició estructural integrada dels equips secundaris

Amb l'objectiu de resoldre aquests problemes, s'ha proposat un esquema optimitzat per als armariços d'interruptors basat en la disposició estructural integrada per solucionar els problemes de baixa taxa d'utilització de l'espai dins el cabanon i dificultat d'instal·lar els armariços d'interruptors dins el cabanon. S'ha proposat una recerca i disseny d'un esquema de disposició de cables obert per solucionar el problema de difícil instal·lació i mantenedora dels cables òptics i d'alimentació.

2.1 Dimensions estructurals integrades dels equips secundaris

Prenguem com a exemple el cabanon de tipus III, les seves dimensions externes són 12200×2800×3133, i el sol anticàstic té una mida de 250mm d'espessor.

2.1.1 Alçada estructural

L'alçada neta dins el cabanon és de 2670mm. Segons la zonificació funcional, l'alçada dins el cabanon es divideix en tres parts des de baix a dalt: l'alçada del sol anticàstic mòbil, l'alçada de l'estructura integrada i l'alçada dels components d'instal·lació adjunts. Després de treure l'alçada del sol anticàstic mòbil, l'alçada restant és de 2420mm. Referint-se a l'alçada dels armariços d'interruptors tradicionals, s'assigna una alçada de 2300mm a l'estructura integrada, i 120mm als components adjunts.

2.1.2 Amplada estructural

En els armariços d'interruptors de cablejat frontal tradicionals, els terminals del dispositiu són disposats horitzontalment i instal·lats a la part inferior del armari, i el nombre d'instal·lacions és limitat. Per facilitar la operació i mantenedora posterior dels equips i acurtar la ruta de connexió entre el dispositiu i els terminals, els terminals es disposen verticalment a la dreta del dispositiu.

2.1.3 Profunditat estructural

Per complir amb els requisits de profunditat d'instal·lació de l'equip de diferents fabricants, la profunditat de l'unitat estructural es dissenya referint-se a la profunditat de les taules de commutació tradicionals, que és de 600mm. Alhora, considerant que la profunditat es redueix després de cancel·lar la porta del armari i prendre mesures antierror necessàries, la profunditat de l'unitat estructural és de 550mm.

2.1.4 Resum

A través de l'anàlisi anterior, les dimensions d'una sola unitat estructural dins el cabanon prefabricat són 2300×700×550. Després d'utilitzar aquesta estructura de mida, la disposició espacial dels armariços d'interruptors dins el cabanon pot aconseguir la màxima taxa d'utilització.

2.2 Disposició dels equips secundaris dins l'estructura integrada
2.2.1 Esquema modular de zonificació de l'unitat estructural

Dins l'unitat estructural, referint-se al mètode d'instal·lació existent de l'equip dels armariços d'interruptors, es divideix en tres parts des de dalt a baix: l'àrea d'instal·lació dels interruptors aeris, l'àrea d'instal·lació de l'equip i l'àrea d'instal·lació dels accessoris. Entre aquests, l'àrea d'instal·lació de l'equip es divideix en l'àrea d'instal·lació del dispositiu i l'àrea de mantenedora del dispositiu des de l'esquerra a la dreta.

2.2.2 Disseny de l'alçada de l'àrea d'instal·lació de l'equip

Per augmentar el nombre d'equips instal·lats dins una sola estructura, primer, es comptabilitzen les alçades dels equips que s'han d'instal·lar dins l'estructura. El dispositiu de protecció té una alçada de 4U o 6U, i el commutador i el suport de bobinat de cables sovint tenen una alçada de 1U. Prenguem com a exemple l'instal·lació de 2 commutadors en l'interval superior al nivell de tensió de 220kV, una alçada de 4U pot complir amb els requisits d'instal·lació de 2 commutadors i 1 suport de bobinat de cables.

El nombre de plaques de pressió dures i botons del dispositiu intel·ligent es configura com 2 plaques de pressió dures i 1 botó de reinici per al dispositiu de protecció; i 3 plaques de pressió dures i 1 botó de reinici per al dispositiu de mesura i control. El panell d'instal·lació de 4U pot disposar com a màxim 2 files, amb 9 plaques de pressió dures o botons en cada fila. Per tant, el panell de 4U pot complir amb els requisits d'instal·lació de 6 dispositius de protecció o 4 dispositius de mesura i control.

2.3 Recerca sobre el disseny de facilitat d'operació i mantenedora de l'estructura integrada
2.3.1 Disseny ergonòmic de l'unitat estructural

Segons l'anàlisi del camp visual del personal de mantenedora en posició dret, el punt visual d'una persona és aproximadament entre 1.5-1.6m, i el millor camp visual és dins el rang de 10° per sobre i per sota del punt visual horitzontal, és a dir, l'alçada d'instal·lació del dispositiu és entre 1215-1920mm, i l'alçada és de 700mm. Segons els requisits d'alçada anteriors i combinant amb les dades d'anàlisi, quan s'adopta el mètode d'ordenació "6-mòduls", es pot obtenir la millor experiència d'operació.

L'esquema de canal de mantenedora obert inclou tres parts: dins l'unitat estructural, l'àrea entre les unitats estructurals de la mateixa fila, i el canal de cablejat dins el cabanon.

• Canal de mantenedora obert dins l'unitat estructural. S'estableix una àrea de mantenedora del dispositiu de la mateixa alçada a la dreta de l'àrea d'instal·lació del dispositiu per col·locar la barra de terminals. S'adopta un esquema de separació de cables òptics i elèctrics, amb els cables de patch i comunicació instal·lats verticalment a l'esquerra i els cables d'alimentació instal·lats verticalment a la dreta.

• Canal de mantenedora obert entre les unitats estructurals de la mateixa fila. S'utilitza l'estructura de columna en forma de "7" per tal que les columnes de les unitats estructurals de la mateixa fila puguin formar un canal de disposició de cables continu i obert. Es mou el canal de disposició de cables òptics i d'alimentació de la mateixa fila des sota el sol anticàstic fins a sobre el sol anticàstic.

• Canal de creuament de cables dins el cabanon (entre dues files d'unitats estructurals). Es col·loquen uns pocs rastraillers de cables sota el sol anticàstic entre les dues files d'estructures. Quan es realitzi la mantenedora dels cables entre les dues files, només caldrà pujar uns pocs sols anticàstics en la direcció de l'amplada del cabanon, i el personal podrà estar en altres sols anticàstics per realitzar la mantenedora dels cables en la capa intermèdia. A més, el sol anticàstic a la part superior del canal de cablejat es pot fer de vidre conductor transparent o marcat amb signes per aconseguir una localització ràpida.

3. Conclusions

Aquest article realitza recerca sobre els problemes existents dels productes de cabanons prefabricats i proposa de manera innovadora una estructura integrada amb el cabanon prefabricat, assolint els resultats esperats. A través de la recerca, s'obtenen les conclusions següents:

• L'estructura integrada reemplaça els armariços d'interruptors tradicionals, i el nombre d'armariços que es poden col·locar dins el cabanon augmenta entre un 12-17%. Si es ajusta la posició de la porta del cabanon, pot augmentar entre un 28-37%.

• S'adopta el mètode d'ordenació "6-mòduls" per a la disposició de l'àrea d'equip dins l'estructura, el que millora la taxa d'utilització de l'espai dins l'estructura i facilita l'observació i l'operació.

• El disseny del canal de disposició de cables obert a tota la tramesa redueix enormement el volum de treball i la dificultat de l'operació i mantenedora dels cables.