Progetto di schema a struttura rack per apparecchiature secondarie combinate prefabbricate in stazioni elettriche da 220kV

Attualmente, la maggior parte delle apparecchiature secondarie nelle nuove stazioni elettriche intelligenti è posizionata all'interno di cabine prefabbricate situate nell'area degli interruttori. Dopo la fabbricazione dei corpi delle cabine, i produttori di apparecchiature secondarie entrano nelle cabine per l'installazione e il collaudo, risultando in un processo costruttivo piuttosto complesso e ingombrante. Una tipica stazione elettrica intelligente da 220 kV richiede solitamente l'allestimento di due cabine prefabbricate: una per il 220 kV e una per il 110 kV. Entrambe le cabine sono di Tipo II, con dimensioni di 6200mm×2800mm×3300mm. Una cabina di Tipo II può ospitare 19 pannelli con dimensioni di 800mm×600mm×2260mm, portando a un basso tasso di utilizzo dello spazio all'interno della cabina.

Per risolvere i problemi evidenti nel processo di costruzione del modello di cabina prefabbricata per stazioni elettriche intelligenti, questo articolo propone l'adozione di un modello di cabina prefabbricata a rastrelliera. La progettazione complessiva della cabina prefabbricata viene eseguita da aspetti come l'ottimizzazione della struttura della cabina, l'organizzazione dell'attrezzatura all'interno della cabina e il routing dei cavi ottici ed elettrici, mirando a ridurre il periodo di costruzione e migliorare l'efficienza dell'utilizzo dello spazio.

1. Schema di struttura a rastrelliera gerarchica nidificata

Nel progetto della struttura a rastrelliera, la struttura portante delle apparecchiature secondarie viene considerata come parte integrante della struttura del corpo della cabina prefabbricata. Nel contesto complessivo della struttura del corpo della cabina, viene implementato un progetto gerarchico dall'alto verso il basso.

1.1 Struttura di installazione nidificata

Al primo livello, considerando che il corpo della cabina prefabbricata è realizzato in acciaio laminato a caldo e formato da saldatura integrale, l'installazione diretta di componenti verticali a sezione rettangolare all'interno della cabina prefabbricata avrebbe un impatto significativo sull'accuratezza dell'installazione della rastrelliera, non favorendo l'implementazione del progetto. Pertanto, in questo schema, durante il processo di fabbricazione della cabina prefabbricata, viene installata all'interno della cabina una cornice di base della struttura a rastrelliera, come mostrato nella Figura 1.

Figura 1 Diagramma schematico dei componenti di installazione per la base della struttura a rastrelliera

Questi componenti di installazione di base sono prodotti da macchine CNC attraverso lavorazioni di lamiera, consentendo un controllo preciso delle dimensioni e fornendo una solida base per l'installazione delle unità a rastrelliera. Data la dimensione relativamente grande dei componenti di installazione di base, l'installazione della cornice all'interno della cabina viene eseguita contemporaneamente alla fabbricazione del corpo della cabina prefabbricata.

1.2 Il secondo livello della struttura di installazione nidificata

Come livello intermedio per l'installazione della rastrelliera, questo componente di installazione può essere condiviso dai moduli funzionali principali su entrambi i lati. Serve anche allo scopo di isolamento antincendio per l'attrezzatura.

1.3 Il terzo livello della struttura di installazione nidificata

Sulla unità portante della rastrelliera, vengono installati dispositivi di protezione a singolo vano, dispositivi di misurazione e controllo, interruttori, terminali, pulsanti, ecc. Questi componenti vengono cablati e collaudati come un modulo indipendente, formando una unità funzionale a rastrelliera autonoma, come illustrato nella Figura 2.

Figura 2 Diagramma schematico dell'unità funzionale a rastrelliera

La produzione, l'installazione e il collaudo della rastrelliera sono processi paralleli alla produzione e all'installazione della cabina stessa, senza influire sui rispettivi calendari di costruzione. Questo trasforma completamente il precedente modo di produzione in cui le strutture a pannello richiedevano cablaggi interni, migliorando notevolmente l'efficienza del cablaggio nelle cabine prefabbricate.

