Pangunahing disenyo ng rack-mounted na estruktura para sa prefabrikadong cabin-type secondary combined equipment sa 220kV substation

Sa kasalukuyan, ang karamihan sa mga pangalawang kagamitan sa mga bagong itinayong intelligent substation ay nakalagay sa loob ng mga prefabricated cabin na nasa switchgear area. Pagkatapos gumawa ng mga katawan ng cabin, pumapasok ang mga tagagawa ng secondary equipment para mag-install at i-debug, nagresulta sa isang masalimuot at mabigat na proseso ng konstruksyon. Ang tipikal na 220 kV intelligent substation karaniwang nangangailangan ng dalawang prefabricated cabin: isa para sa 220 kV at isa para sa 110 kV. Ang parehong cabin ay Type II, na may sukat na 6200mm×2800mm×3300mm. Ang isang Type II cabin ay maaaring i-accommodate 19 switchboards na may sukat na 800mm×600mm×2260mm, na nagresulta sa mababang rate ng paggamit ng espasyo sa loob ng cabin.

Upang tugunan ang mga malinaw na isyu sa proseso ng konstruksyon ng modelo ng prefabricated cabin para sa intelligent substations, inihahain ng papel na ito ang pag-adopt ng rack-type prefabricated cabin model. Ang pangkalahatang disenyo ng prefabricated cabin ay ginagawa mula sa aspeto ng pag-optimize ng estruktura ng cabin, pag-aarange ng kagamitan sa loob ng cabin, at pag-reroute ng optical at electrical cables, na may layunin na bawasan ang panahon ng konstruksyon at mapataas ang epektibidad ng paggamit ng espasyo.

1. Hierarchical Nested Rack Structure Scheme

Sa disenyo ng rack-type structure, ang load-bearing structure ng secondary equipment ay itinuturing bilang integral na bahagi ng struktura ng katawan ng prefabricated cabin. Sa pangkalahatang konteksto ng struktura ng katawan ng cabin, isinasagawa ang top-down hierarchical design.

1.1 Nested Installation Structure

Sa unang layer, habang iniisip na ang katawan ng prefabricated cabin ay gawa sa hot-rolled section steel at nabuo sa pamamagitan ng integral welding, ang direktang pag-install ng rectangular sheet-like vertical components sa loob ng prefabricated cabin ay may malaking epekto sa accuracy ng pag-install ng rack, na hindi makakabuti sa implementasyon ng proyekto. Kaya, sa eskuwelahan na ito, sa proseso ng paggawa ng prefabricated cabin, inilalagay ang basic frame ng rack structure sa loob ng cabin, tulad ng ipinapakita sa Figure 1.

Figure 1 Schematic diagram of the installation components for the rack-mounted structure foundation

Ang mga basic installation components na ito ay ginagawa ng CNC machines sa pamamagitan ng sheet metal processing, na nagbibigay ng mahusay na kontrol sa sukat at nagbibigay ng matibay na pundasyon para sa pag-install ng rack units. Dahil sa relatibong malaking sukat ng mga basic installation components, ang pag-install ng frame sa loob ng cabin ay isinasagawa kasabay ng paggawa ng katawan ng prefabricated cabin.

1.2 The Second Layer of the Nested Installation Structure

Bilang gitnang layer para sa pag-install ng rack, ang komponente ng pag-install na ito ay maaaring ibahagi ng core functional modules sa kaliwa at kanan. Ito din ay tumutulong sa fire isolation ng kagamitan.

1.3 The Third Layer of the Nested Installation Structure

Sa rack bearing unit, inilalagay ang mga single-bay protection devices, measurement and control devices, switches, terminal blocks, buttons, atbp. Ang mga komponente na ito ay iniiwire at i-debug bilang isang independent na module, na nagpapabuo ng isang self-contained rack functional unit, tulad ng ipinapakita sa Figure 2.

Figure 2 Schematic diagram of the rack functional unit

Ang produksyon, pag-install, at pag-debug ng rack ay parallel processes sa produksyon at pag-install ng cabin mismo, na walang epekto sa bawat isa. Ito ay lubos na nagbabago sa dating mode ng produksyon kung saan ang switchboard-type structures nangangailangan ng in-cabin wiring, na nagpapataas ng epektibidad ng wiring sa prefabricated cabins.

