Esquema de disseny d'estructura en rack per a equips combinats secundaris de cabina prefabricada en una subestació de 220kV

Actualment, la major part de l'equipament secundari en les noves subestacions intel·ligents es col·loca dins de cabines prefabricades situades a l'àrea de commutació. Un cop s'han fabricat els cossos de les cabines, els fabricants d'equipament secundari entren a les cabines per instal·lar i depurar, resultant en un procés de construcció bastant complex i pesant. Una subestació intel·ligent típica de 220 kV sol requerir l'establiment de dues cabines prefabricades: una per 220 kV i una altra per 110 kV. Ambdues cabines són de tipus II, amb dimensions de 6200mm×2800mm×3300mm. Una cabina de tipus II pot acomodar 19 quadres de comandament amb dimensions de 800mm×600mm×2260mm, el que porta a un baix índex d'utilització de l'espai dins de la cabina.

Per abordar els problemes més importants en el procés de construcció del model de cabina prefabricada per a subestacions intel·ligents, aquest article proposa l'adopció d'un model de cabina prefabricada de tipus estanteria. El disseny global de la cabina prefabricada es realitza des de diversos aspectes com l'optimització de l'estructura de la cabina, l'ordenació de l'equipament dins de la cabina i la traçada dels cables òptics i elèctrics, amb l'objectiu de reduir el període de construcció i millorar l'eficiència de l'utilització de l'espai.

1. Esquema d'Estructura d'Estanteria Nidificada en Nivells

En el disseny de l'estructura de tipus estanteria, la estructura portant de l'equipament secundari es considera com una part integral de l'estructura del cos de la cabina prefabricada. Sota el context general de l'estructura del cos de la cabina, es realitza un disseny jeràrquic de dalt a baix.

1.1 Estructura d'Instal·lació Nidificada

Al primer nivell, tenint en compte que el cos de la cabina prefabricada està fet de ferro laminat en calent i format per soldadura integral, l'instal·lació directa de components verticals rectangulars dins de la cabina prefabricada tindria un impacte significatiu en la precisió de la instal·lació de l'estanteria, el que no seria favorable per a la implementació del projecte. Per tant, en aquest esquema, durant el procés de fabricació de la cabina prefabricada, s'instal·la una estrutura bàsica de l'estanteria dins de la cabina, tal com es mostra a la Figura 1.

Figura 1 Esquema dels components d'instal·lació per a la base de l'estructura de l'estanteria

Aquests components bàsics d'instal·lació són fabricats mitjançant màquines CNC a través de processament de fulls metàl·lics, permetent un control precís de les dimensions i proporcionant una base sólida per a la instal·lació de les unitats d'estanteria. Atès el gran tamany dels components bàsics d'instal·lació, la instal·lació de la trama dins de la cabina es duu a terme simultàniament amb la fabricació del cos de la cabina prefabricada.

1.2 El Segon Nivell de l'Estructura d'Instal·lació Nidificada

Com a capa intermèdia per a la instal·lació de l'estanteria, aquest component d'instal·lació pot ser compartit pels mòduls funcionals nuclis de l'esquerra i la dreta. També serveix com a aïllament contra incendis per a l'equipament.

1.3 El Tercer Nivell de l'Estructura d'Instal·lació Nidificada

Sobre la unitat portant de l'estanteria, es instal·len dispositius de protecció per baia única, dispositius de mesurament i control, commutadors, borners, botons, etc. Aquests components s'interconnecten i s'ajusten com a mòdul independent, formant una unitat funcional d'estanteria autònoma, tal com es mostra a la Figura 2.

Figura 2 Esquema de la unitat funcional de l'estanteria

La producció, instal·lació i ajust de l'estanteria són processos paral·lels a la producció i instal·lació de la cabina en si, sense afectar els plànols de construcció mútuament. Això transforma completament el mode de producció anterior on les estructures de tipus quadre requereixen cablejat dins de la cabina, augmentant significativament l'eficiència del cablejat en les cabines prefabricades.

