Toepassing van de geïntegreerde structuurindeling van prefab-huttype secundaire apparatuur in slimme onderstations
1. Belangrijkste factoren die de ruimtebenutting en het onderhoud van prefab cabines voor secundaire apparatuur beïnvloeden
1.1 Graad van ontwikkeling en perfectie van vooraansluitings beschermingsapparatuur
De invloed van vooraansluitings beschermingsapparatuur op de toepassing van prefab cabines concentreert zich voornamelijk op drie aspecten: de indeling van schakelkasten, de vorm van cabinecombinaties in de prefab cabine en de werklast van de bouw ter plaatse. Wanneer de ontwikkeling van vooraansluitingsapparatuur niet volmaakt is, wordt de traditionele schakelkaststructuur toegepast. Bijvoorbeeld, de 220kV Qingzhu Substation in Anhui gebruikt een enkele-cabine enkele-rij modus, en de 110kV Weicheng Substation in Hubei gebruikt een dubbele-cabine dubbele-rij modus. In deze twee modi is het aantal schakelkasten dat binnen de cabine kan worden geplaatst relatief klein.
Om de ruimtebenutting binnen de cabine te verbeteren, hebben latere projecten ook de enkele-cabine dubbele-rij modus geprobeerd. Bijvoorbeeld, de 220kV Dashi Substation in Chongqing past de enkele-cabine dubbele-rij modus toe, en de ±800kV Lingzhou Converter Station past de enkele-cabine dubbele-rij modus toe met vergrote cabinedimensies. De informatie over de cabinedimensies en de bouwvolume ter plaatse van deze vier projecten wordt als volgt samengevat.
De enkele-cabine dubbele-rij modus kan bijna twee keer zoveel schakelkasten bevatten als de enkele-cabine enkele-rij en dubbele-cabine dubbele-rij modi. Bovendien heeft het voordelen zoals geen noodzaak voor splicing ter plaatse, geen bedrading binnen de cabine nodig, en lage cabinekosten. Echter, in de enkele-cabine dubbele-rij modus kan het onderhoud van apparatuur alleen worden uitgevoerd door de deur aan de zijwand van de cabine te openen of de grootte van de cabine te vergroten. Onderhoud buiten de cabine kan de eisen voor alle-weercondities niet voldoen; het vergroten van de cabinegrootte verhoogt niet alleen de transportkosten, maar stelt ook hogere eisen aan de doorgaandheid van de weg.
1.2 Afmetingen van schakelkasten
Momenteel omvatten de afmetingen van schakelkasten binnen de cabine 800×600×2260, 600×600×2260, 600×900×2260, enz. Wanneer schakelkasten in prefab cabines van dezelfde specificatie worden geplaatst, kan het verkleinen van de afmetingen van de schakelkasten effectief het aantal kasten dat kan worden geplaatst verhogen.
1.3 Kabelindelingsmethode binnen de cabine
Binnen de secundaire apparatuurcabine moeten verschillende kabels zoals stroomkabels, glasvezelkabels en patchkabels worden gelegd. Er zijn voornamelijk drie kabelindelingschema's binnen de cabine: het plaatsen van een bedradingsschappen boven in de cabine, het plaatsen van een bedradingsschappen onder in de cabine, en de combinatie van beide. In al deze methoden wordt de schakelkaststructuur binnen de cabine gebruikt, en moet de kabelindeling worden uitgevoerd nadat de schakelkasten op hun plaats staan.
Bovendien zijn de kabels tussen de structuren van de cabine en de schakelkasten geplaatst, wat ongemak veroorzaakt voor latere kabelonderhoudswerkzaamheden. Het meest gebruikte schema, waarbij een kabelinterlaag onder in de cabine wordt geplaatst, vereist dat tijdens het kabelonderhoud eerst de antistatische vloer moet worden opgetild, en vervolgens kan worden gewerkt in een smalle ruimte. Dit leidt tot een grote werklast en een lange constructietijd.
1.4 Terminals en langetermijnuitbreiding en -herstructurering van schakelkasten
Het langetermijnuitbreidings- en -herstructureringwerk binnen de secundaire apparatuurcabine maakt voornamelijk gebruik van het schema waarbij later nieuwe schakelkasten worden toegevoegd en vervolgens de kabels worden aangesloten, of waarbij de lege kasten vooraf worden geplaatst en de installatie- en bedradingswerkzaamheden van de apparatuur binnen de kasten tijdens de reconstructieperiode worden uitgevoerd. De eerste methode heeft een hoge werkdruk, en de tweede wordt beperkt door de smalle ruimte binnen de cabine, wat resulteert in een lange reconstructieperiode.
Uit de analyse in secties 1.1-1.4 blijkt dat de factoren die de ruimtebenutting en het onderhoud binnen de secundaire apparatuurcabine beïnvloeden, zich voornamelijk richten op de structuurvormen van de vooraansluitingsapparatuur en de schakelkasten. Aangezien de vooraansluitingsapparatuur geleidelijk rijper en wijdverspreider is geworden, moet er onderzoek worden gedaan naar de optimalisatie van de structuurvormen van de schakelkasten. Bovendien is onderzoek nodig naar de gemakkelijkheid van onderhoudswerkzaamheden voor de apparatuur binnen de cabine om efficiënt en snel onderhoud mogelijk te maken.
2. Onderzoek naar de geïntegreerde structuurindeling van secundaire apparatuur
Met als doel de bovenstaande problemen op te lossen, wordt een geoptimaliseerd schema voor schakelkasten voorgesteld op basis van een geïntegreerde structuurindeling om de problemen van lage ruimtebenutting binnen de cabine en moeilijke installatie van schakelkasten in de cabine op te lossen. Een onderzoek en ontwerp van een open kabelindelingschema wordt voorgesteld om het probleem van moeilijke installatie en onderhoud van glasvezel- en stroomkabels op te lossen.
