Applicazione della disposizione strutturale integrata dell'equipaggiamento secondario a cabina prefabbricata nelle stazioni elettriche intelligenti

1. Fattori principali che influenzano il tasso di utilizzo dello spazio e la facilità di manutenzione delle cabine prefabbricate per l'equipaggiamento secondario
1.1 Grado di sviluppo e perfezionamento dei dispositivi di protezione con cavi frontali

L'influenza dei dispositivi di protezione con cavi frontali sull'applicazione delle cabine prefabbricate si concentra principalmente su tre aspetti: la disposizione degli armadi di commutazione, la forma di combinazione della cabina prefabbricata e il carico di lavoro della costruzione in loco. Quando lo sviluppo dei dispositivi con cavi frontali non è perfetto, viene adottata la struttura tradizionale degli armadi di commutazione. Ad esempio, la Sottostazione Qingzhu da 220kV in Anhui utilizza un singolo modulo in fila singola, mentre la Sottostazione Weicheng da 110kV in Hubei utilizza un doppio modulo in doppia fila. In questi due modi, il numero di armadi di commutazione che possono essere posizionati all'interno della cabina è relativamente piccolo.

Per migliorare il tasso di utilizzo dello spazio all'interno della cabina, i progetti successivi hanno anche tentato il modo in doppia fila con un singolo modulo. Ad esempio, la Sottostazione Dashi da 220kV a Chongqing adotta il modo in doppia fila con un singolo modulo, e la Stazione di Conversione Lingzhou da ±800kV adotta il modo in doppia fila con un singolo modulo aumentando le dimensioni della cabina. Le informazioni sulle dimensioni della cabina e sul volume di costruzione in loco di questi quattro progetti sono riassunte statisticamente come segue.

Il modo in doppia fila con un singolo modulo può ospitare quasi il doppio degli armadi di commutazione rispetto al modo in fila singola con un singolo modulo e al modo in doppia fila con doppio modulo. Inoltre, ha vantaggi come la mancanza di bisogno di saldature in loco, la mancanza di cavi interni alla cabina e un costo inferiore della cabina. Tuttavia, nel modo in doppia fila con un singolo modulo, la manutenzione dell'equipaggiamento può essere eseguita solo aprendo la porta sulla parete laterale della cabina o aumentando le dimensioni della cabina. La manutenzione esterna alla cabina non soddisfa i requisiti di manutenzione in tutte le condizioni atmosferiche; aumentare le dimensioni della cabina non solo aumenta il costo del trasporto, ma richiede anche maggiore passabilità della strada.

1.2 Dimensioni degli armadi di commutazione

Attualmente, le dimensioni degli armadi di commutazione all'interno della cabina includono 800×600×2260, 600×600×2260, 600×900×2260, ecc. Quando si posizionano gli armadi di commutazione in cabine prefabbricate della stessa specifica, ridurre le dimensioni degli armadi di commutazione può aumentare efficacemente il numero di armadi che possono essere posizionati.

1.3 Metodo di disposizione dei cavi all'interno della cabina

All'interno della cabina per l'equipaggiamento secondario, è necessario disporre vari cavi come cavi di alimentazione, cavi ottici e patch cords. Ci sono principalmente tre schemi di disposizione dei cavi all'interno della cabina: installare una rastrelliera di cavi sul tetto della cabina, installare una rastrelliera di cavi nella parte inferiore della cabina e combinare i due. In tutti e tre questi metodi, all'interno della cabina viene utilizzata la struttura degli armadi di commutazione, e il lavoro di disposizione dei cavi deve essere eseguito dopo che gli armadi di commutazione sono stati posizionati.

Inoltre, i cavi sono interspersi tra le strutture della cabina e degli armadi di commutazione, il che causa inconvenienti per i lavori di manutenzione successivi dei cavi. Lo schema più comunemente utilizzato, che prevede l'installazione di un interrato per i cavi nella parte inferiore della cabina, richiede che durante i lavori di manutenzione dei cavi, prima venga sollevato il pavimento antistatico, e poi possano essere eseguite operazioni in uno spazio ristretto. Questo comporta un grande carico di lavoro e un lungo periodo di costruzione.

