Phương án thiết kế kết cấu giá treo cho thiết bị kết hợp thứ cấp dạng cabin tiền chế trong trạm biến áp 220kV

Hiện nay, hầu hết thiết bị thứ cấp trong các trạm biến áp thông minh mới được xây dựng đều được đặt bên trong các cabin tiền chế nằm trong khu vực thiết bị đóng cắt. Sau khi thân cabin được sản xuất, các nhà sản xuất thiết bị thứ cấp sẽ vào cabin để lắp đặt và kiểm tra, dẫn đến một quá trình xây dựng khá phức tạp và cồng kềnh. Một trạm biến áp thông minh tiêu chuẩn 220 kV thường yêu cầu việc thiết lập hai cabin tiền chế: một cho 220 kV và một cho 110 kV. Cả hai cabin đều thuộc loại II, với kích thước là 6200mm×2800mm×3300mm. Một cabin loại II có thể chứa 19 bảng điều khiển có kích thước 800mm×600mm×2260mm, dẫn đến tỷ lệ sử dụng không gian bên trong cabin thấp.

Để giải quyết các vấn đề nổi bật trong quá trình xây dựng mô hình cabin tiền chế cho trạm biến áp thông minh, bài viết này đề xuất việc áp dụng mô hình cabin tiền chế dạng giá đỡ. Thiết kế tổng thể của cabin tiền chế được thực hiện từ các khía cạnh như tối ưu hóa cấu trúc cabin, sắp xếp thiết bị bên trong cabin và đi dây cáp quang và điện, nhằm mục đích giảm thời gian xây dựng và cải thiện hiệu quả sử dụng không gian.

1. Phương án Cấu trúc Giá Đỡ Tầng Lớp Lồng Nhau

Trong thiết kế cấu trúc dạng giá đỡ, cấu trúc chịu lực của thiết bị thứ cấp được coi là một phần không thể tách rời của cấu trúc thân cabin tiền chế. Dưới bối cảnh tổng thể của cấu trúc thân cabin, một thiết kế theo tầng từ trên xuống dưới được thực hiện.

1.1 Cấu trúc Lắp Đặt Lồng Nhau

Ở lớp đầu tiên, do thân cabin tiền chế được làm bằng thép hình nóng cán và được hàn nguyên khối, việc lắp đặt trực tiếp các thành phần dọc dạng tấm hình chữ nhật bên trong cabin tiền chế sẽ có ảnh hưởng lớn đến độ chính xác của việc lắp đặt giá đỡ, điều này không thuận lợi cho việc triển khai dự án. Do đó, trong phương án này, trong quá trình sản xuất cabin tiền chế, một khung cơ bản của cấu trúc giá đỡ được lắp đặt bên trong cabin, như được hiển thị trong Hình 1.

Hình 1 Sơ đồ thành phần lắp đặt cho nền tảng cấu trúc dạng giá đỡ

Các thành phần lắp đặt cơ bản này được sản xuất bằng máy CNC thông qua xử lý kim loại tấm, cho phép kiểm soát chính xác kích thước và cung cấp nền tảng vững chắc cho việc lắp đặt các đơn vị giá đỡ. Do kích thước tương đối lớn của các thành phần lắp đặt cơ bản, việc lắp đặt khung bên trong cabin được thực hiện đồng thời với việc sản xuất thân cabin tiền chế.

1.2 Lớp Thứ Hai của Cấu trúc Lắp Đặt Lồng Nhau

Là lớp giữa cho việc lắp đặt giá đỡ, thành phần lắp đặt này có thể được chia sẻ bởi các mô-đun chức năng lõi ở cả hai bên trái và phải. Nó cũng phục vụ mục đích cách ly hỏa hoạn cho thiết bị.

1.3 Lớp Thứ Ba của Cấu trúc Lắp Đặt Lồng Nhau

Trên đơn vị giá đỡ, các thiết bị bảo vệ cho từng ngăn, thiết bị đo lường và điều khiển, công tắc, thanh đấu nối, nút bấm, v.v. được lắp đặt. Các thành phần này được đi dây và kiểm tra như một mô-đun độc lập, tạo thành một đơn vị chức năng giá đỡ tự hoàn chỉnh, như được minh họa trong Hình 2.

Hình 2 Sơ đồ đơn vị chức năng giá đỡ

Sản xuất, lắp đặt và kiểm tra giá đỡ là các quy trình song song với việc sản xuất và lắp đặt cabin, không ảnh hưởng đến lịch trình xây dựng của nhau. Điều này hoàn toàn thay đổi mô hình sản xuất trước đây, nơi các cấu trúc dạng bảng điều khiển yêu cầu đi dây bên trong cabin, đáng kể nâng cao hiệu quả đi dây trong cabin tiền chế.