Després de la instal·lació de tot l'equipament, els diversos dispositius dins de l'estanteria es connecten a través de les canalitzacions de fil superior i inferior que travessen horitzontalment l'estanteria, permetent una interconnexió fluida de l'equipament dins de la cabina. Més endavant, les canalitzacions dins de l'estanteria formen una estructura en forma de graella, permetent la connexió de diversos dispositius entre estanteries mitjançant aquest sistema de cablejat en forma de graella.

Un cop s'ha completat tot el cablejat i l'ajust dels dispositius dins de l'estanteria, s'instal·len la coberta superior, les plaques laterals i les plaques frontals de l'estanteria, tal com es mostra a la Figura 3.

Figura 3 Dibuix d'efecte de la instal·lació completada de l'estanteria

L'equipament dins de l'estanteria de la cabina prefabricada està disposat de manera desplaçada. Aquest article pren com a exemple una unitat de protecció i control de mesura de 220 kV per il·lustrar la disposició de l'estructura d'equipament de l'estanteria de 220 kV.

2. Disseny de l'Esquema Estandarditzat per a la Disposició de l'Equipament dins de l'Estanteria de la Cabina Prefabricada

Tal com es mostra a la Figura 4, segons els requisits de configuració d'una subestació de 220 kV a l'àrea d'instal·lació de l'equipament, per a una baia única, és necessari configurar dos dispositius de protecció, un dispositiu de mesurament i control, dos botons i diversos borners. S'instalen canalitzacions verticals de fils a l'àrea de cablejat, i es configuren claus de bloqueig per evitar operacions accidentals.

Figura 4 Esquema de la disposició del dispositiu

3. Disseny de l'Esquema de Posicionament del Cable
3.1 Enrutament Separat de Cables Òptics i Elèctrics

Les dimensions de l'estanteria romanen 2260 (alçada) × 700 (amplada) × 600 (profunditat) mm. S'instala una canalització de fils d'uns 40 mm d'alçada sota cada capa d'equipament. Els cables òptics i elèctrics s'enruten separatament, i tots els cables s'ordenen de manera classificada i zonificada. Com es mostra a les Figures 5 i 6, els saltes de fibra òptica es disposen a l'esquerra del canal, mentre que els cables elèctrics es posicionen a la dreta. Els cables del mateix costat es grupen i se situen junts segons les posicions d'instal·lació dels dispositius.

Figura 5 Esquema de la disposició de la divisió de fibra òptica

Figura 6 Esquema de la disposició del cable

3.2 Instal·lació d'una Estanteria Centralitzada de Transferència

S'instala una estanteria centralitzada de transferència per a cables òptics prefabricats, d'700 mm d'amplada, dins de la cabina. S'utilitza per facilitar la connexió entre els cables òptics prefabricats i els cables patch. L'estanteria adopta un marc d'instal·lació de 40U, amb les caixes de transferència instal·lades dins del marc, deixant espai suficient per a la disposició dels cables òptics prefabricats de l'extrem frontal i els cables patch. Els cables òptics exteriors es converteixen en cables patch a través del gabinet de transferència. Aquests cables patch es transformen en saltes de fibra òptica mitjançant els quadres de distribució òptica dins de cada armari i es connecten a diversos dispositius, completant així el procés de connexió del cable òptic. S'ofereix una entrada/sortida per al canal de cables, connectada a la fossa de cables de la subestació, dins de la cabina.

4. Conclusions

• La cabina prefabricada adopta una estructura d'estanteria nidificada en nivells. La trama està compost per diverses unitats d'estanteria, permetent la fabricació simultània i independent de les cabines nidificades i el cos de la cabina, el que millora significativament l'eficiència de construcció.

• Els dispositius dins de l'estanteria estan zonificats funcionalment, estandarditzant la disposició de l'equipament dins de la cabina.

• Els cables òptics i elèctrics dins de la cabina prefabricada adopten un mètode de cablejat inferior. La part inferior de la cabina està ordenada en capes, i s'instalen caixes de canalització de fils sota els quadres de comandament, assolint la separació dels cables òptics i elèctrics.