Návrh schématu příhradové konstrukce pro předválcovanou kabinkovou sekundární kombinovanou výzbroj v 220kV podstanici

V současné době je většina sekundárního zařízení v nově postavených inteligentních elektrárnách umístěna v předvýrobených kabinách nacházejících se v oblasti spínacího zařízení. Po výrobě těl kabin vstupují výrobci sekundárního zařízení do kabin pro instalaci a ladění, což vede k poměrně komplikovanému a náročnému stavebnímu procesu. Typická inteligentní elektrárna o napětí 220 kV obvykle vyžaduje nastavení dvou předvýrobených kabin: jedna pro 220 kV a druhá pro 110 kV. Oba typy kabin jsou typu II s rozměry 6200mm×2800mm×3300mm. Kabina typu II může ubytovat 19 rozvoden s rozměry 800mm×600mm×2260mm, což vede k nízké využití prostoru uvnitř kabiny.

Pro řešení závažných problémů ve stavebním procesu modelu předvýrobených kabin pro inteligentní elektrárny tento článek navrhuje použití modelu předvýrobené kabiny typu rack. Celkový design předvýrobené kabiny je proveden z hlediska optimalizace struktury kabiny, uspořádání zařízení uvnitř kabiny a trasy optických a elektrických kabelů, s cílem snížit stavební období a zlepšit efektivitu využití prostoru.

1. Schéma hierarchicky vnější struktury racku

V návrhu struktury typu rack je nosná struktura sekundárního zařízení považována za integální součást struktury těla předvýrobené kabiny. V rámci celkového kontextu struktury těla kabiny je implementován top-down hierarchický design.

1.1 Vnořená instalace struktury

Na první úrovni, s ohledem na to, že tělo předvýrobené kabiny je vyrobeno z teple taženého profilového ocelového materiálu a je sestaveno integálním svařováním, by přímá instalace obdélných plechových vertikálních komponent uvnitř předvýrobené kabiny měla významný dopad na instalacní přesnost racku, což není výhodné pro realizaci projektu. Proto v tomto schématu během výrobního procesu předvýrobené kabiny je uvnitř kabiny nainstalován základní rámový kostru racku, jak je znázorněno na obrázku 1.

Obrázek 1 Schéma montážních komponent pro základnu struktury racku

Tyto základní montážní komponenty jsou vyrobeny CNC stroji pomocí plechového zpracování, umožňují přesnou kontrolu rozměrů a poskytují pevnou základnu pro instalaci rackových jednotek. S ohledem na relativně velké rozměry základních montážních komponent je instalace rámu uvnitř kabiny prováděna současně s výrobou těla předvýrobené kabiny.

1.2 Druhá vrstva vnořené instalace struktury

Jako střední vrstva pro instalaci racku mohou tyto montážní komponenty být sdíleny jádrem funkčních modulů na levé i pravé straně. Slouží také k izolaci zařízení proti požáru.

1.3 Třetí vrstva vnořené instalace struktury

Na nosném prvku racku jsou nainstalovány jednobayové ochranné zařízení, měřicí a řídící zařízení, přepínače, terminálové bloky, tlačítka atd. Tyto komponenty jsou spojeny a laděny jako samostatný modul, tvoří samostatnou funkční jednotku racku, jak je znázorněno na obrázku 2.

Obrázek 2 Schéma funkční jednotky racku

Výroba, instalace a ladění racku jsou paralelní procesy výrobě a instalaci samotné kabiny, aniž by se navzájem ovlivňovaly. Toto zcela transformuje předchozí výrobní režim, kdy struktury typu rozvodnice vyžadovaly vnitřní vedení, což významně zvyšuje efektivitu vedení v předvýrobených kabinách.

Po instalaci všech zařízení jsou různá zařízení uvnitř racku propojena horizontálně vedoucími kabelovými kanály, které umožňují bezproblémové propojení zařízení uvnitř kabiny. Kromě toho kabelové kanály uvnitř racku tvoří síťovitou strukturu, která umožňuje propojení různých zařízení mezi racky prostřednictvím této síťovité kabelové soustavy.

Jakmile je dokončeno všechno vedení a ladění zařízení uvnitř racku, jsou nainstalovány horní víko, boční panely a přední panely racku, jak je znázorněno na obrázku 3.

Obrázek 3 Efektový nákres dokončené instalace racku

Zařízení uvnitř racku předvýrobené kabiny jsou uspořádána v odstupu. Tento článek bere za příklad ochranné a měřicí a řídící jednotky linky 220 kV, aby ilustroval rozvržení 220 kV rackového zařízení.

2. Návrh standardizovaného schématu uspořádání zařízení uvnitř racku předvýrobené kabiny

Jak je znázorněno na obrázku 4, podle požadavků konfigurace 220 kV elektrárny v oblasti instalace zařízení je pro jeden bay nutné nakonfigurovat dva ochranné přístroje, jeden měřicí a řídící přístroj, dva tlačítka a několik terminálových bloků. V oblasti vedení jsou nainstalovány vertikální kabelové kanály a jsou konfigurovány uzamykací kliky, aby se zabránilo nechtěným operacím.

Obrázek 4 Schéma uspořádání zařízení

3. Návrh schématu vedení kabelů
3.1 Oddělené vedení optických a elektrických kabelů

Rozměry racku zůstávají 2260 (výška) × 700 (šířka) × 600 (hloubka) mm. Pod každou vrstvou zařízení je nainstalován kabelový kanál s výškou přibližně 40 mm. Optické a elektrické kabely jsou vedeny odděleně a všechny kabely jsou vedeny klasifikovaně a zónovitě. Jak je znázorněno na obrázcích 5 a 6, optické skoky jsou umístěny na levé straně kanálu, zatímco elektrické kabely jsou umístěny na pravé straně. Kabely na stejné straně jsou svazány a umístěny společně podle instalacních pozic zařízení.

Obrázek 5 Schéma rozdělení optických kabelů

Obrázek 6 Schéma vedení kabelů

3.2 Instalace centralizované převodní stanice

Uvnitř kabiny je nainstalována centralizovaná převodní stanice pro předvýrobené optické kabely šířkou 700 mm. Používá se k usnadnění spojení mezi předvýrobenými optickými kabely a patch kabely. Stanice používá 40U instalační rám, s převodními krabičkami nainstalovanými uvnitř rámce, což poskytuje dostatek prostoru pro rozvržení předních předvýrobených optických kabelů a patch kabelů. Venkovní optické kabely jsou převedeny na patch kabely prostřednictvím převodní skříně. Tyto patch kabely jsou pak transformovány na optické skoky prostřednictvím optických distribučních rámců v každé skříni a připojeny k různým zařízením, což dokončuje proces spojení optických kabelů. Uvnitř kabiny je poskytnut vstup/výstup pro kabelový kanál, který je spojen s kabelovým příkopem elektrárny.

4. Závěry

• Předvýrobená kabina používá hierarchicky vnější strukturu racku. Rámec je složen z několika rackových jednotek, což umožňuje současné a nezávislé výrobu vnořených kabin a těla kabiny, což významně zlepšuje efektivitu výstavby.

• Zařízení uvnitř racku jsou funkčně zónována, což standardizuje uspořádání zařízení uvnitř kabiny.

• Optické a elektrické kabely uvnitř předvýrobené kabiny používají metodu vedení shora. Spodní část kabiny je uspořádána v vrstvách a pod rozvody jsou nainstalovány kabelové kanály, což umožňuje oddělení optických a elektrických kabelů.