Sau khi tất cả thiết bị được lắp đặt, các thiết bị bên trong giá đỡ được kết nối thông qua các rãnh dây phía trên và dưới chạy ngang qua giá đỡ, cho phép kết nối liền mạch giữa các thiết bị bên trong cabin. Hơn nữa, các rãnh dây bên trong giá đỡ tạo thành một cấu trúc dạng lưới, cho phép các thiết bị giữa các giá đỡ được kết nối thông qua hệ thống đi dây dạng lưới này.

Sau khi tất cả việc đi dây và kiểm tra thiết bị bên trong giá đỡ được hoàn thành, nắp trên, tấm che bên và tấm che trước của giá đỡ được lắp đặt, như được hiển thị trong Hình 3.

Hình 3 Hình vẽ hiệu ứng sau khi hoàn thành việc lắp đặt giá đỡ

Thiết bị bên trong giá đỡ của cabin tiền chế được bố trí theo cách lệch. Bài viết này lấy ví dụ về đơn vị bảo vệ và đo lường đường dây 220 kV để minh họa bố cục khung thiết bị giá đỡ 220 kV.

2. Thiết kế Phương án Chuẩn hóa Bố Trí Thiết Bị Bên Trong Giá Đỡ của Cabin Tiền Chế

Như được hiển thị trong Hình 4, theo yêu cầu cấu hình của trạm biến áp 220 kV trong khu vực lắp đặt thiết bị, cho một ngăn duy nhất, cần phải cấu hình hai thiết bị bảo vệ, một thiết bị đo lường và điều khiển, hai nút bấm và một số thanh đấu nối. Các rãnh dây dọc được lắp đặt trong khu vực đi dây, và các khóa chặn được cấu hình để ngăn ngừa các thao tác vô tình.

Hình 4 Sơ đồ bố trí thiết bị

3. Thiết kế Phương án Đi Dây
3.1 Đường Đi Riêng Biệt cho Cáp Quang và Điện

Kích thước của giá đỡ vẫn là 2260 (chiều cao) × 700 (chiều rộng) × 600 (chiều sâu) mm. Một rãnh dây có chiều cao khoảng 40 mm được lắp đặt dưới mỗi lớp thiết bị. Cáp quang và điện được đi riêng biệt, và tất cả các dây cáp được bố trí theo cách phân loại và phân vùng. Như được hiển thị trong Hình 5 và 6, các dây nhảy quang được bố trí bên trái kênh, trong khi các dây điện được đặt bên phải. Các dây cáp cùng bên được bó lại và đặt cùng nhau theo vị trí lắp đặt của các thiết bị.

Hình 5 Sơ đồ bố trí dây nhảy quang

Hình 6 Sơ đồ bố trí dây cáp

3.2 Lắp Đặt Giá Đỡ Chuyển Tiếp Tập Trung

Một giá đỡ chuyển tiếp tập trung cho cáp quang tiền chế, rộng 700 mm, được lắp đặt bên trong cabin. Nó được sử dụng để hỗ trợ kết nối giữa cáp quang tiền chế và cáp patch. Giá đỡ này sử dụng khung lắp đặt 40U, với các hộp chuyển tiếp được lắp đặt bên trong khung, để lại đủ không gian cho bố trí các cáp quang tiền chế phía trước và cáp patch. Các cáp quang ngoài trời được chuyển đổi thành cáp patch thông qua tủ chuyển tiếp. Các cáp patch này sau đó được chuyển đổi thành dây nhảy quang thông qua các khung phân phối quang trong mỗi tủ và kết nối với các thiết bị khác, do đó hoàn thành quá trình kết nối cáp quang. Một lỗ ra/vào cho kênh dây cáp, được kết nối với hào cáp của trạm, được cung cấp bên trong cabin.

4. Kết Luận

• Cabin tiền chế sử dụng cấu trúc giá đỡ tầng lớp lồng nhau. Khung được tạo thành từ nhiều đơn vị giá đỡ, cho phép các tủ lồng và thân cabin được sản xuất đồng thời và độc lập, đáng kể cải thiện hiệu quả xây dựng.

• Các thiết bị bên trong giá đỡ được phân khu chức năng, chuẩn hóa bố trí thiết bị bên trong cabin.

• Cáp quang và điện bên trong cabin tiền chế sử dụng phương pháp đi dây từ dưới. Phía dưới cabin được bố trí theo lớp, và các hộp rãnh dây được lắp đặt dưới các bảng điều khiển, đạt được sự tách biệt giữa cáp quang và điện.