Uporaba integriranega strukturnega razporeditve predelanih kabin tipa sekundarni oprema v pametnih podstanicah

1. Glavni faktorji, ki vplivajo na stopnjo izkoriščenosti prostora in lahkote vzdrževanja predelanih kabin za sekundarno opremo
1.1 Stopnja razvoja in popolnosti naprav za priključevanje z unazad

Vpliv naprav za priključevanje z unazad na uporabo predelanih kabin se glavno osredotoča na tri vidike: razporeditev ohišij preklopnikov, oblika kombinacije kabin v predelanem bloku in delovni nalogi na mestu. Ko je razvoj naprav za priključevanje z unazad nezadosten, se uporablja tradicionalna struktura ohišja preklopnika. Na primer, 220kV podstacija Qingzhu v Anhui uporablja enoblokni enoredni način, 110kV podstacija Weicheng v Hubei pa dvo-blokni dvo-redni način. V teh dveh načinah je število ohišij preklopnikov, ki jih je mogoče postaviti znotraj kabine, relativno majhno.

Za izboljšanje stopnje izkoriščenosti prostora znotraj kabine so tudi nadaljnji projekti poskušali s enoblokno dvo-redno obliko. Na primer, 220kV podstacija Dashi v Chongqing uporablja enoblokni dvo-redni način, pretvorilna postaja ±800kV Lingzhou pa uporablja enoblokni dvo-redni način z večjimi dimenzijami kabine. Informacije o dimenzijah kabine in delovnem nalogu na mestu teh štirih projektov so statistično povzetke naslednje.

Enoblokni dvo-redni način lahko vsebuje skoraj dvakrat toliko ohišij preklopnikov kot enoblokni enoredni in dvo-blokni dvo-redni načini. Poleg tega ima prednosti, kot so ni potreben na mestu spajanje, ni potrebno priključevanje znotraj kabine in nizka cena kabine. Vendar pa v enoblokni dvo-redni obliki vzdrževanje opreme lahko poteka le z odpiranjem vrata na bočni steni kabine ali z povečanjem velikosti kabine. Vzdrževanje zunaj kabine ne more zadostiti za vsevrstne pogojne zahteve; povečanje velikosti kabine ne samo poveča stroške prevoza, ampak tudi zahteva višje zahteve glede prohodnosti ceste.

1.2 Dimenzije ohišij preklopnikov

Trenutno so dimenzije ohišij preklopnikov znotraj kabine 800×600×2260, 600×600×2260, 600×900×2260 itd. Pri postavljanju ohišij preklopnikov v predelane kabine iste specifikacije lahko zmanjšanje velikosti ohišij preklopnikov učinkovito poveča število ohišij, ki jih je mogoče postaviti.

1.3 Način razporeditve kabelov znotraj kabine

Znotraj kabine sekundarne opreme je potrebno postaviti različne kable, kot so električni kabeli, optični kabeli in patch kabeli. Znotraj kabine obstajajo predvsem tri sheme razporeditve kabelov: namestitev oklepala za priključevanje na vrhu kabine, namestitev oklepala za priključevanje na dnu kabine in kombinacija obeh. V vseh treh teh metodah se znotraj kabine uporablja struktura ohišja preklopnika, in delo z razporeditvijo kabelov mora biti opravljeno po tem, ko so ohišja preklopnikov na mestu.

Dodatno so kabeli med strukturami kabine in ohišji preklopnikov, kar povzroča neugodnost za kasnejše vzdrževalne delo z kabeli. Večkrat uporabljana shema z namestitvijo mehurčnega sloja na dnu kabine zahteva, da med vzdrževalnim procesom najprej dvignemo antistatično podlago, nato pa lahko operacije izvajamo v omejenem prostoru. To vodi do velikega dela in dolgega časa gradnje.

1.4 Konec in dolgoročno razširjanje in prenova ohišij preklopnikov

Dolgoročno razširjanje in prenova znotraj kabine sekundarne opreme se glavno osredotoča na shemo dodajanja novih ohišij preklopnikov pozneje in nato povezovanje kabelov, ali postavljanje praznih ohišij preklopnikov vnaprej in izvajanje namestitvenega in priključevalnega dela znotraj ohišij med obdobjem prenove. Prva metoda ima visoko intenzivnost dela, druga pa je omejena z omejenim prostorom znotraj kabine, kar vodi do dolgega obdobja prenove.

