Anvendelse af den integrerede strukturelle opstilling af forfabrikerede hytte-type sekundære enheder i smarte understationer

1. Hovedfaktorer, der påvirker rumudnyttelsen og operation og vedligeholdelsesbevægeligheden af forfabrikerede kabiner til sekundær udstyr
1.1 Grad af udvikling og perfektion af frontledningsbeskyttelsesenheder

Indflydelsen af frontledningsbeskyttelsesenheder på anvendelsen af forfabrikerede kabine fokuserer hovedsageligt på tre aspekter: layoutet af skabene, formen for kabinekombination i den forfabrikerede kabine, og arbejdsmængden for stedlige konstruktioner. Når udviklingen af frontledningsenheder ikke er perfekt, anvendes traditionelt skabestruktur. For eksempel bruger 220kV Qingzhu Station i Anhui en enkabine-én-række-måde, og 110kV Weicheng Station i Hubei bruger en to-kabine-to-række-måde. I disse to modeller er antallet af skabe, der kan placeres indeni kabinen, relativt lille.

For at forbedre rumudnyttelsen indeni kabinen har efterfølgende projekter også prøvet enkabine-to-række-måde. For eksempel anvender 220kV Dashi Station i Chongqing enkabine-to-række-måde, og ±800kV Lingzhou Omsætningsstation anvender enkabine-to-række-måde med øget kabinedimension. Information som kabinedimensionerne og stedlige konstruktionsmængder for disse fire projekter er statistisk opsummeret som følger.

Enkabine-to-række-måden kan rumme næsten det dobbelte antal skabe sammenlignet med enkabine-én-række og to-kabine-to-række-måder. Desuden har den fordele som ingen behov for stedlig sammensætning, ingen ledning indeni kabinen, og lavere kabineomkostninger. Dog kan vedligeholdelse af udstyr kun udføres ved at åbne døren på sidevæggen af kabinen eller ved at øge størrelsen af kabinen i enkabine-to-række-måde. Vedligeholdelse uden for kabinen kan ikke opfylde allevejrsvilkar; øgning af kabinestørrelsen øger ikke blot transportomkostningerne, men kræver også højere passabilitet for vejene.

1.2 Dimensioner af skabe

I øjeblikket inkluderer dimensionerne af skabe indeni kabinen 800×600×2260, 600×600×2260, 600×900×2260 osv. Når skabe placeres i forfabrikerede kabine af samme specifikation, kan reduktion af skabellestørrelser effektivt øge antallet af skabe, der kan placeres.

1.3 Kablelayoutmetode indeni kabinen

Indeni sekundære udstyrskabiner skal forskellige kabler som strømkabler, fiberoptiske kabler, og patchkabler lægges. Der findes primært tre kablelayoutskemaer indeni kabinen: placering af et kabelrack på toppen af kabinen, placering af et kabelrack nederst i kabinen, og kombination af de to. I alle tre metoder anvendes skabestruktur indeni kabinen, og kablelayoutarbejdet skal udføres efter, at skabe er på plads.

Desuden er kablerne blandet mellem strukturerne af kabinen og skabe, hvilket forårsager ulemper for senere kablevedligeholdelsesarbejde. Den mest almindeligt anvendte metode med placering af et kabelmellemlag nederst i kabinen kræver, at statisk-sikker gulv først løftes, og derefter kan operationer udføres i et trangt område. Dette fører til stor arbejdsmængde og lang konstruktionsperiode.

1.4 Terminaler og langsigtede udvidelser og ombygninger af skabe

Langsigtede udvidelses- og ombygningssamarbejde indeni sekundære udstyrskabiner anvender primært skemaet med tilføjelse af nye skabe senere og derefter kobling af kabler, eller placering af tomme skabe på plads på forhånd og udførelse af installation og ledningsarbejde af udstyr indeni skabe under ombygning. Det første har høj arbejdslast, mens det andet er begrænset af det trange område indeni kabinen, hvilket resulterer i lang ombygningstid.

Som ses fra analysen i afsnit 1.1-1.4, fokuserer faktorer, der påvirker rumudnyttelsen og operation og vedligeholdelsesbevægeligheden indeni sekundære udstyrskabiner, hovedsageligt på struktuformer for frontledningsenheder og skabe. Givet, at frontledningsenheder gradvist er blevet moden og populær, bør optimeringsforskning udføres på struktuformer for skabe. Desuden er forskning på bekvemmeligheden af operation og vedligeholdelsesarbejde for udstyr indeni kabinen også nødvendig for at opnå effektiv og hurtig operation og vedligeholdelse.

2. Forskning i integreret strukturel layout af sekundære udstyr

Med henblik på ovenstående problemer foreslås et optimeret skabeskema baseret på integreret strukturel layout for at løse problemet med lav rumudnyttelse indeni kabinen og vanskeligheder med at installere skabe i kabinen. Et forsknings- og designskema for et åbent kablelayout foreslås for at løse problemet med vanskelig installation og vedligeholdelse af fiber- og strømkabler.

2.1 Integrerede strukturelle dimensioner af sekundære udstyr

Med Type III kabin som eksempel, er dens ydre dimensioner 12200×2800×3133, og statisk-sikker gulv er 250mm tykt.

2.1.1 Strukturel højde

Den netto højde indeni kabinen er 2670mm. Ifølge funktionszoning, er højden indeni kabinen delt i tre dele fra bunden til toppen: højden af det statisk-sikre flytbare gulv, højden af den integrerede struktur, og højden af de vedhæftede installationskomponenter. Efter fjerning af højden af det statisk-sikre flytbare gulv, er den resterende højde 2420mm. Med hensyn til højden af traditionelle skabe, tildeler vi højden af den integrerede struktur som 2300mm, og højden af de vedhæftede komponenter er 120mm.

