การประยุกต์ใช้โครงสร้างรวมแบบสำเร็จรูปของอุปกรณ์รองในสถานีไฟฟ้าอัจฉริยะ

1. ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่ออัตราการใช้พื้นที่และการบำรุงรักษาของห้องควบคุมสำเร็จรูปสำหรับอุปกรณ์รอง
1.1 ระดับของการพัฒนาและการสมบูรณ์ของอุปกรณ์ป้องกันแบบต่อหน้า

อิทธิพลของอุปกรณ์ป้องกันแบบต่อหน้าต่อการใช้งานห้องควบคุมสำเร็จรูปมุ่งเน้นไปที่สามด้าน: การวางผังของตู้สวิตช์เกียร์, รูปแบบการรวมห้องควบคุมสำเร็จรูป, และปริมาณงานในการก่อสร้างบนไซต์ เมื่ออุปกรณ์ต่อหน้ายังไม่ได้รับการพัฒนาอย่างสมบูรณ์ จะใช้โครงสร้างตู้สวิตช์เกียร์แบบดั้งเดิม ตัวอย่างเช่น สถานี Qingzhu 220kV ใน Anhui ใช้โหมดแถวเดียวห้องเดียว และสถานี Weicheng 110kV ใน Hubei ใช้โหมดสองแถวสองห้อง ในสองโหมดนี้ จำนวนตู้สวิตช์เกียร์ที่สามารถวางไว้ภายในห้องจะน้อยกว่า

เพื่อเพิ่มอัตราการใช้พื้นที่ภายในห้อง โครงการต่อมาได้ทดลองใช้โหมดสองแถวห้องเดียว เช่น สถานี Dashi 220kV ใน Chongqing ใช้โหมดสองแถวห้องเดียว และสถานีแปลงไฟ Lingzhou ±800kV ใช้โหมดสองแถวห้องเดียวพร้อมขนาดห้องที่เพิ่มขึ้น ข้อมูลเกี่ยวกับขนาดห้องและปริมาณงานก่อสร้างบนไซต์ของโครงการทั้งสี่นี้ถูกสรุปดังนี้

โหมดสองแถวห้องเดียวสามารถรองรับตู้สวิตช์เกียร์ได้มากเป็นสองเท่าเมื่อเทียบกับโหมดแถวเดียวห้องเดียวและโหมดสองแถวสองห้อง นอกจากนี้ยังมีข้อดีอื่น ๆ เช่น ไม่จำเป็นต้องต่อเชื่อมบนไซต์ ไม่ต้องต่อสายภายในห้อง และต้นทุนห้องต่ำ อย่างไรก็ตาม ในโหมดสองแถวห้องเดียว การบำรุงรักษาอุปกรณ์สามารถทำได้โดยเปิดประตูที่ฝาผนังข้างห้องหรือเพิ่มขนาดห้อง การบำรุงรักษานอกห้องไม่สามารถตอบสนองความต้องการในการบำรุงรักษาตลอดเวลาได้ การเพิ่มขนาดห้องไม่เพียงแต่เพิ่มค่าขนส่งเท่านั้น แต่ยังมีความต้องการสูงต่อความสะดวกในการเดินทางบนถนน

1.2 ขนาดของตู้สวิตช์เกียร์

ปัจจุบัน ขนาดของตู้สวิตช์เกียร์ภายในห้องรวมถึง 800×600×2260, 600×600×2260, 600×900×2260 ฯลฯ เมื่อวางตู้สวิตช์เกียร์ในห้องควบคุมสำเร็จรูปที่มีขนาดเท่ากัน การลดขนาดของตู้สวิตช์เกียร์สามารถเพิ่มจำนวนตู้ที่สามารถวางได้

1.3 วิธีการวางเคเบิลภายในห้อง

ภายในห้องควบคุมอุปกรณ์รองต้องวางเคเบิลต่าง ๆ เช่น เคเบิลไฟฟ้า เคเบิลแสง และเคเบิลแพทช์ มีแผนการวางเคเบิลภายในห้องสามแผนหลัก: ติดตั้งแร็คเคเบิลบนยอดห้อง ติดตั้งแร็คเคเบิลที่ใต้ห้อง และรวมทั้งสองวิธี ทั้งสามวิธีนี้ใช้โครงสร้างตู้สวิตช์เกียร์ภายในห้อง และงานวางเคเบิลต้องดำเนินการหลังจากตู้สวิตช์เกียร์เข้าที่แล้ว