2.1 Geïntegreerde structuurafmetingen van secundaire apparatuur
Met Type III cabine als voorbeeld, zijn de externe afmetingen 12200×2800×3133, en is de antistatische vloer 250mm dik.
2.1.1 Structuurhoogte
De netto hoogte binnen de cabine is 2670mm. Volgens de functionele indeling is de hoogte binnen de cabine van onder naar boven verdeeld in drie delen: de hoogte van de antistatische bewegbare vloer, de hoogte van de geïntegreerde structuur, en de hoogte van de bijgevoegde installatiecomponenten. Na aftrekking van de hoogte van de antistatische bewegbare vloer, is de resterende hoogte 2420mm. Met referentie naar de hoogte van traditionele schakelkasten, wordt de hoogte van de geïntegreerde structuur toegewezen als 2300mm, en de hoogte van de bijgevoegde componenten als 120mm.
2.1.2 Structuurbreedte
In traditionele vooraansluitingsschakelkasten zijn de apparaatterminals horizontaal gerangschikt en geïnstalleerd aan de onderkant van de kast, en het aantal installaties is beperkt. Om de latere onderhoudswerkzaamheden van de apparatuur te vergemakkelijken en de verbindingstrajecten tussen de apparaten en terminals te verkorten, worden de terminals verticaal gerangschikt aan de rechterkant van het apparaat.
2.1.3 Structuurdiepte
Om aan de installatiediepte-eisen van apparatuur van verschillende fabrikanten te voldoen, wordt de diepte van de structureenheid ontworpen met referentie naar de diepte van traditionele schakelborden, welke 600mm is. Tegelijkertijd, met inachtneming van het feit dat de diepte na het wegnemen van de kastdeur en het nemen van noodzakelijke foutpreventieve maatregelen wordt verkleind, is de diepte van de structureenheid 550mm.
2.1.4 Samenvatting
Door de bovenstaande analyse zijn de afmetingen van een enkele structureenheid binnen de prefab cabine 2300×700×550. Na het gebruik van deze structuurafmetingen kan de ruimteindeling van de schakelkasten binnen de cabine de maximale benutting bereiken.
2.2 Indeling van secundaire apparatuur binnen de geïntegreerde structuur
2.2.1 Modularisatie-indelingsschema van de structureenheid
Binnen de structureenheid, met referentie naar de bestaande installatiemethode van schakelkastapparatuur, wordt deze verdeeld in drie delen van boven naar beneden: het installatiegebied voor luchtschakelaars, het installatiegebied voor apparatuur, en het installatiegebied voor accessoires. Daarvan is het installatiegebied voor apparatuur verdeeld in het apparaatinstallatiegebied en het apparaatonderhoudsgebied van links naar rechts.
2.2.2 Hoogteontwerp van het installatiegebied voor apparatuur
Om het aantal apparatuur dat binnen een enkele structuur kan worden geïnstalleerd te verhogen, worden eerst de hoogtes van de te installeren apparatuur geteld. Het beschermingsapparaat is 4U of 6U hoog, en de schakelaar en de kabelspoelrekken zijn meestal 1U hoog. Als voorbeeld neemt men de installatie van 2 schakelaars in het interval boven de 220kV spanning, dan kan een hoogte van 4U voldoen aan de installatie-eisen van 2 schakelaars en 1 kabelspoelrek.
Het aantal harde drukknoppen en knoppen van het slimme apparaat is geconfigureerd als 2 harde drukknoppen en 1 resetknop voor het beschermingsapparaat; en 3 harde drukknoppen en 1 resetknop voor het meet- en regelapparaat. Het 4U installatiepaneel kan maximaal 2 rijen plaatsen, met 9 harde drukknoppen of knoppen per rij. Daarom kan het 4U paneel voldoen aan de installatie-eisen van 6 beschermingsapparaten of 4 meet- en regelapparaten.
2.3 Onderzoek naar het ontwerp van de gemakkelijkheid van onderhoud van de geïntegreerde structuur
2.3.1 Ergonomisch ontwerp van de structureenheid
Op basis van de analyse van het zichtveld van onderhoudspersoneel in staande positie, ligt het zichtpunt van een persoon ongeveer tussen 1,5-1,6m, en het beste zichtveld ligt binnen het bereik van 10° boven en onder het horizontale zichtpunt, dat wil zeggen, de installatiehoogte van het apparaat ligt tussen 1215-1920mm, en de hoogte is 700mm. Op basis van de bovenstaande hoogte-eisen en in combinatie met de analysegegevens, kan bij het gebruik van de "6-module" apparaatschikking de beste operatie-ervaring worden verkregen.
Het open onderhoudskanaalschema omvat drie delen: binnen de structureenheid, het gebied tussen de structureenheid van dezelfde rij, en het bedradingkanaal binnen de cabine.
Open onderhoudskanaal binnen de structureenheid. Een apparaatonderhoudsgebied van dezelfde hoogte wordt aan de rechterkant van het apparaatinstallatiegebied ingesteld om de terminalstrip te plaatsen. Een optische en elektrische scheiding kabelindelingschema wordt toegepast, waarbij de patchkabels en communicatiekabels verticaal aan de linkerkant en de stroomkabels verticaal aan de rechterkant worden geïnstalleerd.
Open onderhoudskanaal tussen de structureenheid van dezelfde rij. Gebruik de "7"-vormige kolomstructuur zodat de kolommen van de structureenheid van dezelfde rij een continu en open kabelindelingskanaal kunnen vormen. Verplaats het optische en stroomkabelindelingskanaal van dezelfde rij van onder de antistatische vloer naar boven de antistatische vloer.
