Tillämpning av den integrerade strukturella layouten för förfabrikerade hytttyps sekundära utrustning i smarta understationer

1. Huvudfaktorer som påverkar utnyttjandegraden och underhållskonveniens för förmonterade kabiner för sekundärutrustning
1.1 Utvecklingsgrad och fulländning av skyddsväxlar med framledning

Påverkan av skyddsväxlar med framledning på användningen av förmonterade kabiner fokuserar huvudsakligen på tre aspekter: layout av växelkabinetter, form av kabinens kombination i den förmonterade kabinen och arbetsbelastningen vid platskonstruktion. När utvecklingen av enheter med framledning inte är fulländad antas traditionell struktur för växelkabinetter. Till exempel använder 220kV Qingzhu-stationen i Anhui en enskild kabin med en rad, och 110kV Weicheng-stationen i Hubei använder en dubbel kabin med två rader. I dessa två lägen är antalet växelkabinetter som kan placeras inuti kabinen relativt litet.

För att förbättra utnyttjandegraden inuti kabinen har efterföljande projekt också försökt med en enskild kabin med två rader. Till exempel använder 220kV Dashi-stationen i Chongqing en enskild kabin med två rader, och ±800kV Lingzhou-omvandlingsstationen använder en enskild kabin med två rader med ökade kabinmått. Information om kabinmått och platskonstruktionsvolym för dessa fyra projekt sammanfattas statistiskt nedan.

Enskild kabin med två rader kan rymma nästan dubbelt så många växelkabinetter som en enskild kabin med en rad och en dubbel kabin med två rader. Dessutom har den fördelar som ingen behov av platsmontage, ingen behov av kabelförläggning inuti kabinen och låg kabinpris. Men i modellen med en enskild kabin med två rader kan underhåll endast utföras genom att öppna dörren på sidoväggen av kabinen eller öka storleken på kabinen. Underhåll utanför kabinen uppfyller inte kraven på allvädersunderhåll; att öka kabinstorleken ökar inte bara transportkostnaderna utan ställer också högre krav på vägbarheten.

1.2 Mått på växelkabinetter

Nuvarande mått på växelkabinetter inuti kabinen inkluderar 800×600×2260, 600×600×2260, 600×900×2260, etc. Vid placering av växelkabinetter i förmonterade kabiner av samma specifikation kan minskning av växelkabinettens storlek effektivt öka antalet kabinetter som kan placeras.

1.3 Kabelförläggning inuti kabinen

Inuti sekundärutrustningskabinen behöver olika typer av kablar, som strömkablar, fiberkablar och patchkablar, läggas. Det finns huvudsakligen tre kabelförläggningsmetoder inuti kabinen: placera en kabelförläggningsställning ovanpå kabinen, placera en kabelförläggningsställning nere i kabinen, och kombinera de båda. I alla tre metoderna används växelkabinettstruktur inuti kabinen, och kabelförläggningen måste göras efter att växelkabinetterna är på plats.

Dessutom är kablar placerade mellan kabinens strukturer och växelkabinetter, vilket skapar oförutsedda hinder för senare kablunderhåll. Den vanligare metoden att placera en kabellager under kabinen kräver att statiskt belägg under kabinen först lyfts, och sedan kan operationer utföras i ett trångt utrymme. Detta leder till en stor arbetsbelastning och lång konstruktionsperiod.

1.4 Terminal och långsiktig expansion och ombyggnad av växelkabinetter

Långsiktig expansion och ombyggnad inuti sekundärutrustningskabinen antar huvudsakligen lösningen att senare lägga till nya växelkabinetter och sedan ansluta kablar, eller att i förväg placera tomma kabinetter och utföra installation och kablage av utrustningen inuti kabinetterna under ombyggnadsperioden. Den första lösningen innebär hög arbetsintensitet, och den andra begränsas av det trånga utrymmet inuti kabinen, vilket resulterar i en lång ombyggnadsperiod.

Som kan ses från analysen i punkterna 1.1-1.4, fokuserar de faktorer som påverkar utnyttjandegraden och underhållskonveniens inuti sekundärutrustningskabinen huvudsakligen på strukturella former för enheter med framledning och växelkabinetter. Eftersom enheter med framledning gradvis har mognat och blivit populära bör optimeringsforskning utföras på växelkabinettstrukturerna. Dessutom krävs forskning om underhållskonveniens för utrustningen inuti kabinen för att uppnå effektiv och snabb drift och underhåll.

2. Forskning om integrerad strukturell layout för sekundärutrustning

Med tanke på ovanstående problem har en optimerad lösning för växelkabinetter baserad på en integrerad strukturell layout föreslagits för att lösa problemen med låg utnyttjandegrad inuti kabinen och svårigheter att installera växelkabinetter i kabinen. En forskning och design av en öppen kabelförläggningslösning har föreslagits för att lösa problemet med svår installation och underhåll av fiber- och strömkablar.

2.1 Integrerade strukturella mått för sekundärutrustning

Med typ III-kabin som exempel, dess externa mått är 12200×2800×3133, och statiskt belägg är 250mm tjockt.

2.1.1 Strukturell höjd

Nettohöjden inuti kabinen är 2670mm. Enligt funktionszonering delas höjden inuti kabinen i tre delar från botten till topp: höjden av statiskt belägg, höjden av den integrerade strukturen, och höjden av bifogade installationskomponenter. Efter borttagning av statiskt beläggs höjd återstår 2420mm. Med referens till höjden av traditionella växelkabinetter allokeras höjden av den integrerade strukturen till 2300mm, och höjden av bifogade komponenter är 120mm.

