Aplikace integrovaného strukturálního rozvržení předvářených kabinových sekundárních zařízení v chytrých elektrárnách

1. Hlavní faktory ovlivňující využití prostoru a pohodlí při provozu a údržbě pro prefabrikované kabin sekundárního zařízení
1.1 Stupeň vývoje a dokonaleosti předních čelních ochranných zařízení

Vliv předních čelních ochranných zařízení na použití prefabrikovaných kabin se zaměřuje hlavně na tři aspekty: rozvržení přestavovacích skříní, formu kombinace kabin v prefabrikované kabině a objem prací na místě. Když jsou přední čelní zařízení nedokonale vyvinutá, je použita tradiční struktura přestavovací skříně. Například 220kV podstanice Qingzhu v Anhui používá režim jedné kabiny s jedním řadovým uspořádáním, a 110kV podstanice Weicheng v Hubei používá režim dvou kabin s dvojím řadovým uspořádáním. V těchto dvou režimech je počet přestavovacích skříní, které lze umístit uvnitř kabiny, relativně malý.

Pro zlepšení využití prostoru uvnitř kabiny byly v následujících projektech také zkušenosti s režimem jedné kabiny s dvojím řadovým uspořádáním. Například 220kV podstanice Dashi v Chongqing používá režim jedné kabiny s dvojím řadovým uspořádáním, a ±800kV konverzní stanice Lingzhou používá režim jedné kabiny s dvojím řadovým uspořádáním s zvětšenými rozměry kabiny. Informace o rozměrech kabiny a objemu prací na místě těchto čtyř projektů jsou statisticky shrnuty níže.

Režim jedné kabiny s dvojím řadovým uspořádáním může akomodovat téměř dvojnásobek počtu přestavovacích skříní oproti režimu jedné kabiny s jedním řadovým uspořádáním a režimu dvou kabin s dvojím řadovým uspořádáním. Navíc má výhody, jako je nezbytnost spojování na místě, žádná potřeba drátění uvnitř kabiny a nízké náklady na kabinu. Avšak v režimu jedné kabiny s dvojím řadovým uspořádáním lze provést údržbu zařízení pouze otevřením dveří na bocích stěny kabiny nebo zvětšením rozměrů kabiny. Údržba mimo kabinu nemůže splnit požadavky na provoz ve všech podmínkách; zvětšení rozměrů kabiny nejen zvyšuje náklady na přepravu, ale má i vyšší požadavky na průjezdnost cesty.

1.2 Rozměry přestavovacích skříní

Aktuálně mají přestavovací skříně uvnitř kabiny rozměry 800×600×2260, 600×600×2260, 600×900×2260 atd. Při umisťování přestavovacích skříní do prefabrikovaných kabin stejné specifikace může snížení rozměrů přestavovacích skříní efektivně zvýšit počet skříní, které lze umístit.

1.3 Metoda rozvržení kabelů uvnitř kabiny

Uvnitř kabiny sekundárního zařízení je třeba uložit různé kabely, jako jsou elektrické kabely, optické kabely a patch kabely. Existují tři hlavní schémata rozvržení kabelů uvnitř kabiny: umístění drátěcího rámu na vrchu kabiny, umístění drátěcího rámu na spodku kabiny a kombinace obou. Ve všech těchto třech metodách je uvnitř kabiny použita struktura přestavovací skříně a práce s rozvržením kabelů musí být provedeny po umístění přestavovacích skříní.

Kromě toho jsou kabely umístěny mezi strukturami kabiny a přestavovacími skříněmi, což způsobuje nesnáz při pozdější údržbě kabelů. Nejčastěji používané schéma s umístěním kabelového intersticia na spodku kabiny vyžaduje, aby během údržby kabelů byla nejdříve zvednuta antistatická podlaha, a pak byly provedeny operace v úzkém prostoru. To vedlo k velkému objemu práce a dlouhému výkonu prací.

