Aplicación da disposición estrutural integrada de equipos secundarios tipo cabina prefabricada nas subestacións intelixentes

1. Principais Factores que Afetan a Taxa de Utilización do Espazo e a Comodidade de Operación e Mantemento das Cabanas Prefabricadas para Equipamento Secundario
1.1 Grao de Desenvolvemento e Perfección dos Dispositivos de Proteción de Frontal

A influencia dos dispositivos de proteción de frontal na aplicación das cabanas prefabricadas centrase principalmente en tres aspectos: a disposición dos armarios de conmutadores, a forma de combinación da cabana prefabricada e o volume de traballo de construción no local. Cando o desenvolvemento dos dispositivos de frontal non é perfecto, adóptase a estrutura tradicional do armario de conmutadores. Por exemplo, a Subestación de 220kV Qingzhu en Anhui utiliza un modo de única cabana en fila única, e a Subestación de 110kV Weicheng en Hubei utiliza un modo de dobre cabana en dúas filas. Nestes dous modos, o número de armarios de conmutadores que se poden colocar dentro da cabana é relativamente pequeno.

Para mellorar a taxa de utilización do espazo dentro da cabana, os proxectos posteriores tamén tentaron o modo de única cabana en dúas filas. Por exemplo, a Subestación de 220kV Dashi en Chongqing adopta o modo de única cabana en dúas filas, e a Estación Conversora de ±800kV Lingzhou adopta o modo de única cabana en dúas filas con dimensións aumentadas da cabana. A información como as dimensións da cabana e o volume de construción no local destes catro proxectos estatísticamente resumese a continuación.

O modo de única cabana en dúas filas pode acoitar case o dobre de armarios de conmutadores que o modo de única cabana en fila única e o modo de dobre cabana en dúas filas. Ademais, ten vantaxes como non necesitar unir no local, non precisar cableado dentro da cabana e baixo custo da cabana. No entanto, no modo de única cabana en dúas filas, a manutención do equipo só pode realizarse abrindo a porta na parede lateral da cabana ou aumentando o tamaño da cabana. A manutención fora da cabana non pode satisfacer os requisitos de manutención en todo momento; aumentar o tamaño da cabana non só incrementa o custo de transporte, senón que tamén require maiores condicións de transitabilidade da estrada.

1.2 Dimensións dos Armarios de Conmutadores

Actualmente, as dimensións dos armarios de conmutadores dentro da cabana inclúen 800×600×2260, 600×600×2260, 600×900×2260, etc. Ao colocar armarios de conmutadores en cabanas prefabricadas do mesmo especificación, reducir o tamaño dos armarios de conmutadores pode aumentar eficazmente o número de armarios que se poden colocar.

1.3 Método de Disposición de Cabos Dentro da Cabana

Dentro da cabana de equipamento secundario, é necesario dispor varios cabos como cabos de enerxía, cabos ópticos e patch cords. Hai principalmente tres esquemas de disposición de cabos dentro da cabana: establecer un rack de cableado no teito da cabana, establecer un rack de cableado na base da cabana e combinar ambos. En todos estes métodos, a estrutura do armario de conmutadores úsase dentro da cabana, e o traballo de disposición de cabos debe realizarse despois de que os armarios de conmutadores están en lugar.

Ademais, os cabos intercalánse entre as estruturas da cabana e os armarios de conmutadores, o que causa inconvenientes para o traballo de mantemento posterior dos cabos. O esquema máis comúnmente utilizado de establecer un intercubiertos de cabos na base da cabana require que durante o proceso de mantemento dos cabos, primeiro se debe levantar o chan antistático, e despois realizar as operacións nun espazo estreito. Isto leva a un gran volume de traballo e un longo período de construción.

1.4 Terminal e Expansión e Reconstrución a Largo Prazo dos Armarios de Conmutadores

O traballo de expansión e reconstrución a largo prazo dentro da cabana de equipamento secundario adóptase principalmente o esquema de engadir novos armarios de conmutadores máis tarde e conectar os cabos, ou colocar os armarios baleiros previamente e realizar o traballo de instalación e cableado do equipo dentro dos armarios durante o período de reconstrución. O primeiro ten unha alta intensidade de traballo, e o segundo está limitado polo espazo estreito dentro da cabana, resultando nun longo período de reconstrución.