Dopo l'installazione di tutte le apparecchiature, i vari dispositivi all'interno della rastrelliera sono collegati attraverso i canali di cavo orizzontali che si estendono lungo la rastrelliera, consentendo un'interconnessione senza soluzione di continuità delle apparecchiature all'interno della cabina. Inoltre, i canali di cavo all'interno della rastrelliera formano una struttura a griglia, permettendo la connessione tra i vari dispositivi tra le rastrelliere tramite questo sistema di cablaggio a griglia.

Una volta completati tutti i cablaggi e i collaudi dell'attrezzatura all'interno della rastrelliera, vengono installate la copertura superiore, le placche laterali e le placche frontali della rastrelliera, come mostrato nella Figura 3.

Figura 3 Disegno d'effetto dell'installazione completata della rastrelliera

L'attrezzatura all'interno della rastrelliera della cabina prefabbricata è disposta in modo sfasato. Questo articolo prende come esempio un'unità di protezione e misurazione e controllo da 220 kV per illustrare la disposizione della struttura delle attrezzature a rastrelliera da 220 kV.

2. Progetto dello schema standardizzato per la disposizione dell'attrezzatura all'interno della rastrelliera della cabina prefabbricata

Come mostrato nella Figura 4, in base ai requisiti di configurazione di una sottostazione da 220 kV nell'area di installazione dell'attrezzatura, per un singolo vano, è necessario configurare due dispositivi di protezione, un dispositivo di misurazione e controllo, due pulsanti e diversi terminali. Nell'area di cablaggio vengono installati canali di cavo verticali, e vengono configurati fermagli di blocco per prevenire operazioni accidentali.

Figura 4 Diagramma schematico della disposizione dei dispositivi

3. Progetto dello schema di posa dei cavi
3.1 Routing separato dei cavi ottici ed elettrici

Le dimensioni della rastrelliera rimangono 2260 (altezza) × 700 (larghezza) × 600 (profondità) mm. Un canale di cavo con un'altezza di circa 40 mm viene installato sotto ogni livello di attrezzatura. I cavi ottici ed elettrici vengono routati separatamente, e tutti i cavi vengono posati in modo classificato e zonato. Come mostrato nelle Figure 5 e 6, i jumper ottici sono disposti sul lato sinistro del canale, mentre i cavi elettrici sono posizionati sul lato destro. I cavi sullo stesso lato vengono raggruppati e posizionati insieme in base alle posizioni di installazione dei dispositivi.

Figura 5 Diagramma schematico della disposizione dei cavi ottici divisi

Figura 6 Diagramma schematico della disposizione dei cavi

3.2 Installazione di un rastrello di trasferimento centralizzato

Un rastrello di trasferimento centralizzato per cavi ottici prefabbricati, largo 700 mm, viene installato all'interno della cabina. Viene utilizzato per facilitare la connessione tra cavi ottici prefabbricati e patch cord. Il rastrello adotta una struttura di installazione da 40U, con le casse di trasferimento installate all'interno della struttura, lasciando spazio sufficiente per la disposizione dei cavi ottici prefabbricati e dei patch cord frontali. I cavi ottici esterni vengono convertiti in patch cord attraverso l'armadio di trasferimento. Questi patch cord vengono poi trasformati in jumper ottici attraverso i quadri di distribuzione ottica all'interno di ogni armadio e collegati a vari dispositivi, completando così il processo di connessione dei cavi ottici. All'interno della cabina viene fornito un ingresso/uscita per il canale dei cavi, collegato al canale dei cavi della stazione.

4. Conclusioni

• La cabina prefabbricata adotta una struttura a rastrelliera gerarchica nidificata. La cornice è composta da diverse unità a rastrelliera, consentendo la fabbricazione simultanea e indipendente delle cabine nidificate e del corpo della cabina, migliorando notevolmente l'efficienza della costruzione.

• I dispositivi all'interno della rastrelliera sono suddivisi in zone funzionali, standardizzando la disposizione dell'attrezzatura all'interno della cabina.

• I cavi ottici ed elettrici all'interno della cabina prefabbricata adottano un metodo di routing dal basso. Il fondo della cabina è disposto a strati, e vengono installate scatole di canali di cavo sotto i pannelli, ottenendo la separazione dei cavi ottici ed elettrici.