Application de la disposition structurelle intégrée des équipements secondaires de type cabine préfabriquée dans les postes électriques intelligents

1. Facteurs principaux affectant le taux d'utilisation de l'espace et la commodité de l'exploitation et de la maintenance des cabines préfabriquées pour les équipements secondaires
1.1 Degré de développement et de perfectionnement des dispositifs de protection à câblage frontal

L'influence des dispositifs de protection à câblage frontal sur l'application des cabines préfabriquées se concentre principalement sur trois aspects : la disposition des armoires de commutation, la forme de combinaison des cabines dans la cabine préfabriquée, et la charge de travail du chantier. Lorsque le développement des dispositifs de câblage frontal n'est pas parfait, on adopte la structure traditionnelle des armoires de commutation. Par exemple, la sous-station Qingzhu de 220kV en Anhui utilise un mode monocabine à rangée unique, tandis que la sous-station Weicheng de 110kV au Hubei utilise un mode biculture à double rangée. Dans ces deux modes, le nombre d'armoires de commutation pouvant être placées à l'intérieur de la cabine est relativement faible.

Pour améliorer le taux d'utilisation de l'espace à l'intérieur de la cabine, des projets ultérieurs ont également tenté le mode monocabine à double rangée. Par exemple, la sous-station Dashi de 220kV à Chongqing adopte le mode monocabine à double rangée, et la station de conversion de Lingzhou de ±800kV adopte le mode monocabine à double rangée avec une augmentation des dimensions de la cabine. Les informations telles que les dimensions de la cabine et la charge de travail sur le chantier de ces quatre projets sont résumées statistiquement comme suit.

Le mode monocabine à double rangée peut accueillir près de deux fois plus d'armoires de commutation que les modes monocabine à rangée unique et biculture à double rangée. De plus, il présente des avantages tels que l'absence de besoin de soudure sur site, l'absence de câblage à l'intérieur de la cabine, et un coût de cabine bas. Cependant, dans le mode monocabine à double rangée, la maintenance de l'équipement ne peut être effectuée qu'en ouvrant la porte sur le mur latéral de la cabine ou en augmentant la taille de la cabine. La maintenance à l'extérieur de la cabine ne peut pas répondre aux exigences de maintenance en tout temps ; l'augmentation de la taille de la cabine augmente non seulement le coût de transport mais exige également une meilleure passabilité de la route.

1.2 Dimensions des armoires de commutation

Actuellement, les dimensions des armoires de commutation à l'intérieur de la cabine incluent 800×600×2260, 600×600×2260, 600×900×2260, etc. En plaçant des armoires de commutation dans des cabines préfabriquées de même spécification, réduire la taille des armoires de commutation peut efficacement augmenter le nombre d'armoires pouvant être placées.

1.3 Méthode de câblage à l'intérieur de la cabine

À l'intérieur de la cabine d'équipements secondaires, divers câbles tels que les câbles d'alimentation, les câbles optiques et les câbles de raccordement doivent être installés. Il existe principalement trois schémas de câblage à l'intérieur de la cabine : installer un rack de câblage sur le toit de la cabine, installer un rack de câblage au fond de la cabine, et combiner les deux. Dans ces trois méthodes, la structure des armoires de commutation est utilisée à l'intérieur de la cabine, et le travail de câblage doit être effectué après que les armoires de commutation soient en place.

De plus, les câbles sont intercalés entre les structures de la cabine et des armoires de commutation, ce qui cause des inconvénients pour le travail de maintenance des câbles ultérieur. Le schéma couramment utilisé consistant à installer un intercalaire de câbles au fond de la cabine nécessite que, pendant le processus de maintenance des câbles, le plancher antistatique soit d'abord soulevé, puis que les opérations soient effectuées dans un espace étroit. Cela entraîne une grande charge de travail et une longue période de construction.

1.4 Terminaux et expansion et reconstruction à long terme des armoires de commutation

Les travaux d'expansion et de reconstruction à long terme à l'intérieur de la cabine d'équipements secondaires adoptent principalement le schéma d'ajout de nouvelles armoires de commutation ultérieurement, puis de connexion des câbles, ou de placement des armoires vides en position et de réalisation des travaux d'installation et de câblage de l'équipement à l'intérieur des armoires pendant la période de reconstruction. Le premier a une forte intensité de travail, et le second est limité par l'espace étroit à l'intérieur de la cabine, ce qui entraîne une longue période de reconstruction.