2.1.2 Strukturell bredd

I traditionella växelkabinetter med framledning är enhetsterminalerna horisontellt arrangerade och installerade nere i kabinetten, och antalet installationer är begränsat. För att underlätta efterföljande drift och underhåll samt förkorta sambandsvägen mellan enheten och terminalerna är terminalerna vertikalt arrangerade på höger sida av enheten.

2.1.3 Strukturell djup

För att möta installationens djupkrav för utrustning från olika tillverkare är djupet av strukturenheterna utformade med referens till djupet av traditionella växelbrädor, vilket är 600mm. Samtidigt, med hänsyn till att djupet minskas efter borttagning av kabinettdörr och genomförande av nödvändiga felhandlingspreventiva åtgärder, är djupet av strukturenheterna 550mm.

2.1.4 Sammanfattning

Genom ovanstående analys är måtten på en enskild strukturenhet inuti den förmonterade kabinen 2300×700×550. Genom att använda denna storleksstruktur kan layouten av växelkabinetter inuti kabinen nå maximal utnyttjandegrad.

2.2 Layout av sekundärutrustning inuti den integrerade strukturen
2.2.1 Modulär zoneringsschema för strukturenheten

Inuti strukturenheten, med referens till den befintliga installationsmetoden för växelkabinetteutrustning, delas den upp i tre delar från topp till botten: luftbrytarinstallationsområdet, utrustningsinstallationsområdet, och tillbehörsinstallationsområdet. Av dessa är utrustningsinstallationsområdet indelat i enhetsinstallationsområde och enhetsunderhållsområde från vänster till höger.

2.2.2 Höjdutformning av utrustningsinstallationsområdet

För att öka antalet utrustningar som installeras inuti en enskild struktur, räknas först höjderna av utrustningarna som ska installeras inuti strukturen. Skyddsutrustningen är 4U eller 6U hög, och växlar och kabelförvaltningsställningar är oftast 1U höga. Att ta installation av 2 växlar i intervallet över 220kV spänningsnivå som exempel, kan en höjd på 4U uppfylla installationskraven för 2 växlar och 1 kabelförvaltningsställning.

Antalet hårdtryckplattor och knappar för intelligenta enheter är konfigurerade som 2 hårdtryckplattor och 1 återställningsknapp för skyddsutrustningen, och 3 hårdtryckplattor och 1 återställningsknapp för mät- och kontrollutrustningen. 4U-installationspanelen kan ordna högst 2 rader, med 9 hårdtryckplattor eller knappar i varje rad. Därför kan 4U-panelen uppfylla installationskraven för 6 skyddsutrustningar eller 4 mät- och kontrollutrustningar.

2.3 Forskning om design av drift- och underhållskonveniens för den integrerade strukturen
2.3.1 Ergonomisk design av strukturenheten

Enligt analysen av servicepersonals synfält i stående position är en persons synpunkt ungefär mellan 1,5-1,6m, och det bästa synfältet ligger inom 10° ovan och under den horisontella synpunkten, dvs. installationshöjden för enheten ligger mellan 1215-1920mm, och höjden är 700mm. Baserat på ovanstående höjdskrav och kombinerat med analysdata, ger "6-modul" enhetsarrangemangsmetod den bästa användarupplevelsen.

Öppet underhållskanal-schema inkluderar tre delar: inuti strukturenheten, området mellan strukturenheter i samma rad, och kabelförläggningskanal inuti kabinen.

• Öppet underhållskanal inuti strukturenheten. Ett enhetsunderhållsområde med samma höjd är inställt på höger sida av enhetsinstallationsområdet för att placera terminalremsan. Ett optiskt och elektriskt separerat kabelförläggningsschema används, med patchkablar och kommunikationskablar vertikalt installerade på vänster sida och strömkablar vertikalt installerade på höger sida.

• Öppet underhållskanal mellan strukturenheter i samma rad. Använd "7"-formad pelarkonstruktion så att pelarna av strukturenheter i samma rad kan forma en kontinuerlig och öppen kabelförläggningskanal. Flytta kabelförläggningskanalen för samma rad under statiskt belägg till ovanför statiskt belägg.

• Kabelkorsningskanal inuti kabinen (mellan två rader av strukturenheter). Ett fåtal kabelförläggningsställningar är inställda under statiskt belägg mellan de två raderna av strukturer. Vid utförande av kablunderhåll mellan de två raderna behöver endast ett fåtal statiska belägg i kabinens breddriktning lyftas, och personal kan stå på andra statiska belägg för att utföra underhåll på kablar i mellanrummet. Dessutom kan statiskt belägg över kabelförläggningskanalen vara gjort av transparent ledande glas eller märkas med tecken för snabb positionering.

3. Slutsatser

Denna artikel utför forskning på existerande problem med förmonterade kabinprodukter och föreslår innovativt en struktur som är integrerad med den förmonterade kabinen, vilket ger de förväntade resultaten. Genom forskning erhålls följande slutsatser:

• Den integrerade strukturen ersätter traditionella växelkabinetter, och antalet kabinetter som kan placeras inuti kabinen ökar med 12-17%. Om positionen av kabinens dörr justeras, kan det öka med 28-37%.

• "6-modul" arrangemangsmetod används för layout av utrustningsområdet inuti strukturen, vilket förbättrar utnyttjandegraden inuti strukturen och underlättar observation och drift.

• Designen av hela vägens öppna kabelförläggningskanal reducerar betydligt arbetsbelastningen och svårigheten av kabeldrift och underhåll.