Como se pode ver na análise nas Seccións 1.1-1.4, os factores que afectan a taxa de utilización do espazo e a comodidade de operación e mantemento dentro da cabana de equipamento secundario centranse principalmente nas formas de estrutura dos dispositivos de frontal e dos armarios de conmutadores. Dado que os dispositivos de frontal foron gradualmente madurados e popularizados, debe realizarse unha investigación de optimización sobre as formas de estrutura dos armarios de conmutadores. Ademais, tamén se require unha investigación sobre a comodidade do traballo de operación e mantemento do equipo dentro da cabana para lograr un traballo de operación e mantemento eficiente e rápido.

2. Investigación sobre a Disposición Estructural Integrada do Equipamento Secundario

Dirixido aos problemas mencionados, propónse un esquema optimizado para os armarios de conmutadores baseado na disposición estructural integrada para resolver os problemas de baixa taxa de utilización do espazo dentro da cabana e dificultade na instalación dos armarios de conmutadores dentro da cabana. Propónse unha investigación e deseño dun esquema de disposición de cabos aberto para resolver o problema de difícil instalación e mantemento dos cabos ópticos e de enerxía.

2.1 Dimensións Estructurais Integradas do Equipamento Secundario

Tomando como exemplo a cabana Tipo III, as súas dimensións externas son 12200×2800×3133, e o chan antistático ten 250mm de espesor.

2.1.1 Altura Estructural

A altura límpida dentro da cabana é 2670mm. De acordo coa zonificación funcional, a altura dentro da cabana divide-se en tres partes de baixo a arriba: a altura do chan antistático móbil, a altura da estrutura integrada e a altura dos compoñentes de instalación anexos. Despois de eliminar a altura do chan antistático móbil, a altura restante é 2420mm. Refiriéndose á altura dos armarios de conmutadores tradicionais, a altura da estrutura integrada asignase como 2300mm, e a altura dos compoñentes anexos é 120mm.

2.1.2 Anchura Estructural

Nas caixas de conmutadores frontales tradicionais, os terminais do dispositivo están dispostos horizontalmente e instalados na parte inferior do armario, e o número de instalacións está limitado. Para facilitar o traballo de operación e mantemento subsecuente do equipo e acortar a ruta de conexión entre o dispositivo e os terminais, os terminais dispoñense verticalmente no lado dereito do dispositivo.

2.1.3 Profundidade Estructural

Para satisfacer os requisitos de profundidade de instalación do equipo de diferentes fabricantes, a profundidade da unidade estrutural diseña con referencia á profundidade dos painéis de conmutación tradicionais, que é de 600mm. Ao mesmo tempo, tendo en conta que a profundidade diminúe despois de cancelar a porta do armario e tomar medidas anti-erro necesarias, a profundidade da unidade estrutural é 550mm.

2.1.4 Resumo

A través da análise anterior, as dimensións dunha unidade estrutural individual dentro da cabana prefabricada son 2300×700×550. Despois de usar esta estrutura de tamaño, a disposición do espazo dos armarios de conmutadores dentro da cabana pode lograr a máxima taxa de utilización.

2.2 Disposición do Equipamento Secundario dentro da Estrutura Integrada
2.2.1 Esquema de Zonificación Modular da Unidade Estructural

Dentro da unidade estrutural, refírese ao método de instalación existente do equipo de armarios de conmutadores, dividíndose en tres partes de arriba a abaixo: a área de instalación de interruptores, a área de instalación de equipos e a área de instalación de accesorios. Entre eles, a área de instalación de equipos divide-se en a área de instalación de dispositivos e a área de mantemento de dispositivos de esquerda a dereita.