2.1.2 Strukturel bredde

I traditionelle frontlednings-skabe er enhedskontakter horisontalt arrangeret og installeret nederst i skabet, og antallet af installationer er begrænset. For at lette senere operation og vedligeholdelsesarbejde af udstyr og forkorte forbindelsesvejen mellem enheden og kontakterne, er kontakterne vertikalt arrangeret på højre side af enheden.

2.1.3 Strukturel dybde

For at opfylde installationdybdekrav for udstyr fra forskellige producenter, er dybden af strukturenitsen designet med hensyn til dybden af traditionelle skrivebord, som er 600mm. Samtidig tages højde for, at dybden er reduceret efter ophævelse af skabdør og gennemførelse af nødvendige fejlforhindringstiltag, er dybden af strukturenitsen 550mm.

2.1.4 Resumé

Gennem ovenstående analyse, er dimensionerne af en enkelt strukturenit indeni den forfabrikerede kabin 2300×700×550. Efter brug af denne størrelsesstruktur, kan layoutet af skabe indeni kabinen opnå maksimal udnyttelsesgrad.

2.2 Layout af sekundære udstyr indeni den integrerede struktur
2.2.1 Modular zoneringsskema for struktureniten

Indeni struktureniten, refererer til den eksisterende installationsmetode for skabeudstyr, er den delt i tre dele fra top til bund: airswitch-installationsområdet, udstyrinstallationsområdet, og tilbehørinstallationsområdet. Af dem, er udstyrinstallationsområdet delt i enhedsinstallationsområde og enhedsvedligeholdelsesområde fra venstre til højre.

2.2.2 Højdedesign af udstyrinstallationsområdet

For at øge antallet af udstyr, der er installeret indeni en enkelt struktur, tæller vi først højden af udstyr, der skal installeres indeni strukturen. Beskyttelsesenheten er 4U eller 6U høj, og switch og kabeltrækkert er mest 1U høj. Med installation af 2 switcher i intervallet over 220kV spændingsniveau som eksempel, kan en højde på 4U opfylde installationskravene for 2 switcher og 1 kabeltrækkert.

Antallet af hårde trykplader og knapper for intelligente enheder er konfigureret som 2 hårde trykplader og 1 nulstillingknappen for beskyttelsesenheten; og 3 hårde trykplader og 1 nulstillingknappen for måling og kontrolenheden. 4U installationspanel kan rangere højst 2 rækker, med 9 hårde trykplader eller knapper i hver række. Så 4U panel kan opfylde installationskravene for 6 beskyttelsesenheder eller 4 måling og kontrolenheder.

2.3 Forskning i designet af operation og vedligeholdelsesbevægelighed af den integrerede struktur
2.3.1 Ergonomisk design af struktureniten

Ifølge analyse af vedligeholdelsespersonales synsfelt i stående position, er synspunktet hos en person cirka mellem 1.5-1.6m, og det bedste synsfelt er inden for 10° over og under det vandrette synspunkt, dvs. installationshøjden af enheden er mellem 1215-1920mm, og højden er 700mm. Ifølge ovenstående højdekrav og kombineret med analyseresultater, når "6-modul" enhedsarrangementmetode anvendes, kan den bedste operationsoplevelse opnås.

Det åbne vedligeholdelseskanalskema inkluderer tre dele: indeni struktureniten, området mellem strukturenheder af samme række, og kabelforbindelseskanalen indeni kabinen.

• Åben vedligeholdelseskanal indeni struktureniten. Et enhedsvedligeholdelsesområde af samme højde er sat på højre side af enhedsinstallationsområdet til at placere terminalstrip. Et optisk og elektrisk separat kabellayoutskema anvendes, med patchkabler og kommunikationskabler vertikalt installeret på venstre side, og strømkabler vertikalt installeret på højre side.

• Åben vedligeholdelseskanal mellem strukturenheder af samme række. Brug "7"-formet søjlestruktur, så søjlerne af strukturenheder af samme række kan danne en kontinuerlig og åben kabellayoutkanal. Flyt optisk og strømkablelayoutkanal af samme række under det statisk-sikre gulv til over det statisk-sikre gulv.

• Kabelkrydsningskanal indeni kabinen (mellem to rækker strukturenheder). Et fåtal kableracks er sat nedenunder det statisk-sikre gulv mellem de to rækker strukturer. Når udførelse af kablevedligeholdelsesarbejde mellem de to rækker, kun et fåtal statisk-sikre gulve i kabinens bredde retning behøver løftes, og personale kan stå på andre statisk-sikre gulve for at udføre vedligeholdelsesarbejde på kablerne i mellemetagen. Desuden kan det statisk-sikre gulv på toppen af kabelforbindelseskanalen være lavet af gennemsigtigt ledbare glas eller markeret med tegn for at opnå hurtig positionering.

3. Konklusioner

Denne artikel udfører forskning på eksisterende problemer med forfabrikerede kabinprodukt og fremlægger innovative en struktur, der er integreret med forfabrikerede kabiner, og opnår forventede resultater. Gennem forskning, opnås følgende konklusioner:

• Den integrerede struktur erstatter traditionelle skabe, og antallet af skabe, der kan placeres indeni kabinen, stiger med 12-17%. Hvis positionen af kabinens dør justeres, kan det stige med 28-37%.

• "6-modul" arrangementmetode anvendes for layout af udstyrsoverflade indeni strukturen, hvilket forbedrer rumudnyttelsen indeni strukturen og gør observation og operation lettere.

• Designet af fuld-sti åben kabellayoutkanal reducerer betydeligt arbejdsmængden og vanskeligheden af kableoperation og -vedligeholdelse.