Iz analize v odseku 1.1-1.4 je videti, da faktorji, ki vplivajo na stopnjo izkoriščenosti prostora in lahkote vzdrževanja znotraj kabine sekundarne opreme, glavno osredotočajo na oblike struktur naprav za priključevanje z unazad in ohišij preklopnikov. Glede na to, da so naprave za priključevanje z unazad postopoma dozivale zrelost in širjenje, bi morala biti izvedena optimizacijska raziskava oblik struktur ohišij preklopnikov. Poleg tega je tudi potrebna raziskava o lahkoti vzdrževalnega dela znotraj kabine, da bi se dosegla učinkovita in hitra vzdrževalna dela.

2. Raziskava integriranega strukturnega razporeditve sekundarne opreme

Z namenom reševanja zgornjih težav je predlagan optimiziran načrt ohišij preklopnikov, temelječi na integriranem strukturnem razporeditvi, za reševanje težav z nizko stopnjo izkoriščenosti prostora znotraj kabine in težavo pri nameščanju ohišij preklopnikov v kabinu. Predlagana je raziskava in oblikovanje odprte sheme razporeditve kabelov, da bi rešili težave z težko nameščanjem in vzdrževanjem optičnih in električnih kablov.

2.1 Integrirane strukturne dimenzije sekundarne opreme

Kot primer vzamemo tip III kabin, njegove zunanje dimenzije so 12200×2800×3133, debelina antistatične podlage pa je 250 mm.

2.1.1 Strukturna višina

Čista višina znotraj kabine je 2670 mm. Po funkcionalnem razdelitvi je višina znotraj kabine razdeljena na tri dele od spodaj navzgor: višina premikalne antistatične podlage, višina integrirane strukture in višina dodatnih montažnih komponent. Po odstranitvi višine premikalne antistatične podlage ostane višina 2420 mm. S spremljanjem višine tradicionalnih ohišij preklopnikov je višina integrirane strukture dodeljena na 2300 mm, višina dodatnih komponent pa na 120 mm.

2.1.2 Strukturna širina

V tradicionalnih ohišjih preklopnikov z napravami za priključevanje z unazad so konektorske naprave horizontalno razporejene in nameščene na dnu ohišja, število namestitve je omejeno. Za olajšanje kasnjega vzdrževalnega dela opreme in skrajšanje povezovalne poti med napravo in konektorji so konektorske naprave vertikalno razporejene na desni strani naprave.

2.1.3 Strukturna globina

Za zagotavljanje zahtev glede globine namestitve opreme različnih proizvajalcev je globina strukturne enote oblikovana z upoštevanjem globine tradicionalnih ohišij preklopnikov, ki je 600 mm. Hkrati, z upoštevanjem, da se globina zmanjša po odstranitvi vrata ohišja in potrebnih varnostnih ukrepov, je globina strukturne enote 550 mm.

2.1.4 Povzetek

Skupaj s prejšnjimi analizami so dimenzije ene strukturne enote znotraj predelane kabine 2300×700×550. Po uporabi te velikosti strukture lahko razporeditev ohišij preklopnikov znotraj kabine doseže največjo možno stopnjo izkoriščenosti.

2.2 Razporeditev sekundarne opreme znotraj integrirane strukture
2.2.1 Modularni načrt razdelitve strukturne enote

Znotraj strukturne enote, glede na obstoječ način namestitve opreme v ohišjih preklopnikov, je razdeljena na tri dele od zgoraj navzdol: območje namestitve lukenčev, območje namestitve opreme in območje namestitve pripomočkov. Med njimi je območje namestitve opreme razdeljeno na območje namestitve naprav in območje vzdrževanja naprav z desne na levo.

