Εφαρμογή της Ολοκληρωμένης Δομικής Διάταξης Προετοιμασμένων Καμπίνων Δευτερεύουσας Εξοπλισμού σε Έξυπνες Υποσταθμείς

1. Κύριοι Παράγοντες που Επηρεάζουν τη Χρήση του Χώρου και τη Συντήρηση των Προσαρμοσμένων Καμπίνων για Δευτερεύουσα Εξοπλισμού
1.1 Βαθμός Ανάπτυξης και Τελειοποίησης των Συσκευών Προστασίας με Πρόσχεδρη Διαύλευση

Η επιρροή των συσκευών προστασίας με πρόσχεδρη διαύλευση στην εφαρμογή των προσαρμοσμένων καμπίνων εστιάζεται κυρίως σε τρία επίπεδα: το layout των καμπίνων switchgear, τη μορφή συνδυασμού καμπίνων στην προσαρμοσμένη καμπίνα και το όγκο εργασίας στην εγκατάσταση στον χώρο. Όταν οι συσκευές προστασίας με πρόσχεδρη διαύλευση δεν είναι αρκετά ανεπτυγμένες, χρησιμοποιείται η παραδοσιακή δομή καμπίνων switchgear. Για παράδειγμα, η 220kV Qingzhu Substation στην Ανχουϊ χρησιμοποιεί μονοκαμπίνη με μονή σειρά, ενώ η 110kV Weicheng Substation στη Λίαονινγκ χρησιμοποιεί διπλή καμπίνη με διπλή σειρά. Σε αυτές τις δύο μορφές, ο αριθμός των καμπίνων switchgear που μπορούν να εγκατασταθούν μέσα στην καμπίνα είναι σχετικά μικρός.

Για τη βελτίωση της χρήσης του χώρου μέσα στην καμπίνα, σε επόμενα έργα έχει προσπαθηθεί η μονοκαμπίνη με διπλή σειρά. Για παράδειγμα, η 220kV Dashi Substation στη Τσονγκκινγκ χρησιμοποιεί τη μονοκαμπίνη με διπλή σειρά, και η ±800kV Lingzhou Converter Station χρησιμοποιεί τη μονοκαμπίνη με διπλή σειρά με αυξημένες διαστάσεις καμπίνας. Οι πληροφορίες όπως οι διαστάσεις της καμπίνας και ο όγκος εργασίας στον χώρο για αυτά τα τέσσερα έργα είναι στατιστικά συνοψισμένες ως εξής.

Η μονοκαμπίνη με διπλή σειρά μπορεί να φιλοξενήσει σχεδόν διπλάσιο αριθμό καμπίνων switchgear από τη μονοκαμπίνη με μονή σειρά και τη διπλή καμπίνη με διπλή σειρά. Επιπλέον, έχει πλεονεκτήματα όπως η απουσία ανάγκης για συνένωση στον χώρο, η απουσία ανάγκης για διαύλευση μέσα στην καμπίνα και χαμηλό κόστος καμπίνας. Ωστόσο, στη μονοκαμπίνη με διπλή σειρά, η συντήρηση της εξοπλισμού μπορεί να γίνει μόνο ανοίγοντας την πόρτα στον πλάτο της καμπίνας ή αυξάνοντας το μέγεθος της καμπίνας. Η συντήρηση εκτός καμπίνας δεν μπορεί να επιτευχθεί υπό όλες τις συνθήκες· η αύξηση του μεγέθους της καμπίνας αυξάνει όχι μόνο το κόστος μεταφοράς, αλλά έχει επίσης υψηλότερες απαιτήσεις για την περιοχή διέλευσης των δρόμων.

1.2 Διαστάσεις των Καμπίνων Switchgear

Τώρα, οι διαστάσεις των καμπίνων switchgear μέσα στην καμπίνα περιλαμβάνουν 800×600×2260, 600×600×2260, 600×900×2260 κλπ. Όταν τοποθετούνται καμπίνες switchgear σε προσαρμοσμένες καμπίνες της ίδιας εξοπλισμού, η μείωση των διαστάσεων των καμπίνων switchgear μπορεί να αυξήσει αποτελεσματικά τον αριθμό των καμπίνων που μπορούν να τοποθετηθούν.

