Zastosowanie zintegrowanego układu konstrukcyjnego prefabrykowanych modułów wtórnego sprzętu w inteligentnych stacjach transformatorowych

1. Główne czynniki wpływające na wskaźnik wykorzystania przestrzeni i wygodę eksploatacji prefabrykowanych modułów dla sprzętu wtórnego
1.1 Stopień rozwoju i doskonałości urządzeń ochronnych z przodu

Wpływ urządzeń ochronnych z przodu na zastosowanie prefabrykowanych modułów koncentruje się głównie na trzech aspektach: układ szaf przełączników, forma kombinacji modułów w prefabrykowanym module oraz obciążenie pracą przy budowie na miejscu. Gdy rozwój urządzeń z przodu nie jest doskonały, stosuje się tradycyjną strukturę szafy przełącznika. Na przykład podstacja 220kV Qingzhu w Anhui używa trybu pojedynczego modułu w jednym rzędzie, a podstacja 110kV Weicheng w Hubei używa trybu podwójnego modułu w dwóch rzędach. W tych dwóch trybach liczba szaf przełączników, które można umieścić w module, jest stosunkowo niewielka.

Aby poprawić wskaźnik wykorzystania przestrzeni w module, w kolejnych projektach próbowano również trybu pojedynczego modułu w dwóch rzędach. Na przykład, podstacja 220kV Dashi w Chongqing stosuje tryb pojedynczego modułu w dwóch rzędach, a stacja przekształtnikowa ±800kV Lingzhou stosuje tryb pojedynczego modułu w dwóch rzędach z powiększeniem wymiarów modułu. Informacje takie jak wymiary modułu i obciążenie pracą na miejscu tych czterech projektów są podsumowane poniżej.

Tryb pojedynczego modułu w dwóch rzędach może pomieścić prawie dwukrotnie więcej szaf przełączników niż tryb pojedynczego modułu w jednym rzędzie i tryb podwójnego modułu w dwóch rzędach. Ponadto ma on zalety, takie jak brak potrzeby spawania na miejscu, brak potrzeby kablowania w module i niski koszt modułu. Jednak w trybie pojedynczego modułu w dwóch rzędach, serwisowanie sprzętu może być wykonane tylko przez otwarcie drzwi na ścianie bocznej modułu lub zwiększenie jego rozmiarów. Serwisowanie poza modulem nie spełnia wymogów obsługi w każdych warunkach atmosferycznych; zwiększenie rozmiarów modułu nie tylko zwiększa koszty transportu, ale także wymaga lepszej przejezdności drogi.

1.2 Wymiary szaf przełączników

Obecnie, wymiary szaf przełączników w module obejmują 800×600×2260, 600×600×2260, 600×900×2260 itp. Przy umieszczaniu szaf przełączników w prefabrykowanych modułach o tej samej specyfikacji, zmniejszenie rozmiarów szaf przełączników może efektywnie zwiększyć liczbę szaf, które można umieścić.

1.3 Metoda ułożenia kabli w module

W module sprzętu wtórnego należy ulokować różne kable, takie jak kable energetyczne, światłowody i patche. Istnieją trzy główne schematy ułożenia kabli w module: ustawienie półki kablowej na górze modułu, ustawienie półki kablowej na dole modułu i połączenie obu. W wszystkich trzech metodach, w module wykorzystywana jest struktura szafy przełącznika, a prace związane z ułożeniem kabli muszą być wykonane po ustawieniu szaf przełączników.

Ponadto, kable są umieszczone między strukturami modułu i szaf przełączników, co powoduje niedogodności przy późniejszych pracach serwisowych kabli. Najczęściej stosowany schemat ustawienia warstwy kablowej na dole modułu wymaga, aby podczas prac serwisowych najpierw uniesiono podłogę antystatyczną, a następnie operacje mogły być wykonane w wąskiej przestrzeni. To prowadzi do dużego obciążenia pracą i długiego okresu realizacji.

1.4 Złącza końcowe i długoterminowe modernizacje i przebudowy szaf przełączników

Długoterminowe modernizacje i przebudowy w module sprzętu wtórnego polegają głównie na dodaniu nowych szaf przełączników i połączeniu kabli, lub umieszczeniu pustych szaf na miejscu i wykonaniu montażu i kablowania sprzętu wewnątrz szaf w okresie przebudowy. Pierwsza metoda wymaga dużej intensywności pracy, a druga jest ograniczona wąską przestrzenią w module, co prowadzi do długiego okresu przebudowy.