1.4 Terminál a dlouhodobá rozšíření a přestavby přestavovacích skříní

Dlouhodobá rozšíření a přestavby uvnitř kabiny sekundárního zařízení se hlavně zaměřují na schéma přidání nových přestavovacích skříní později a následné spojení kabelů, nebo předem umístění prázdných skříní a provedení instalace a drátění zařízení uvnitř skříní během přestavby. První varianta má vysokou intenzitu práce, a druhá je omezena úzkým prostorem uvnitř kabiny, což vede k delší době přestavby.

Jak je vidět z analýzy v oddílech 1.1-1.4, faktory ovlivňující využití prostoru a pohodlí při provozu a údržbě uvnitř kabiny sekundárního zařízení se zaměřují hlavně na formy struktur předních čelních zařízení a přestavovacích skříní. S ohledem na postupné zralost a šíření předních čelních zařízení by měly být provedeny optimalizační výzkumy struktur přestavovacích skříní. Kromě toho je třeba provést výzkum pohodlí provozu a údržby zařízení uvnitř kabiny, aby bylo možné dosáhnout efektivní a rychlé provozu a údržby.

2. Výzkum integrovaného strukturního rozvržení sekundárního zařízení

S ohledem na výše uvedené problémy bylo navrženo optimalizované schéma přestavovacích skříní založené na integrovaném strukturním rozvržení, které řeší problémy nízkého využití prostoru uvnitř kabiny a obtížné instalace přestavovacích skříní do kabiny. Byl navržen výzkum a návrh otevřeného schématu rozvržení kabelů, které řeší problém obtížné instalace a údržby optických a elektrických kabelů.

2.1 Integrované strukturní rozměry sekundárního zařízení

Na příkladu typu III kabiny, její vnější rozměry jsou 12200×2800×3133, a antistatická podlaha má tloušťku 250 mm.

2.1.1 Strukturní výška

Čistá výška uvnitř kabiny je 2670 mm. Podle funkčního členění je výška uvnitř kabiny rozdělena na tři části od spodu k hornímu okraji: výška antistatické posuvné podlahy, výška integrované struktury a výška připojených montážních komponent. Po odstranění výšky antistatické posuvné podlahy zbývá výška 2420 mm. Odkazem na výšku tradičních přestavovacích skříní je výška integrované struktury alokována na 2300 mm, a výška připojených komponent je 120 mm.

2.1.2 Strukturní šířka

V tradičních předních čelních přestavovacích skříních jsou terminály zařízení horizontálně uspořádány a nainstalovány na spodku skříně, a počet instalací je omezen. Pro zjednodušení pozdějšího provozu a údržby zařízení a pro zkrácení cesty mezi zařízením a terminály jsou terminály vertikálně uspořádány na pravé straně zařízení.

2.1.3 Strukturní hloubka

Aby byly splněny požadavky na instalaci hloubky zařízení od různých výrobců, je hloubka strukturní jednotky navržena s ohledem na hloubku tradičních přepážek, která je 600 mm. Zároveň, s ohledem na snížení hloubky po zrušení dveří skříně a provedení nezbytných opatření proti chybám, je hloubka strukturní jednotky 550 mm.

2.1.4 Shrnutí

Přes výše uvedenou analýzu jsou rozměry jedné strukturní jednotky uvnitř prefabrikované kabiny 2300×700×550. Použitím této velikosti struktury lze dosáhnout maximálního využití prostoru pro rozvržení přestavovacích skříní uvnitř kabiny.

2.2 Rozvržení sekundárního zařízení uvnitř integrované struktury
2.2.1 Modulární členění strukturní jednotky

Uvnitř strukturní jednotky, s ohledem na existující způsob instalace zařízení v přestavovacích skříních, je rozděleno na tři části od horního okraje ke spodku: oblast instalace vzduchových spínačů, oblast instalace zařízení a oblast instalace příslušenství. Mezi nimi je oblast instalace zařízení rozdělena na oblast instalace zařízení a oblast údržby zařízení zleva doprava.