1.4 Terminale e espansione e ricostruzione a lungo termine degli armadi di commutazione

La maggior parte dei lavori di espansione e ricostruzione a lungo termine all'interno della cabina per l'equipaggiamento secondario adotta lo schema di aggiungere nuovi armadi di commutazione in seguito e poi collegare i cavi, oppure posizionare in anticipo gli armadi vuoti e eseguire l'installazione e il cablaggio dell'equipaggiamento all'interno degli armadi durante il periodo di ricostruzione. Il primo metodo ha un'intensità di lavoro elevata, mentre il secondo è limitato dallo spazio ristretto all'interno della cabina, risultando in un lungo periodo di ricostruzione.

Come si può vedere dall'analisi nelle sezioni 1.1-1.4, i fattori che influenzano il tasso di utilizzo dello spazio e la facilità di manutenzione all'interno della cabina per l'equipaggiamento secondario si concentrano principalmente sulle forme strutturali dei dispositivi con cavi frontali e degli armadi di commutazione. Poiché i dispositivi con cavi frontali sono stati gradualmente maturati e diffusi, dovrebbe essere condotto un'indagine di ottimizzazione sulle forme strutturali degli armadi di commutazione. Inoltre, è necessaria una ricerca sulla facilità di manutenzione e operatività dell'equipaggiamento all'interno della cabina per raggiungere un'operatività e manutenzione efficienti e rapide.

2. Ricerca sulla disposizione strutturale integrata dell'equipaggiamento secondario

A questo scopo, viene proposto un piano ottimizzato per gli armadi di commutazione basato sulla disposizione strutturale integrata per risolvere i problemi di basso tasso di utilizzo dello spazio all'interno della cabina e difficoltà nell'installazione degli armadi di commutazione nella cabina. Viene proposta una ricerca e progettazione di uno schema di disposizione aperto dei cavi per risolvere il problema di difficile installazione e manutenzione dei cavi ottici e di alimentazione.

2.1 Dimensioni strutturali integrate dell'equipaggiamento secondario

Prendendo come esempio la cabina di Tipo III, le sue dimensioni esterne sono 12200×2800×3133, e il pavimento antistatico è spesso 250mm.

2.1.1 Altezza strutturale

L'altezza netta all'interno della cabina è di 2670mm. Secondo la suddivisione funzionale, l'altezza all'interno della cabina è divisa in tre parti dal basso verso l'alto: l'altezza del pavimento mobile antistatico, l'altezza della struttura integrata e l'altezza dei componenti di installazione accessorii. Dopo aver rimosso l'altezza del pavimento mobile antistatico, l'altezza rimanente è di 2420mm. Facendo riferimento all'altezza degli armadi di commutazione tradizionali, l'altezza della struttura integrata è allocata a 2300mm, e l'altezza dei componenti accessorii è di 120mm.

2.1.2 Larghezza strutturale

Negli armadi di commutazione tradizionali con cavi frontali, i terminali dei dispositivi sono disposti orizzontalmente e installati nella parte inferiore dell'armadio, e il numero di installazioni è limitato. Per facilitare i lavori di manutenzione e operatività successivi dell'equipaggiamento e accorciare il percorso di connessione tra il dispositivo e i terminali, i terminali sono disposti verticalmente sul lato destro del dispositivo.

2.1.3 Profondità strutturale

Per soddisfare i requisiti di profondità di installazione dell'equipaggiamento di diversi produttori, la profondità dell'unità strutturale è progettata facendo riferimento alla profondità degli armadi di commutazione tradizionali, che è di 600mm. Allo stesso tempo, considerando che la profondità è ridotta dopo l'eliminazione della porta dell'armadio e l'adozione di misure anti-errore necessarie, la profondità dell'unità strutturale è di 550mm.

2.1.4 Riepilogo

Attraverso l'analisi sopra, le dimensioni di un'unità strutturale singola all'interno della cabina prefabbricata sono 2300×700×550. Dopo l'uso di questa struttura di dimensioni, la disposizione spaziale degli armadi di commutazione all'interno della cabina può raggiungere il massimo tasso di utilizzo.

2.2 Disposizione dell'equipaggiamento secondario all'interno della struttura integrata
2.2.1 Schema di zonizzazione modulare dell'unità strutturale

All'interno dell'unità strutturale, facendo riferimento al metodo di installazione esistente dell'equipaggiamento degli armadi di commutazione, è divisa in tre parti dal basso verso l'alto: l'area di installazione dell'interruttore, l'area di installazione dell'equipaggiamento e l'area di installazione degli accessori. Tra questi, l'area di installazione dell'equipaggiamento è divisa in area di installazione del dispositivo e area di manutenzione del dispositivo da sinistra a destra.