Comme on peut le voir de l'analyse des sections 1.1-1.4, les facteurs affectant le taux d'utilisation de l'espace et la commodité de l'exploitation et de la maintenance à l'intérieur de la cabine d'équipements secondaires se concentrent principalement sur les formes structurales des dispositifs de câblage frontal et des armoires de commutation. Étant donné que les dispositifs de câblage frontal ont été progressivement maturés et popularisés, des recherches d'optimisation devraient être menées sur les formes structurales des armoires de commutation. De plus, des recherches sur la commodité des travaux d'exploitation et de maintenance de l'équipement à l'intérieur de la cabine sont également nécessaires pour atteindre une exploitation et une maintenance efficaces et rapides.

2. Recherche sur la disposition structurale intégrée des équipements secondaires

Face aux problèmes ci-dessus, un schéma optimisé pour les armoires de commutation basé sur la disposition structurale intégrée est proposé pour résoudre les problèmes de faible taux d'utilisation de l'espace à l'intérieur de la cabine et de difficulté d'installation des armoires de commutation dans la cabine. Une recherche et une conception d'un schéma de câblage ouvert sont proposées pour résoudre le problème de l'installation et de la maintenance difficiles des câbles optiques et d'alimentation.

2.1 Dimensions structurales intégrées des équipements secondaires

En prenant la cabine de type III comme exemple, ses dimensions extérieures sont de 12200×2800×3133, et le plancher antistatique a une épaisseur de 250mm.

2.1.1 Hauteur structurale

La hauteur nette à l'intérieur de la cabine est de 2670mm. Selon la zonation fonctionnelle, la hauteur à l'intérieur de la cabine est divisée en trois parties du bas vers le haut : la hauteur du plancher antistatique mobile, la hauteur de la structure intégrée, et la hauteur des composants d'installation attachés. Après avoir enlevé la hauteur du plancher antistatique mobile, la hauteur restante est de 2420mm. En se référant à la hauteur des armoires de commutation traditionnelles, la hauteur de la structure intégrée est allouée à 2300mm, et la hauteur des composants attachés est de 120mm.

2.1.2 Largeur structurale

Dans les armoires de commutation à câblage frontal traditionnelles, les terminaux des dispositifs sont disposés horizontalement et installés à la base de l'armoire, et le nombre d'installations est limité. Pour faciliter les travaux d'exploitation et de maintenance ultérieurs de l'équipement et raccourcir le chemin de connexion entre le dispositif et les terminaux, les terminaux sont disposés verticalement sur le côté droit du dispositif.

2.1.3 Profondeur structurale

Pour répondre aux exigences de profondeur d'installation de l'équipement de différents fabricants, la profondeur de l'unité structurale est conçue en référence à la profondeur des tableaux de distribution traditionnels, qui est de 600mm. En même temps, en tenant compte de la réduction de la profondeur après l'annulation de la porte de l'armoire et en prenant des mesures anti-erreur nécessaires, la profondeur de l'unité structurale est de 550mm.

2.1.4 Résumé

Par l'analyse ci-dessus, les dimensions d'une unité structurale unique à l'intérieur de la cabine préfabriquée sont de 2300×700×550. Après l'utilisation de cette structure de taille, la disposition spatiale des armoires de commutation à l'intérieur de la cabine peut atteindre le taux d'utilisation maximal.

2.2 Disposition des équipements secondaires à l'intérieur de la structure intégrée
2.2.1 Schéma de zonage modulaire de l'unité structurale

À l'intérieur de l'unité structurale, en se référant à la méthode d'installation existante des équipements d'armoire de commutation, elle est divisée en trois parties du haut vers le bas : la zone d'installation des interrupteurs, la zone d'installation des équipements, et la zone d'installation des accessoires. Parmi ceux-ci, la zone d'installation des équipements est divisée en zone d'installation des dispositifs et zone de maintenance des dispositifs de gauche à droite.

