Pagsasaliksik ng disenyo para sa rack-mounted na istraktura ng prefabrihike na cabin-type secondary combined equipment sa 220kV substation

Sa kasalukuyan, karamihan sa mga secondary equipment sa mga bagong itinayong intelligent substation ay nakalagay sa loob ng mga prefabricated cabin na nasa switchgear area. Pagkatapos gumawa ng mga cabin body, pumapasok ang mga manufacturer ng secondary equipment sa mga cabin para sa pag-install at debugging, na nagresulta sa isang masikip at mahirap na proseso ng konstruksyon. Isang typical 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 akomodahin ng 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 prominenteng isyu sa proseso ng konstruksyon ng modelo ng prefabricated cabin para sa intelligent substation, inipon ng papel na ito ang pag-adopt ng rack-type prefabricated cabin model. Ang pangkalahatang disenyo ng prefabricated cabin ay ginawa mula sa mga aspeto tulad ng pag-optimize ng struktura ng cabin, pag-aarange ng mga kagamitan sa loob ng cabin, at pag-route ng optical at electrical cables, na may layuning bawasan ang panahon ng konstruksyon at mapataas ang efisiensiya 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 prefabricated cabin body. Sa pangkalahatang konteksto ng struktura ng cabin body, isinasagawa ang top-down hierarchical design.

1.1 Nested Installation Structure

Sa unang layer, habang inaangkin na gawa ang prefabricated cabin body ng hot-rolled section steel at nabuo sa pamamagitan ng integral welding, ang direktang pag-install ng mga rectangular sheet-like vertical components sa loob ng prefabricated cabin ay magdudulot ng malaking epekto sa installation accuracy ng rack, na hindi makakatulong sa implementasyon ng proyekto. Kaya, sa eskuema na ito, sa panahon ng 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 ginawa ng CNC machines sa pamamagitan ng sheet metal processing, na nagbibigay ng precise control ng 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 ginagawa nang sabay-sabay sa proseso ng paggawa ng prefabricated cabin body.

1.2 The Second Layer of the Nested Installation Structure

Bilang gitnang layer para sa pag-install ng rack, ang installation component na ito ay maaaring ibahagi ng mga core functional modules sa kaliwa at kanan. Ito rin ay naglilingkod bilang fire isolation para sa mga 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 komponento na ito ay pinagsasama at dinedebug bilang isang independent module, na nagtatagpo sa 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 debugging ng rack ay parallel processes sa produksyon at pag-install ng cabin mismo, na walang pag-aapekto 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 malaki ang naidudulot sa pagtaas ng efisiensiya ng wiring sa prefabricated cabins.

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

Pagkatapos matapos ang lahat ng wiring at debugging ng mga 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 mga kagamitan sa rack ng prefabricated cabin ay inaarange nang offset. Ang artikulong ito ay gumagamit ng 220 kV line protection at measurement and control unit bilang halimbawa upang ilarawan 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, kinakailangang i-configure ang dalawang protection devices, isang measurement and control device, dalawang buttons, at ilang terminal blocks. Inilalagay ang vertical wire troughs sa wiring area, at nakonfigure ang locking buckles 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 nananatili sa 2260 (height) × 700 (width) × 600 (depth) mm. Inilalagay ang wire trough na may taas na humigit-kumulang 40 mm sa ilalim ng bawat layer ng equipment. Ang optical at electrical cables ay iniroute nang hiwalay, at lahat ng cables ay inilalagay nang classified at zoned. Tulad ng ipinapakita sa Figures 5 at 6, inaarange ang fiber optic jumpers sa kaliwang bahagi ng channel, samantalang ang electrical cables ay nasa kanan. Ang mga cable sa parehong bahagi ay binundok at inilalagay nang sabay-sabay 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

Inilalagay ang 700 mm wide centralized transfer rack para sa prefabricated optical cables 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 konektado sa iba't ibang mga device, na nagtatapos sa proseso ng optical cable connection. Nagbibigay ng 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 ng kakayanang ma-manufacture ang nested cabinets at cabin body nang sabay-sabay at independiyente, na malaking nagpapataas ng efisiensiya ng konstruksyon.

• Ang mga device sa rack ay functionally zoned, na nag-standardize ng arrangement ng mga 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 inaarange nang layers, at inilalagay ang wire trough boxes sa ilalim ng switchboards, na nagtatapos sa separation ng optical at electrical cables.