1.3 Μέθοδος Τοποθέτησης Καλωδίων Μέσα στην Καμπίνα

Μέσα στην καμπίνα δευτερεύουσας εξοπλισμού, χρειάζεται να τοποθετηθούν διάφορα καλώδια όπως τα ενεργειακά, τα φωτονικά και τα patch cables. Υπάρχουν κυρίως τρεις μεθόδοι τοποθέτησης καλωδίων μέσα στην καμπίνα: η θέση ενός rack καλωδίων στον κορυφαίο μέρος της καμπίνας, η θέση ενός rack καλωδίων στο κάτω μέρος της καμπίνας, και η συνδυασμός των δύο. Σε όλες τις τρεις αυτές μεθόδους, χρησιμοποιείται η δομή καμπίνων switchgear μέσα στην καμπίνα, και η εργασία τοποθέτησης των καλωδίων πρέπει να γίνει μετά τη θέση των καμπίνων switchgear.

Επιπλέον, τα καλώδια είναι αναμεμιγμένα μεταξύ των δομών της καμπίνας και των καμπίνων switchgear, το οποίο προκαλεί ανεπιθύμητες επιπτώσεις στη συντήρηση των καλωδίων. Η πιο συνηθισμένη λύση της θέσης ενός επιπέδου καλωδίων στο κάτω μέρος της καμπίνας απαιτεί, κατά τη διάρκεια της συντήρησης των καλωδίων, να ανακαμφθεί πρώτα το ηλεκτροστατικό πάτωμα, και στη συνέχεια να γίνουν οι επιχειρήσεις σε ένα στενό χώρο. Αυτό οδηγεί σε μεγάλο όγκο εργασίας και μεγάλη διάρκεια εργασίας.

1.4 Τερματικά και Μακροπρόθεσμη Επέκταση και Ανασυγκρότηση των Καμπίνων Switchgear

Η μακροπρόθεσμη επέκταση και ανασυγκρότηση μέσα στην καμπίνα δευτερεύουσας εξοπλισμού βασίζεται κυρίως στη λύση προσθήκης νέων καμπίνων switchgear αργότερα και στη συνδέση των καλωδίων, ή στη θέση κενών καμπίνων προκαταρκτικά και την εγκατάσταση και τη διαύλευση της εξοπλισμού μέσα στις καμπίνες κατά τη διάρκεια της ανασυγκρότησης. Η πρώτη λύση έχει υψηλή εντασιτητα εργασίας, ενώ η δεύτερη περιορίζεται από το στενό χώρο μέσα στην καμπίνα, που οδηγεί σε μεγάλη διάρκεια ανασυγκρότησης.

Από την ανάλυση των παραγράφων 1.1-1.4, οι παράγοντες που επηρεάζουν τη χρήση του χώρου και την ευκολία συντήρησης μέσα στην καμπίνα δευτερεύουσας εξοπλισμού εστιάζονται κυρίως στις μορφές δομής των συσκευών προστασίας με πρόσχεδρη διαύλευση και των καμπίνων switchgear. Δεδομένου ότι οι συσκευές προστασίας με πρόσχεδρη διαύλευση έχουν σταδιακά ωριμάσει και διαδεδοθεί, θα πρέπει να γίνει έρευνα και βελτιώσεις στις μορφές δομής των καμπίνων switchgear. Επιπλέον, απαιτείται έρευνα στην ευκολία συντήρησης της εξοπλισμού μέσα στην καμπίνα για να επιτευχθεί αποτελεσματική και γρήγορη συντήρηση.

2. Έρευνα στην Ολοκληρωμένη Δομική Τοποθέτηση της Δευτερεύουσας Εξοπλισμού

Στοχεύοντας στα παραπάνω προβλήματα, προτείνεται μια βελτιωμένη λύση για καμπίνες switchgear με βάση την ολοκληρωμένη δομική τοποθέτηση για την επίλυση των προβλημάτων χαμηλής χρήσης του χώρου μέσα στην καμπίνα και δυσκολίας εγκατάστασης καμπίνων switchgear. Προτείνεται έρευνα και σχεδιασμός μιας ανοιχτής λύσης τοποθέτησης καλωδίων για την επίλυση των προβλημάτων δυσκολίας εγκατάστασης και συντήρησης φωτονικών και ενεργειακών καλωδίων.

2.1 Ολοκληρωμένες Δομικές Διαστάσεις Δευτερεύουσας Εξοπλισμού

Παίρνοντας ως παράδειγμα την καμπίνα Type III, οι εξωτερικές διαστάσεις της είναι 12200×2800×3133, και το ηλεκτροστατικό πάτωμα είναι 250mm πάχους.