2.2.2 Conception de la hauteur de la zone d'installation des équipements

Pour augmenter le nombre d'équipements installés à l'intérieur d'une structure unique, d'abord, les hauteurs des équipements à installer à l'intérieur de la structure sont comptabilisées. Le dispositif de protection est de 4U ou 6U de hauteur, et l'interrupteur et le support de bobinage de câble sont principalement de 1U de hauteur. En prenant l'exemple de l'installation de 2 interrupteurs dans l'intervalle au-dessus du niveau de tension de 220kV, une hauteur de 4U peut répondre aux exigences d'installation de 2 interrupteurs et 1 support de bobinage de câble.

Le nombre de plaques de pression rigides et de boutons du dispositif intelligent est configuré comme suit : 2 plaques de pression rigides et 1 bouton de remise à zéro pour le dispositif de protection ; et 3 plaques de pression rigides et 1 bouton de remise à zéro pour le dispositif de mesure et de contrôle. Le panneau d'installation de 4U peut accueillir au maximum 2 rangs, avec 9 plaques de pression rigides ou boutons dans chaque rang. Ainsi, le panneau de 4U peut répondre aux exigences d'installation de 6 dispositifs de protection ou 4 dispositifs de mesure et de contrôle.

2.3 Recherche sur la conception de la commodité d'exploitation et de maintenance de la structure intégrée
2.3.1 Conception ergonomique de l'unité structurale

Selon l'analyse du champ visuel du personnel de maintenance en position debout, le point de vue d'une personne est approximativement entre 1,5 et 1,6m, et le meilleur champ visuel est dans la plage de 10° au-dessus et en dessous du point de vue horizontal, c'est-à-dire que la hauteur d'installation du dispositif est entre 1215-1920mm, et la hauteur est de 700mm. Selon les exigences de hauteur ci-dessus et en combinant les données d'analyse, lorsque la méthode d'arrangement "6 modules" est adoptée, la meilleure expérience opérationnelle peut être obtenue.

Le schéma de canal de maintenance ouvert comprend trois parties : l'intérieur de l'unité structurale, la zone entre les unités structurales de la même rangée, et le canal de câblage à l'intérieur de la cabine.

• Canal de maintenance ouvert à l'intérieur de l'unité structurale. Une zone de maintenance des dispositifs de la même hauteur est définie sur le côté droit de la zone d'installation des dispositifs pour placer la bande de terminaux. Un schéma de câblage séparé optique et électrique est adopté, avec les câbles de raccordement et de communication installés verticalement sur le côté gauche et les câbles d'alimentation installés verticalement sur le côté droit.

• Canal de maintenance ouvert entre les unités structurales de la même rangée. Utiliser la structure de colonne en forme de "7" pour que les colonnes des unités structurales de la même rangée puissent former un canal de câblage continu et ouvert. Déplacer le canal de câblage optique et d'alimentation de la même rangée en dessous du plancher antistatique au-dessus du plancher antistatique.

• Canal de croisement de câbles à l'intérieur de la cabine (entre deux rangées d'unités structurales). Un petit nombre de racks de câblage est défini en dessous du plancher antistatique entre les deux rangées de structures. Lors de la réalisation des travaux de maintenance des câbles entre les deux rangées, il suffit de soulever un petit nombre de planchers antistatiques dans la largeur de la cabine, et le personnel peut se tenir sur d'autres planchers antistatiques pour effectuer les travaux de maintenance des câbles dans l'intercalaire. De plus, le plancher antistatique au sommet du canal de câblage peut être fabriqué en verre conducteur transparent ou marqué de signes pour permettre un positionnement rapide.

3. Conclusions

Cet article mène des recherches sur les problèmes existants des produits de cabines préfabriquées et propose de manière innovante une structure intégrée avec la cabine préfabriquée, obtenant les résultats attendus. Grâce à la recherche, les conclusions suivantes sont obtenues :

• La structure intégrée remplace les armoires de commutation traditionnelles, et le nombre d'armoires pouvant être placées à l'intérieur de la cabine augmente de 12-17%. Si la position de la porte de la cabine est ajustée, cela peut augmenter de 28-37%.

• La méthode d'arrangement "6 modules" est adoptée pour la disposition de la zone d'équipement à l'intérieur de la structure, ce qui améliore le taux d'utilisation de l'espace à l'intérieur de la structure et facilite l'observation et l'opération.

• La conception du canal de câblage ouvert sur l'ensemble du parcours réduit considérablement la charge de travail et la difficulté de l'exploitation et de la maintenance des câbles.