Pagkatapos ma-install ang lahat ng kagamitan, ang iba't ibang device sa rack ay konektado sa pamamagitan ng upper at lower wire troughs na horizontal na dumaan sa rack, na nagbibigay ng seamless interconnection ng in-cabin equipment. Bukod dito, ang wire troughs sa loob ng rack ay bumubuo ng grid-like structure, na nagbibigay-daan para ma-connect ang iba't ibang device sa pagitan ng mga rack sa pamamagitan ng grid-shaped wiring system.

Kapag natapos na ang lahat ng wiring at pag-debug ng kagamitan sa rack, inilalagay ang top cover, side cover plates, at front cover plates ng rack, tulad ng ipinapakita sa Figure 3.

Figure 3 Effect drawing of the completed rack installation

Ang kagamitan sa rack ng prefabricated cabin ay inaarange sa offset manner. Ang artikulo na ito ay gumagamit ng isang 220 kV line protection at measurement and control unit bilang halimbawa upang ipakita ang layout ng 220 kV rack equipment framework.

2. Design of the Standardized Scheme for Equipment Arrangement within the Rack of the Prefabricated Cabin

Tulad ng ipinapakita sa Figure 4, ayon sa configuration requirements ng 220 kV substation sa equipment installation area, para sa single bay, kinakailangan na i-configure ang dalawang protection devices, isang measurement and control device, dalawang buttons, at ilang terminal blocks. Ang vertical wire troughs ay inilalagay sa wiring area, at locking buckles ay inilalagay upang maiwasan ang accidental operations.

Figure 4 Schematic diagram of the device layout

3. Design of Cable Laying Scheme
3.1 Separate Routing of Optical and Electrical Cables

Ang sukat ng rack ay nananatiling 2260 (height) × 700 (width) × 600 (depth) mm. Isinasagawa ang isang wire trough na may taas na humigit-kumulang 40 mm sa ilalim ng bawat layer ng kagamitan. Ang optical at electrical cables ay binabalatan nang hiwalay, at lahat ng cables ay inilalagay nang classified at zoned manner. Tulad ng ipinapakita sa Figures 5 at 6, ang fiber optic jumpers ay inilalagay sa kaliwa, habang ang electrical cables ay nasa kanan. Ang mga cable sa parehong banda ay binabalatan at inilalagay nang magkasama ayon sa installation positions ng mga device.

Figure 5 Schematic diagram of optical cable split-fiber layout

Figure 6 Schematic diagram of cable layout

3.2 Installation of a Centralized Transfer Rack

Isinasagawa ang isang centralized transfer rack para sa prefabricated optical cables, na may lapad na 700 mm, sa loob ng cabin. Ginagamit ito upang mapabilis ang koneksyon sa pagitan ng prefabricated optical cables at patch cables. Ang rack ay gumagamit ng 40U installation framework, na may transfer boxes na inilalagay sa loob ng framework, na nagbibigay ng sapat na espasyo para sa layout ng front-end prefabricated optical cables at patch cables. Ang outdoor optical cables ay iniconvert sa patch cables sa pamamagitan ng transfer cabinet. Ang mga patch cables na ito ay iniconvert sa fiber optic jumpers sa pamamagitan ng optical distribution frames sa bawat cabinet at ikokonekta sa iba't ibang device, na nagtatapos sa proseso ng optical cable connection. Inilalagay ang inlet/outlet para sa cable channel, na konektado sa cable trench ng estasyon, sa loob ng cabin.

4. Conclusions

• Ang prefabricated cabin ay gumagamit ng hierarchical nested rack structure. Ang framework ay binubuo ng ilang rack units, na nagbibigay-daan sa nested cabinets at cabin body na ma-manufacture nang sabay-sabay at independente, na siyang nagpapataas ng epektibidad ng konstruksyon.

• Ang mga device sa rack ay functionally zoned, na nag-standardize ng arrangement ng kagamitan sa loob ng cabin.

• Ang optical at electrical cables sa loob ng prefabricated cabin ay gumagamit ng bottom-routing method. Ang ilalim ng cabin ay inilalagay nang layers, at inilalagay ang wire trough boxes sa ilalim ng switchboards, na nagreresulta sa separation ng optical at electrical cables.