นอกจากนี้ เคเบิลถูกแทรกระหว่างโครงสร้างห้องและตู้สวิตช์เกียร์ ซึ่งทำให้เกิดความไม่สะดวกในการบำรุงรักษาเคเบิลในภายหลัง แผนการที่ใช้กันมากคือการติดตั้งชั้นเคเบิลที่ใต้ห้อง ต้องยกพื้นป้องกันสถิตก่อน แล้วจึงทำงานในพื้นที่แคบ ทำให้มีปริมาณงานมากและระยะเวลาการก่อสร้างยาวนาน

1.4 เทอร์มินอลและการขยายและปรับปรุงตู้สวิตช์เกียร์ในระยะยาว

งานขยายและปรับปรุงภายในห้องควบคุมอุปกรณ์รองในระยะยาวมักใช้วิธีการเพิ่มตู้สวิตช์เกียร์ใหม่แล้วต่อสายเคเบิล หรือวางตู้ว่างไว้ล่วงหน้าและติดตั้งอุปกรณ์ภายในตู้ในช่วงการปรับปรุง วิธีแรกมีความหนักหน่วงสูง ส่วนวิธีหลังจำกัดโดยพื้นที่ภายในห้องที่แคบ ทำให้ระยะเวลาการปรับปรุงยาวนาน

จากการวิเคราะห์ในส่วน 1.1-1.4 ปัจจัยที่ส่งผลต่ออัตราการใช้พื้นที่และการบำรุงรักษาภายในห้องควบคุมอุปกรณ์รองมุ่งเน้นที่รูปแบบโครงสร้างของอุปกรณ์ต่อหน้าและตู้สวิตช์เกียร์ ทั้งนี้ อุปกรณ์ต่อหน้าได้รับการพัฒนาและแพร่หลายอย่างค่อยเป็นค่อยไป ควรทำการวิจัยเพื่อปรับปรุงรูปแบบโครงสร้างของตู้สวิตช์เกียร์ นอกจากนี้ ยังต้องทำการวิจัยเรื่องความสะดวกในการบำรุงรักษาอุปกรณ์ภายในห้อง เพื่อให้การบำรุงรักษาเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพและรวดเร็ว

2. วิจัยเกี่ยวกับการวางโครงสร้างแบบรวมของอุปกรณ์รอง

เพื่อแก้ไขปัญหาดังกล่าว ได้เสนอแผนการปรับปรุงตู้สวิตช์เกียร์ที่อาศัยการวางโครงสร้างแบบรวม เพื่อแก้ไขปัญหาอัตราการใช้พื้นที่ภายในห้องที่ต่ำและปัญหาในการติดตั้งตู้สวิตช์เกียร์เข้าห้อง ได้ทำการวิจัยและออกแบบแผนการวางเคเบิลแบบเปิด เพื่อแก้ไขปัญหาการติดตั้งและบำรุงรักษาเคเบิลแสงและไฟฟ้า

2.1 ขนาดโครงสร้างแบบรวมของอุปกรณ์รอง

โดยใช้ห้องประเภท III เป็นตัวอย่าง ขนาดภายนอกคือ 12200×2800×3133 และพื้นป้องกันสถิตมีความหนา 250 มม.

2.1.1 ความสูงโครงสร้าง

ความสูงภายในห้องสุทธิคือ 2670 มม. ตามการแบ่งโซนการทำงาน ความสูงภายในห้องแบ่งออกเป็นสามส่วนจากล่างขึ้นบน: ความสูงของพื้นเคลื่อนที่ป้องกันสถิต, ความสูงของโครงสร้างแบบรวม, และความสูงของส่วนประกอบติดตั้งเสริม หลังจากลบความสูงของพื้นเคลื่อนที่ป้องกันสถิต ความสูงที่เหลือคือ 2420 มม. โดยอ้างอิงจากความสูงของตู้สวิตช์เกียร์แบบดั้งเดิม ความสูงของโครงสร้างแบบรวมถูกกำหนดเป็น 2300 มม. และความสูงของส่วนประกอบติดตั้งเสริมคือ 120 มม.