2.2.2 Diseño de Altura da Área de Instalación de Equipos

Para aumentar o número de equipos instalados dentro dunha estrutura individual, primeiro, contanse as alturas dos equipos a instalar dentro da estrutura. O dispositivo de protección ten 4U ou 6U de altura, e o interruptor e o carrete de enrolamento de cabos son maioritariamente 1U de altura. Tomando como exemplo a instalación de 2 interruptores no intervalo superior ao nivel de tensión de 220kV, unha altura de 4U pode satisfacer os requisitos de instalación de 2 interruptores e 1 carrete de enrolamento de cabos.

O número de placas de presión duras e botóns do dispositivo inteligente configúrase como 2 placas de presión duras e 1 botón de reinicio para o dispositivo de protección; e 3 placas de presión duras e 1 botón de reinicio para o dispositivo de medida e control. O panel de instalación de 4U pode dispor ata 2 filas, con 9 placas de presión duras ou botóns por fila. Polo tanto, o panel de 4U pode satisfacer os requisitos de instalación de 6 dispositivos de protección ou 4 dispositivos de medida e control.

2.3 Investigación sobre o Diseño de Comodidade de Operación e Mantemento da Estrutura Integrada
2.3.1 Diseño Ergonómico da Unidade Estructural

De acordo coa análise do campo visual do persoal de mantemento en posición de pé, o punto visual dunha persoa está aproximadamente entre 1.5-1.6m, e o mellor campo visual está dentro do rango de 10° arriba e abaixo do punto visual horizontal, é dicir, a altura de instalación do dispositivo está entre 1215-1920mm, e a altura é 700mm. De acordo cos requisitos de altura anteriores e combinados coa análise de datos, cando se adopta o método de disposición "6-módulos", pódese obter a mellor experiencia de operación.

O esquema de canal de mantemento aberto inclúe tres partes: o interior da unidade estrutural, a área entre as unidades estruturais da mesma fila e o canal de cableado dentro da cabana.

• Canal de mantemento aberto dentro da unidade estrutural. Establece unha área de mantemento de dispositivos da mesma altura no lado dereito da área de instalación de dispositivos para colocar a tira terminal. Adopta un esquema de disposición de cabos de separación óptica e eléctrica, con os patch cords e os cabos de comunicación instalados verticalmente no lado esquerdo e os cabos de enerxía instalados verticalmente no lado dereito.

• Canal de mantemento aberto entre unidades estruturais da mesma fila. Usa a estrutura de columna en forma de "7" para que as columnas das unidades estruturais da mesma fila formen un canal de disposición de cabos continuo e aberto. Move o canal de disposición de cabos ópticos e de enerxía da mesma fila debaixo do chan antistático para encima do chan antistático.

• Canal de cruce de cabos dentro da cabana (entre dúas filas de unidades estruturais). Establecen un pequeno número de racks de cableado debaixo do chan antistático entre as dúas filas de estruturas. Ao realizar o traballo de mantemento de cabos entre as dúas filas, só é necesario levantar un pequeno número de chanes antistáticos na dirección de anchura da cabana, e o persoal pode estar en outros chanes antistáticos para realizar o traballo de mantemento dos cabos no intercubiertos. Ademais, o chan antistático na parte superior do canal de cableado pode ser feito de vidro conductor transparente ou marcado con signos para lograr unha rápida posicionamento.

3. Conclusións

Este artigo realiza unha investigación sobre os problemas existentes dos produtos de cabanas prefabricadas e propón innovadoramente unha estrutura integrada coa cabana prefabricada, logrando os resultados esperados. A través da investigación, obtéñense as seguintes conclusións:

• A estrutura integrada substitúe os armarios de conmutadores tradicionais, e o número de armarios que se poden colocar dentro da cabana aumenta en 12-17%. Se a posición da porta da cabana se axusta, pode aumentar en 28-37%.

• Adopta o método de disposición "6-módulos" para a disposición da área de equipos dentro da estrutura, mellorando a taxa de utilización do espazo dentro da estrutura e facilitando a observación e a operación.

• O deseño do canal de disposición de cabos aberto de todo o percorrido reduce significativamente o volume de traballo e a dificultade do traballo de operación e mantemento dos cabos.