Esquema de deseño da estrutura en rack para equipos combinados secundarios tipo cabina prefabricada en subestación de 220kV

Actualmente, a maioría do equipo secundario nas novas subestacións intelixentes está situado dentro de cabinas prefabricadas localizadas na área de conmutadores. Despois de fabricar os corpos das cabinas, os fabricantes de equipo secundario entran nas cabinas para a instalación e depuración, resultando nun proceso de construción bastante complexo e pesado. Unha subestación intelixente típica de 220 kV xeralmente require a configuración de dúas cabinas prefabricadas: unha para 220 kV e outra para 110 kV. Ambas as cabinas son do tipo II, cunhas dimensións de 6200mm×2800mm×3300mm. Unha cabina do tipo II pode acoitar 19 painéis de conmutación cunhas dimensións de 800mm×600mm×2260mm, o que leva a unha baixa taxa de utilización do espazo dentro da cabina.

Para abordar os problemas destacados no proceso de construción do modelo de cabina prefabricada para subestacións intelixentes, este artigo propón a adopción dun modelo de cabina prefabricada de tipo estante. O deseño global da cabina prefabricada realiza-se desde aspectos como a optimización da estrutura da cabina, a disposición do equipo dentro da cabina e a roteirización dos cables ópticos e eléctricos, co obxectivo de reducir o período de construción e mellorar a eficiencia de utilización do espazo.

1. Esquema de Estructura de Estante Anidada Hierárquica

No deseño da estrutura de tipo estante, a estrutura portadora do equipo secundario considera-se como parte integrante da estrutura do corpo da cabina prefabricada. No contexto xeral da estrutura do corpo da cabina, implementase un deseño jerárquico de arriba a abaixo.

1.1 Estructura de Instalación Anidada

Na primeira capa, tendo en conta que o corpo da cabina prefabricada está feito de acero laminado en caliente e formado por soldadura integral, a instalación directa de compoñentes verticais rectangulares de chapa dentro da cabina prefabricada tería un impacto significativo na precisión da instalación do estante, o que non é favorable para a implementación do proxecto. Polo tanto, neste esquema, durante o proceso de fabricación da cabina prefabricada, instálase unha estrutura básica do estante dentro da cabina, como se mostra na Figura 1.

Figura 1 Diagrama esquemático dos compoñentes de instalación para a base da estrutura montada en estante

Estes compoñentes básicos de instalación fabricanse mediante máquinas CNC a través do procesamento de chapa, permitindo un control preciso das dimensións e proporcionando unha base sólida para a instalación de unidades de estante. Dado o tamaño relativamente grande dos compoñentes básicos de instalación, a instalación do armazón dentro da cabina realiza-se simultaneamente coa fabricación do corpo da cabina prefabricada.

1.2 A Segunda Capa da Estructura de Instalación Anidada

Como a capa intermedia para a instalación do estante, este compoñente de instalación pode ser compartido polos módulos funcionais centrais tanto do lado esquerdo como do dereito. Tamén serve para o aislamento contra incendios do equipo.

1.3 A Terceira Capa da Estructura de Instalación Anidada

No unidade de soporte do estante, instálase dispositivos de protección de unha baia, dispositivos de medida e control, interruptores, bornes, botóns, etc. Estes compoñentes están cableados e depurados como un módulo independente, formando unha unidade funcional de estante autónoma, como se ilustra na Figura 2.

Figura 2 Diagrama esquemático da unidade funcional de estante

A produción, instalación e depuración do estante son procesos paralelos á produción e instalación da propia cabina, sen afectar aos calendarios de construción uns dos outros. Isto transforma completamente o modo de produción anterior onde as estructuras de tipo painel requirían o cableado dentro da cabina, mellorando significativamente a eficiencia do cableado en cabinas prefabricadas.

Despois de instalar todo o equipo, diversos dispositivos dentro do estante están conectados a través dos canleiros superiores e inferiores que atraviesan horizontalmente o estante, permitindo unha conexión perfecta entre o equipo dentro da cabina. Ademais, os canleiros dentro do estante forman unha estrutura de rede, permitindo que diversos dispositivos entre estantes se conecten a través deste sistema de cableado en forma de grade.

Unha vez completados todos os cableados e depuracións do equipo dentro do estante, instálase a cuberta superior, as placas laterais e as placas frontais do estante, como se representa na Figura 3.

Figura 3 Deseño final da instalación do estante

O equipo dentro do estante da cabina prefabricada está disposto de xeito desfasado. Este artigo toma como exemplo unha unidade de protección e medida e control de liña de 220 kV para ilustrar a disposición do marco de equipo de estante de 220 kV.

2. Deseño do Esquema Estandarizado para a Disposición do Equipo dentro do Estante da Cabina Prefabricada

Como se mostra na Figura 4, segundo os requisitos de configuración dunha subestación de 220 kV na área de instalación de equipos, para unha única baia, é necesario configurar dous dispositivos de protección, un dispositivo de medida e control, dous botóns e varios bornes. Instálanse canleiros verticais na área de cableado, e configúranse fechos para evitar operacións accidentais.

Figura 4 Diagrama esquemático da disposición dos dispositivos

3. Deseño do Esquema de Roteirización de Cables
3.1 Roteirización Separada de Cables Ópticos e Eléctricos

As dimensións do estante mantéñense en 2260 (altura) × 700 (anchura) × 600 (profundidade) mm. Instálanse canleiros con unha altura de aproximadamente 40 mm baixo cada capa de equipo. Os cables ópticos e eléctricos ruteánse de xeito separado, e todos os cables están dispostos de xeito clasificado e zonificado. Como se mostra nas Figuras 5 e 6, os saltores de fibra óptica están dispostos no lado esquerdo do canal, mentres que os cables eléctricos están situados no lado dereito. Os cables do mesmo lado agrúpanse e colocanse xuntos segundo as posicións de instalación dos dispositivos.

Figura 5 Diagrama esquemático da disposición de fibras ópticas divididas

Figura 6 Diagrama esquemático da disposición de cables

3.2 Instalación dun Estante de Transferencia Centralizada

Instálase un estante de transferencia centralizada para cables ópticos prefabricados, de 700 mm de anchura, dentro da cabina. Utilízase para facilitar a conexión entre cables ópticos prefabricados e cables de parcheo. O estante adopta un marco de instalación de 40U, cos caixas de transferencia instalados dentro do marco, deixando suficiente espazo para a disposición de cables ópticos prefabricados frontais e cables de parcheo. Os cables ópticos exteriores convértense en cables de parcheo a través do gabinete de transferencia. Estes cables de parcheo convértense en saltores de fibra óptica vía os marcos de distribución óptica dentro de cada gabinete e conectanse a diversos dispositivos, completando así o proceso de conexión de cables ópticos. Propórrase unha entrada/saída para o canal de cables, conectado ao foso de cables da estación, dentro da cabina.

4. Conclusións

• A cabina prefabricada adopta unha estrutura de estante anidada hierárquica. O armazón está composto por varias unidades de estante, permitindo a fabricación simultánea e independente das cabinas anidadas e o corpo da cabina, o que mellora significativamente a eficiencia da construción.

• Os dispositivos dentro do estante están zonificados funcionalmente, estandarizando a disposición do equipo dentro da cabina.

• Os cables ópticos e eléctricos dentro da cabina prefabricada adoptan un método de roteirización inferior. A parte inferior da cabina está disposta en capas, e instálanse caixas de canleiro baixo os painéis de conmutación, logrando a separación de cables ópticos e eléctricos.