2.2.2 Progettazione dell'altezza dell'area di installazione dell'equipaggiamento

Per aumentare il numero di equipaggiamenti installati all'interno di una singola struttura, prima di tutto, si contano le altezze degli equipaggiamenti da installare all'interno della struttura. Il dispositivo di protezione è alto 4U o 6U, e l'interruttore e il rullo per cavi sono in gran parte alti 1U. Prendendo come esempio l'installazione di 2 interruttori nell'intervallo superiore al livello di tensione di 220kV, un'altezza di 4U può soddisfare i requisiti di installazione di 2 interruttori e 1 rullo per cavi.

Il numero di placche a pressione rigida e pulsanti del dispositivo intelligente è configurato come 2 placche a pressione rigida e 1 pulsante di reset per il dispositivo di protezione; e 3 placche a pressione rigida e 1 pulsante di reset per il dispositivo di misura e controllo. Il pannello di installazione di 4U può disporre al massimo 2 file, con 9 placche a pressione rigida o pulsanti in ogni file. Pertanto, il pannello di 4U può soddisfare i requisiti di installazione di 6 dispositivi di protezione o 4 dispositivi di misura e controllo.

2.3 Ricerca sulla progettazione della facilità di manutenzione e operatività della struttura integrata
2.3.1 Progettazione ergonomica dell'unità strutturale

Secondo l'analisi del campo visivo del personale di manutenzione in posizione eretta, il punto visivo di una persona è approssimativamente tra 1,5-1,6m, e il migliore campo visivo è entro un range di 10° sopra e sotto il punto visivo orizzontale, cioè l'altezza di installazione del dispositivo è tra 1215-1920mm, e l'altezza è di 700mm. Secondo i requisiti di altezza sopra menzionati e combinando i dati di analisi, quando viene adottato il metodo di disposizione "6-moduli", si può ottenere la migliore esperienza operativa.

Lo schema di canale di manutenzione aperto include tre parti: l'interno dell'unità strutturale, l'area tra le unità strutturali della stessa fila e il canale di cavi all'interno della cabina.

• Canale di manutenzione aperto all'interno dell'unità strutturale. Un'area di manutenzione del dispositivo della stessa altezza è posizionata sul lato destro dell'area di installazione del dispositivo per posizionare la barra terminale. Uno schema di disposizione separata di cavi ottici ed elettrici è adottato, con i patch cords e i cavi di comunicazione installati verticalmente sul lato sinistro e i cavi di alimentazione installati verticalmente sul lato destro.

• Canale di manutenzione aperto tra le unità strutturali della stessa fila. Si utilizza una struttura colonna a forma di "7" in modo che le colonne delle unità strutturali della stessa fila possano formare un canale di disposizione dei cavi continuo e aperto. Il canale di disposizione dei cavi ottici e di alimentazione della stessa fila viene spostato dal pavimento antistatico inferiore al pavimento antistatico superiore.

• Canale di incrocio dei cavi all'interno della cabina (tra due file di unità strutturali). Vengono posizionati pochi supporti per cavi sotto il pavimento antistatico tra le due file di strutture. Durante i lavori di manutenzione dei cavi tra le due file, è necessario sollevare solo pochi pavimenti antistatici nella direzione della larghezza della cabina, e il personale può stare su altri pavimenti antistatici per eseguire i lavori di manutenzione sui cavi nell'intercapedine. Inoltre, il pavimento antistatico in cima al canale dei cavi può essere realizzato in vetro conduttivo trasparente o contrassegnato con segni per raggiungere una rapida posizionamento.

3. Conclusioni

Questo articolo effettua una ricerca sui problemi esistenti dei prodotti di cabine prefabbricate e propone in modo innovativo una struttura integrata con la cabina prefabbricata, ottenendo i risultati previsti. Attraverso la ricerca, si ottengono le seguenti conclusioni:

• La struttura integrata sostituisce gli armadi di commutazione tradizionali, e il numero di armadi che possono essere posizionati all'interno della cabina aumenta del 12-17%. Se la posizione della porta della cabina viene regolata, può aumentare del 28-37%.

• Viene adottato il metodo di disposizione "6-moduli" per la disposizione dell'area di equipaggiamento all'interno della struttura, che migliora il tasso di utilizzo dello spazio all'interno della struttura e facilita l'osservazione e l'operatività.

• La progettazione del canale di disposizione dei cavi completamente aperto riduce notevolmente il carico di lavoro e la difficoltà dei lavori di manutenzione dei cavi.