2.1.1 Δομική Ύψος

Το καθαρό ύψος μέσα στην καμπίνα είναι 2670mm. Σύμφωνα με τη λειτουργική διαίρεση, το ύψος μέσα στην καμπίνα χωρίζεται σε τρία μέρη από κάτω προς τα πάνω: το ύψος του ηλεκτροστατικού κινούμενου πάτωμα, το ύψος της ολοκληρωμένης δομής και το ύψος των συνημμένων εγκαταστάσεων. Μετά την αφαίρεση του ύψους του ηλεκτροστατικού κινούμενου πάτωμα, το υπόλοιπο ύψος είναι 2420mm. Με αναφορά στο ύψος των παραδοσιακών καμπίνων switchgear, το ύψος της ολοκληρωμένης δομής είναι 2300mm, και το ύψος των συνημμένων εγκαταστάσεων είναι 120mm.

2.1.2 Δομική Πλάτος

Στις παραδοσιακές καμπίνες switchgear με πρόσχεδρη διαύλευση, τα τερματικά των συσκευών είναι διατεταγμένα οριζόντια και εγκατεστημένα στο κάτω μέρος της καμπίνας, και ο αριθμός των εγκαταστάσεων είναι περιορισμένος. Για την ευκολία της επόμενης συντήρησης της εξοπλισμού και τη μείωση του διαδρόμου σύνδεσης μεταξύ της συσκευής και των τερματικών, τα τερματικά είναι διατεταγμένα κατακόρυφα στο δεξί μέρος της συσκευής.

2.1.3 Δομική Βάθος

Για να επιτευχθούν τα απαιτήματα εγκατάστασης βάθους της εξοπλισμού από διαφορετικούς κατασκευαστές, το βάθος της δομικής μονάδας σχεδιάζεται με αναφορά στο βάθος των παραδοσιακών switchboards, το οποίο είναι 600mm. Παράλληλα, λαμβάνοντας υπόψη ότι το βάθος μειώνεται μετά την ακύρωση της πόρτας καμπίνας και τη λήψη αναγκαίων μέτρων για την αποφυγή λανθασμένης λειτουργίας, το βάθος της δομικής μονάδας είναι 550mm.

2.1.4 Σύνοψη

Με την ανάλυση πάνω, οι διαστάσεις μιας μονάδας δομής μέσα στην προσαρμοσμένη καμπίνα είναι 2300×700×550. Μετά τη χρήση αυτής της δομής, η χωρική διάταξη των καμπίνων switchgear μέσα στην καμπίνα μπορεί να επιτευχθεί η μέγιστη χρήση.

2.2 Τοποθέτηση Δευτερεύουσας Εξοπλισμού Μέσα στην Ολοκληρωμένη Δομή
2.2.1 Μοντουλάρη Διαίρεση της Δομικής Μονάδας

Μέσα στη δομική μονάδα, με αναφορά στην υπάρχουσα μέθοδο εγκατάστασης της εξοπλισμού switchgear, χωρίζεται σε τρία μέρη από πάνω προς τα κάτω: η περιοχή εγκατάστασης των αεριοδιαχωριστών, η περιοχή εγκατάστασης της εξοπλισμού και η περιοχή εγκατάστασης των συνημμένων. Απ' αυτά, η περιοχή εγκατάστασης της εξοπλισμού χωρίζεται σε περιοχή εγκατάστασης της συσκευής και περιοχή συντήρησης της συσκευής από αριστερά προς τα δεξιά.

2.2.2 Σχεδιασμός Ύψους της Περιοχής Εγκατάστασης της Εξοπλισμού

Για την αύξηση του αριθμού της εξοπλισμού που εγκαταστάται μέσα σε μια μονάδα δομής, πρώτα, υπολογίζονται τα ύψη της εξοπλισμού που θα εγκατασταθεί μέσα στη δομή. Η συσκευή προστασίας είναι 4U ή 6U υψηλή, και το switch και το cable coiling rack είναι περισσότερο 1U υψηλά. Ως παράδειγμα, για την εγκατάσταση 2 switches στο διάστημα πάνω από το 220kV, ένα ύψος 4U μπορεί να ικανοποιήσει τα απαιτήματα εγκατάστασης 2 switches και 1 cable coiling rack.

Ο αριθμός των σκληρών πίνακων πίεσης και κουμπιών της νοητικής συσκευής είναι 2 σκληροί πίνακες πίεσης και 1 κουμπί επαναφοράς για τη συσκευή προστασίας· και 3 σκληροί πίνακες πίεσης και 1 κουμπί επαναφοράς για τη συσκευή μέτρησης και ελέγχου. Το 4U πάνελ μπορεί να τοποθετήσει περισσότερο 2 σειρές, με 9 σκληρούς πίνακες πίεσης ή κουμπιά σε κάθε σειρά. Συνεπώς, το 4U πάνελ μπορεί να ικανοποιήσει τα απαιτήματα εγκατάστασης 6