Jak wynika z analizy w punktach 1.1-1.4, czynniki wpływające na wskaźnik wykorzystania przestrzeni i wygodę eksploatacji w module sprzętu wtórnego koncentrują się głównie na formach strukturalnych urządzeń ochronnych z przodu i szaf przełączników. Biorąc pod uwagę, że urządzenia ochronne z przodu zostały stopniowo dojrzałe i powszechnie stosowane, powinno się przeprowadzić optymalizacyjne badania nad formami strukturalnymi szaf przełączników. Ponadto, wymagane są badania nad wygodą prac serwisowych sprzętu w module, aby osiągnąć skuteczne i szybkie działania serwisowe.

2. Badania nad zintegrowanym układem strukturalnym sprzętu wtórnego

Z uwagi na powyższe problemy, zaproponowano zoptymalizowane rozwiązanie dla szaf przełączników oparte na zintegrowanym układzie strukturalnym, które rozwiązuje problemy niskiego wskaźnika wykorzystania przestrzeni w module i trudności w instalacji szaf przełączników w module. Zaproponowano badania i projekt otwartego układu kablowego, aby rozwiązać problem trudności instalacji i utrzymania światłowodów i kabli energetycznych.

2.1 Zintegrowane wymiary strukturalne sprzętu wtórnego

Na przykład, dla modułu typu III, jego wymiary zewnętrzne wynoszą 12200×2800×3133, a grubość podłogi antystatycznej wynosi 250 mm.

2.1.1 Wysokość struktury

Wysokość netto w module wynosi 2670 mm. Zgodnie z podziałem funkcjonalnym, wysokość w module jest podzielona na trzy części od dołu do góry: wysokość ruchomej podłogi antystatycznej, wysokość struktury zintegrowanej i wysokość elementów montażowych. Po usunięciu wysokości ruchomej podłogi antystatycznej, pozostała wysokość wynosi 2420 mm. Odwołując się do wysokości tradycyjnych szaf przełączników, wysokość struktury zintegrowanej jest przydzielona jako 2300 mm, a wysokość elementów montażowych to 120 mm.

2.1.2 Szerokość struktury

W tradycyjnych szafach przełączników z przodu, złącza urządzeń są ustawione poziomo i zamontowane na dole szafy, a liczba instalacji jest ograniczona. Aby ułatwić późniejsze prace serwisowe sprzętu i skrócić ścieżkę połączenia między urządzeniami a złączami, złącza są ustawione pionowo po prawej stronie urządzenia.

2.1.3 Głębokość struktury

Aby spełnić wymagania dotyczące głębokości montażu sprzętu różnych producentów, głębokość jednostki strukturalnej jest zaprojektowana z uwzględnieniem głębokości tradycyjnych pulpitu sterowniczego, która wynosi 600 mm. Równocześnie, biorąc pod uwagę, że głębokość jest zmniejszona po usunięciu drzwi szafy i wprowadzeniu niezbędnych środków zapobiegających błędowi, głębokość jednostki strukturalnej wynosi 550 mm.

2.1.4 Podsumowanie

Na podstawie powyższej analizy, wymiary jednej jednostki strukturalnej w prefabrykowanym module wynoszą 2300×700×550. Używając tej wielkości struktury, układ szaf przełączników w module może osiągnąć maksymalny wskaźnik wykorzystania przestrzeni.

2.2 Układ sprzętu wtórnego w strukturze zintegrowanej
2.2.1 Modułowy schemat podziału jednostki strukturalnej

W jednostce strukturalnej, odnosząc się do istniejącej metody montażu sprzętu w szafach przełączników, dzieli się ją na trzy części od góry do dołu: obszar montażu wyłączników, obszar montażu sprzętu i obszar montażu akcesoriów. Wśród nich, obszar montażu sprzętu jest podzielony na obszar montażu urządzenia i obszar serwisowania urządzenia od lewej do prawej.

2.2.2 Projekt wysokości obszaru montażu sprzętu

Aby zwiększyć liczbę sprzętu montowanego w jednej strukturze, najpierw należy policzyć wysokości sprzętu, który ma być zamontowany w strukturze. Urządzenie ochronne ma wysokość 4U lub 6U, a przełączniki i sztalugi kablowe mają najczęściej wysokość 1U. Na przykład, przy montażu 2 przełączników w przedziale powyżej poziomu 220kV, wysokość 4U wystarcza do spełnienia wymagań montażowych 2 przełączników i 1 sztalugi kablowej.