2.2.2 Návrh výšky oblasti instalace zařízení

Pro zvýšení počtu zařízení instalovaných uvnitř jedné struktury, nejprve jsou sečteny výšky zařízení, která budou instalována uvnitř struktury. Ochranné zařízení má výšku 4U nebo 6U, a přepínače a kabelové závitky jsou nejčastěji 1U vysoké. Na příkladu instalace 2 přepínačů v intervalu nad 220kV, výška 4U může splnit požadavky na instalaci 2 přepínačů a 1 kabelové závitky.

Počet pevných tlakových desek a tlačítek inteligentního zařízení je konfigurován jako 2 pevné tlakové desky a 1 resetovací tlačítko pro ochranné zařízení; a 3 pevné tlakové desky a 1 resetovací tlačítko pro měřicí a řídící zařízení. Panel 4U může uspořádat nejvýše 2 řady, s 9 pevnými tlakovými deskami nebo tlačítky v každé řadě. Proto panel 4U může splnit požadavky na instalaci 6 ochranných zařízení nebo 4 měřicích a řídících zařízení.

2.3 Výzkum návrhu pohodlí provozu a údržby integrované struktury
2.3.1 Ergonomický návrh strukturní jednotky

Podle analýzy viditelného pole opraváře ve stojací pozici, je vizuální bod osoby přibližně mezi 1,5-1,6 m, a nejlepší viditelné pole je v rozmezí 10° nad a pod horizontálním vizuálním bodem, tedy výška instalace zařízení je mezi 1215-1920 mm, a výška je 700 mm. Podle výše uvedených požadavků na výšku a v kombinaci s analytickými daty, když je použit "6-modulový" způsob uspořádání, lze dosáhnout nejlepších operačních zkušeností.

Otevřené schéma údržbářského kanálu zahrnuje tři části: uvnitř strukturní jednotky, v oblasti mezi strukturními jednotkami stejné řady a v drátěcím kanálu uvnitř kabiny.

• Otevřený údržbářský kanál uvnitř strukturní jednotky. Na pravé straně oblasti instalace zařízení je nastavena oblast údržby zařízení stejné výšky pro umístění terminálového pásku. Je použito schéma separace optických a elektrických kabelů, s patch kabely a komunikačními kabely vertikálně nainstalovanými na levé straně a elektrickými kabely vertikálně nainstalovanými na pravé straně.

• Otevřený údržbářský kanál mezi strukturními jednotkami stejné řady. Použije se "7"-tvarová sloupová struktura, aby sloupové struktury stejné řady mohly tvořit spojitý a otevřený drátěcí kanál. Optický a elektrický drátěcí kanál stejné řady se přesune zpod antistatické podlahy nad antistatickou podlahu.

• Křížový kabelový kanál uvnitř kabiny (mezi dvěma řadami strukturních jednotek). Nízko pod antistatickou podlahou mezi dvěma řadami struktur jsou nastaveny malé množství drátěcích rámů. Při provádění údržby kabelů mezi dvěma řadami stačí zvednout jen malé množství antistatických podlah v šířkovém směru kabiny, a lidé mohou stát na ostatních antistatických podlahách a provádět údržbu kabelů v meziprostoru. Kromě toho může být antistatická podlaha na vrchu drátěcího kanálu vyrobena z průhledného vodivého skla nebo označena značkami pro rychlé umístění.

3. Závěry

Tento článek provádí výzkum stávajících problémů produktů prefabrikovaných kabin a inovativně navrhuje strukturu integrovanou s prefabrikovanou kabinou, dosahující očekávaných výsledků. Výzkumem byly získány následující závěry:

• Integrovaná struktura nahrazuje tradiční přestavovací skříně, a počet skříní, které lze umístit uvnitř kabiny, se zvýší o 12-17%. Pokud je pozice dveří kabiny upravena, může se zvýšit o 28-37%.

• Je použit "6-modulový" způsob uspořádání pro rozvržení oblasti zařízení uvnitř struktury, což zlepšuje využití prostoru uvnitř struktury a usnadňuje pozorování a operace.

• Návrh plného otevřeného drátěcího kanálu výrazně snižuje objem a obtížnost prací s kabely.