2.1.2 ความกว้างโครงสร้าง

ในตู้สวิตช์เกียร์แบบต่อหน้าแบบดั้งเดิม เทอร์มินอลของอุปกรณ์ถูกจัดเรียงแนวนอนและติดตั้งที่ฐานของตู้ ซึ่งจำกัดจำนวนการติดตั้ง เพื่อให้ง่ายต่อการบำรุงรักษาอุปกรณ์ในภายหลังและลดระยะทางการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์และเทอร์มินอล เทอร์มินอลถูกจัดเรียงแนวตั้งทางขวาของอุปกรณ์

2.1.3 ความลึกโครงสร้าง

เพื่อให้ตรงตามความต้องการในการติดตั้งความลึกของอุปกรณ์จากผู้ผลิตต่าง ๆ ความลึกของหน่วยโครงสร้างถูกออกแบบโดยอ้างอิงจากความลึกของแผงสวิตช์แบบดั้งเดิม ซึ่งคือ 600 มม. ขณะเดียวกัน ด้วยการลดความลึกหลังจากยกเลิกประตูตู้และดำเนินมาตรการป้องกันการผิดพลาดที่จำเป็น ความลึกของหน่วยโครงสร้างคือ 550 มม.

2.1.4 สรุป

จากการวิเคราะห์ดังกล่าว ขนาดของหน่วยโครงสร้างเดียวภายในห้องควบคุมสำเร็จรูปคือ 2300×700×550 หลังจากใช้โครงสร้างขนาดนี้ การวางผังของตู้สวิตช์เกียร์ภายในห้องสามารถใช้พื้นที่ได้มากที่สุด

2.2 การวางอุปกรณ์รองภายในโครงสร้างแบบรวม
2.2.1 แผนการแบ่งโซนโมดูลาร์ของหน่วยโครงสร้าง

ภายในหน่วยโครงสร้าง โดยอ้างอิงจากการติดตั้งอุปกรณ์ตู้สวิตช์เกียร์ที่มีอยู่ แบ่งออกเป็นสามส่วนจากบนลงล่าง: พื้นที่ติดตั้งสวิตช์อากาศ, พื้นที่ติดตั้งอุปกรณ์, และพื้นที่ติดตั้งอุปกรณ์เสริม ทั้งนี้ พื้นที่ติดตั้งอุปกรณ์แบ่งออกเป็นพื้นที่ติดตั้งอุปกรณ์และพื้นที่บำรุงรักษาอุปกรณ์จากซ้ายไปขวา

2.2.2 การออกแบบความสูงของพื้นที่ติดตั้งอุปกรณ์

เพื่อเพิ่มจำนวนอุปกรณ์ที่ติดตั้งภายในโครงสร้างเดียว ก่อนอื่น นับความสูงของอุปกรณ์ที่จะติดตั้งภายในโครงสร้าง อุปกรณ์ป้องกันมีความสูง 4U หรือ 6U และสวิตช์และแร็คพันสายเคเบิลมีความสูง 1U ส่วนใหญ่ ตัวอย่างเช่น การติดตั้งสวิตช์ 2 ตัวในช่วงเหนือ 220kV ความสูง 4U สามารถตอบสนองความต้องการในการติดตั้งสวิตช์ 2 ตัวและแร็คพันสายเคเบิล 1 ตัว

จำนวนแผ่นกดแข็งและปุ่มของอุปกรณ์อัจฉริยะถูกกำหนดเป็น 2 แผ่นกดแข็งและปุ่มรีเซ็ต 1 ตัวสำหรับอุปกรณ์ป้องกัน และ 3 แผ่นกดแข็งและปุ่มรีเซ็ต 1 ตัวสำหรับอุปกรณ์วัดและควบคุม แผงติดตั้ง 4U สามารถจัดเรียงได้สูงสุด 2 แถว ด้วย 9 แผ่นกดแข็งหรือปุ่มในแต่ละแถว ดังนั้น แผง 4U สามารถตอบสนองความต้องการในการติดตั้งอุปกรณ์ป้องกัน 6 ตัวหรืออุปกรณ์วัดและควบคุม 4 ตัว

2.3 วิจัยเกี่ยวกับการออกแบบความสะดวกในการบำรุงรักษาของโครงสร้างแบบรวม
2.3.1 การออกแบบตามหลักสรีรศาสตร์ของหน่วยโครงสร้าง