2.2.2 Višinsko oblikovanje območja namestitve opreme

Za povečanje števila opreme, nameščene znotraj ene strukture, je najprej potrebno pregledati višine opreme, ki jo je potrebno namestiti znotraj strukture. Varilna naprava meri 4U ali 6U višino, preklopniki in ovijalka za kable so večinoma 1U višok. Kot primer vzamimo namestitev 2 preklopnikov v intervalu nad 220kV napetostni raven, višina 4U lahko zadosti za namestitvene zahteve 2 preklopnikov in 1 ovijalka za kable.

Število trdnih tlakov in gumbov inteligentne naprave je konfigurirano na 2 trdni tlaki in 1 ponastavni gumb za varilno napravo; in 3 trdni tlaki in 1 ponastavni gumb za merilno in nadzorno napravo. 4U instalacijska plošča lahko največ razporedi 2 vrstice, z 9 trdmi tlaki ali gumbi v vsaki vrstici. Torej 4U plošča lahko zadosti za namestitvene zahteve 6 varilnih naprav ali 4 merilnih in nadzornih naprav.

2.3 Raziskava oblikovanja lahkote vzdrževanja integrirane strukture
2.3.1 Ergonomsko oblikovanje strukturne enote

Na podlagi analize vizualnega polja osebja, ki vzdržuje stanje, je vizualna točka osebe približno med 1,5-1,6m, najboljši vizualni poligon pa je v območju 10° nad in pod horizontalno vizualno točko, torej je višina namestitve naprave med 1215-1920mm, višina pa 700mm. Glede na zgornje zahteve glede višine in združene s podatki analize, ko se uporablja "6-modulna" razporeditev naprav, je mogoče dobiti najboljšo izkušnjo z delom.

Odprta shema vzdrževalnega kanala vključuje tri dele: notranjost strukturne enote, območje med strukturnimi enotami iste vrste in kanal za povezovanje znotraj kabine.

• Odprt vzdrževalni kanal znotraj strukturne enote. Desno od območja namestitve naprav je nastavljeno vzdrževalno območje enake višine za namestitev terminalne plošče. Uporablja se shema ločitve optičnih in električnih kablov, kjer so patch kabeli in komunikacijski kabeli vertikalno nameščeni na levi strani, električni kabeli pa na desni strani.

• Odprt vzdrževalni kanal med strukturnimi enotami iste vrste. Uporablja se "7"-oblikovana stolpična struktura, tako da stolpi strukturnih enot iste vrste tvorijo zvezan in odprt kanal za povezovanje. Premaknjen je kanal za povezovanje optičnih in električnih kablov iste vrste spodaj antistatične podlage nad antistatično podlago.

• Kanal za prekriževanje kablov znotraj kabine (med dvema vrstama strukturnih enot). Spodaj antistatične podlage med dvema vrstama struktur je nastavljenih malo oklepališč. Pri izvajanju vzdrževalnega dela med dvema vrstama je potrebno le malo dvigniti antistatične podlage v širinski smeri kabine, osebje pa lahko stoji na drugih antistatičnih podlahah za izvajanje vzdrževalnega dela na kablovih v mehurčnem sloju. Dodatno lahko antistatična podlaga na vrhu kanala za povezovanje izdelana iz prosojnega vodljivega stekla ali označena z oznakami za hitro lokacijo.

3. Zaključki

Ta članek izvaja raziskave obstoječih težav predelanih kabin in inovativno predlaga strukturo, ki je integrirana z predelanimi kabinami, doseže pričakovane rezultate. Skozi raziskave so pridobljeni naslednji zaključki:

• Integrirana struktura nadomešča tradicionalna ohišja preklopnikov, število ohišij, ki jih je mogoče postaviti znotraj kabine, se poveča za 12-17%. Če se prilagodi položaj vrata kabine, se lahko poveča za 28-37%.

• "6-modulna" razporeditev metoda je uporabljena za razporeditev območja opreme znotraj strukture, kar izboljša stopnjo izkoriščenosti prostora znotraj strukture in omogoča lažje opazovanje in delo.

• Oblikovanje celotnega odprtega kanala za povezovanje kablov bistveno zmanjša delovni nalog in težavo vzdrževanja kablov.