Liczba twardych płyt ciśnieniowych i przycisków inteligentnego urządzenia jest skonfigurowana jako 2 twardych płyty ciśnieniowe i 1 przycisk resetujący dla urządzenia ochronnego; i 3 twardych płyty ciśnieniowe i 1 przycisk resetujący dla urządzenia pomiarowego i sterującego. Panel montażowy 4U może pomieścić maksymalnie 2 rzędy, z 9 twardymi płytami ciśnieniowymi lub przyciskami w każdym rzędzie. Zatem panel 4U spełnia wymagania montażowe 6 urządzeń ochronnych lub 4 urządzeń pomiarowych i sterujących.

2.3 Badania nad projektem wygodności eksploatacji struktury zintegrowanej
2.3.1 Ergonomiczny projekt jednostki strukturalnej

Na podstawie analizy pola widzenia personelu serwisowego w pozycji stojącej, punkt widzenia człowieka mieści się w przybliżeniu między 1,5-1,6 m, a najlepsze pole widzenia znajduje się w zakresie 10° powyżej i poniżej horyzontalnego punktu widzenia, czyli wysokość montażu urządzenia mieści się w zakresie 1215-1920 mm, a wysokość wynosi 700 mm. Zgodnie z powyższymi wymaganiami dotyczącymi wysokości i połączeniem danych analitycznych, przy adopcji metody ułożenia "6-modułów" można uzyskać najlepsze doświadczenia użytkowania.

Otwarty kanał serwisowy obejmuje trzy części: wnętrze jednostki strukturalnej, obszar między jednostkami strukturalnymi tego samego rzędu i kanał kablowy w module.

• Otwarty kanał serwisowy wewnątrz jednostki strukturalnej. Obszar serwisowania urządzenia o tej samej wysokości jest ustawiony po prawej stronie obszaru montażu urządzenia, aby umieścić terminal. Stosowany jest schemat separacji optycznej i elektrycznej, z patchami i kabli komunikacyjnych ustawionymi pionowo po lewej stronie, a kabli energetycznych ustawionymi pionowo po prawej stronie.

• Otwarty kanał serwisowy między jednostkami strukturalnymi tego samego rzędu. Używany jest strukturalny schemat "7"-kształtnych filarów, dzięki czemu filary jednostek strukturalnych tego samego rzędu tworzą ciągły i otwarty kanał kablowy. Kanał kablowy tego samego rzędu, który jest poniżej podłogi antystatycznej, jest przenoszony powyżej podłogi antystatycznej.

• Kanał krzyżowania kabli w module (pomiędzy dwoma rzędami jednostek strukturalnych). Poniżej podłogi antystatycznej, pomiędzy dwoma rzędami struktur, ustawia się niewielką ilość półek kablowych. Przy wykonywaniu prac serwisowych kabli między dwoma rzędami, wystarczy unieść niewielką ilość podłóg antystatycznych w kierunku szerokości modułu, a personel może stać na innych podłogach antystatycznych, aby wykonać prace serwisowe kabli w warstwie. Ponadto, podłoga antystatyczna na szczycie kanału kablowego może być wykonana z przezroczystego szkła przewodzącego lub oznaczona znakami, aby umożliwić szybkie pozycjonowanie.

3. Wnioski

W tym artykule przeprowadzono badania nad istniejącymi problemami produktów prefabrykowanych modułów i innowacyjnie zaproponowano strukturę zintegrowaną z prefabrykowanym modulem, osiągając oczekiwane rezultaty. W wyniku badań uzyskano następujące wnioski:

• Struktura zintegrowana zastępuje tradycyjne szafy przełączników, a liczba szaf, które można umieścić w module, zwiększa się o 12-17%. Jeśli dostosować położenie drzwi modułu, może to wzrosnąć o 28-37%.

• Przy adopcji metody ułożenia "6-modułów" dla układu obszaru montażu sprzętu, zwiększono wskaźnik wykorzystania przestrzeni w strukturze, ułatwiając obserwację i operacje.

• Projekt pełnej ścieżki otwartego kanału kablowego znacząco zmniejsza obciążenie pracą i trudność w obsłudze kabli.