ตามการวิเคราะห์มุมมองของพนักงานบำรุงรักษาในท่ายืน จุดมองของคนอยู่ประมาณ 1.5-1.6 เมตร และมุมมองที่ดีที่สุดอยู่ในช่วง 10° ข้างบนและข้างล่างจุดมองแนวนอน คือ ความสูงการติดตั้งอุปกรณ์อยู่ระหว่าง 1215-1920 มม. และความสูงคือ 700 มม. ตามความสูงที่ต้องการและข้อมูลการวิเคราะห์ เมื่อใช้วิธีการจัดเรียง "6 โมดูล" สามารถได้ประสบการณ์การทำงานที่ดีที่สุด

แผนการช่องทางบำรุงรักษาระบบเปิดประกอบด้วยสามส่วน: ภายในหน่วยโครงสร้าง, พื้นที่ระหว่างหน่วยโครงสร้างในแถวเดียวกัน, และช่องทางวางสายภายในห้อง

• ช่องทางบำรุงรักษาระบบเปิดภายในหน่วยโครงสร้าง ตั้งพื้นที่บำรุงรักษาอุปกรณ์ที่มีความสูงเท่ากันทางขวาของพื้นที่ติดตั้งอุปกรณ์เพื่าวางแถบเทอร์มินอล ใช้วิธีการวางสายเคเบิลแยกแสงและไฟฟ้า ติดตั้งสายแพทช์และสายสื่อสารแนวตั้งทางซ้าย และติดตั้งสายไฟฟ้าแนวตั้งทางขวา

• ช่องทางบำรุงรักษาระบบเปิดระหว่างหน่วยโครงสร้างในแถวเดียวกัน ใช้โครงสร้างเสา "7"-รูป เพื่อให้เสาของหน่วยโครงสร้างในแถวเดียวกันสามารถสร้างช่องทางวางสายเคเบิลที่ต่อเนื่องและเปิดได้ ย้ายช่องทางวางสายเคเบิลแสงและไฟฟ้าในแถวเดียวกันจากใต้พื้นป้องกันสถิตขึ้นไปบนพื้นป้องกันสถิต

• ช่องทางคลอสโอเวอร์สายเคเบิลภายในห้อง (ระหว่างสองแถวของหน่วยโครงสร้าง) ตั้งแร็คสายเคเบิลเล็กน้อยใต้พื้นป้องกันสถิตระหว่างสองแถวของโครงสร้าง เมื่อดำเนินการบำรุงรักษาสายเคเบิลระหว่างสองแถว ต้องยกพื้นป้องกันสถิตเฉพาะบางส่วนในแนวกว้างของห้อง และพนักงานสามารถยืนบนพื้นป้องกันสถิตอื่น ๆ เพื่อดำเนินการบำรุงรักษาสายเคเบิลในชั้นกลาง นอกจากนี้ พื้นป้องกันสถิตด้านบนของช่องทางวางสายเคเบิลสามารถทำด้วยกระจกนำไฟฟ้าโปร่งใสหรือทำเครื่องหมายเพื่อให้สามารถระบุตำแหน่งได้อย่างรวดเร็ว

3. สรุป

บทความนี้ทำการวิจัยเกี่ยวกับปัญหาของผลิตภัณฑ์ห้องควบคุมสำเร็จรูปและนำเสนอโครงสร้างที่รวมกับห้องควบคุมสำเร็จรูปอย่างสร้างสรรค์ ได้ผลลัพธ์ตามที่คาดหวัง จากการวิจัย ได้สรุปดังนี้:

• โครงสร้างแบบรวมแทนที่ตู้สวิตช์เกียร์แบบดั้งเดิม จำนวนตู้ที่สามารถวางภายในห้องเพิ่มขึ้น 12-17% หากปรับตำแหน่งประตูห้อง สามารถเพิ่มขึ้นได้ 28-37%

• ใช้วิธีการจัดเรียง "6 โมดูล" สำหรับการวางผังพื้นที่ติดตั้งอุปกรณ์ภายในโครงสร้าง ทำให้เพิ่มอัตราการใช้พื้นที่ภายในโครงสร้างและอำนวยความสะดวกในการสังเกตและปฏิบัติงาน

• การออกแบบช่องทางวางสายเคเบิลแบบเปิดทั้งหมดลดปริมาณงานและความยากลำบากในการปฏิบัติงานและบำรุงรักษาสายเคเบิลได้มาก