Recerca sobre l'esquema estructural i les característiques tècniques de les subestacions prefabricades

1. Esquema de Contenidor
1.1 Esquema Estructural

En l'esquema estructural del contenidor, aquest es construeix principalment amb plaques d'acer, vigues d'acer, columnes d'acer, fitxaments angulars, etc. L'estructura del contenidor és una estructura integrada formada per la combinació de plaques d'acer i un marc. Basant-se en la disposició de capa única del contenidor, s'utilitza programari d'elements finits per establir el model estructural del contenidor, i després es simula i calcula la càrrega edificadora de l'estructura del contenidor. Els resultats del càlcul mostren que la tensió generada en cada component del contenidor és inferior a la tensió admissible de l'acer, i la deformació dels components també és inferior al valor admissible. Es pot veure que el contenidor disposat en capa única pot satisfer bé els requisits de càrrega estructural dels edificis de subestacions.

1.2 Característiques Tècniques

L'estructura de marc de tipus contenidor adopta estàndards generals internacionals tant per a la seva estructura global com per als seus components, facilitant la standardització. Aprofitant la capacitat de producció i l'equipament dels fabricants de contenidors existents en col·laboració amb els fabricants de maquinària secundària, es pot aconseguir la producció en massa mitjançant milloraments, resultant en un estalvi de costos i bons beneficis econòmics. Tanmateix, és difícil assolir una aparença estètica a la superfície del contenidor. Quan es fa servir per construir subestacions en àrees amb requisits d'avaluació ambiental elevats, com ara zones urbanes i punts turístics, sovint no passa l'avaluació ambiental local, posant obstacles significatius a la construcció.

Com a producte estàndard, degut a les limitacions de les seves característiques estructurals, les posicions d'obertura de portes del contenidor són relativament fixes, i és difícil obrir portes en altres posicions, resultant en una falta de diversitat en l'esquema. En cas d'obertura de portes necessàries, això afectarà l'estabilitat i l'estanqueïtat del contenidor. Per tant, com integrar l'espai necessari pel equipament elèctric en l'espai fix predefinit és un gran repte en la implementació de l'esquema estructural del contenidor per a subestacions.

Generalment, la vida útil dels contenidors de transport és de 7-10 anys. La vida útil dissenyada dels equips primaris en subestacions és de 40 anys, i la dels equips secundaris és de 20 anys. Si s'adoptés l'estructura de tipus contenidor per a subestacions, caldria millorar la durabilitat de l'estructura del contenidor. La vida útil de l'estructura del contenidor està afectada per molts factors, com ara l'esquema de revestiment anticorrosiu, la durabilitat inherent dels materials, l'entorn operatiu dels equips i les mesures de protecció de l'operació. Després del tractament anticorrosiu, si l'estructura del contenidor es col·loca en una àrea amb un bon entorn, baixa contigüitat de pols i sorra, i minima corrosivitat, la seva vida útil pot arribar a 20 anys o fins i tot 30 anys. Tanmateix, si es col·loca en una àrea amb un entorn deficient, la seva vida útil es reduirà significativament degut a factors com la seva pròpia resistència estructural i la tecnologia de processament anticorrosiu de la superfície existent.

2. Esquema de Placa Jinbang
2.1 Esquema Estructural

La placa Jinbang es compón principalment de ciment, cendra volant, polsilici i perlita, reforçada amb fibres compostes. Es forma mitjançant extrusió a alta pressió sota vaci, curatge sota vapor d'alta temperatura i alta pressió, processament i pulverització en múltiples capes. Durant el procés de producció de la placa Jinbang, no es genera aigua residu, residus ni gasos residus, i no contamina l'entorn, fent-la un producte de material de construcció verda i ecològic. Els patrons de la superfície de la placa Jinbang es poden combinar amb el procés de revestiment superficial a través del disseny i desenvolupament de matrius per aconseguir una varietat de patrons i qualsevol combinació de colors de revestiment superficial, creant un efecte ric i colorit i fent que la superfície de la cabina d'equips sigui visualment atractiva.

2.2 Característiques Tècniques

L'estructura de la placa Jinbang utilitza un marc compost de perfils d'acer com a marc bàsic de suport de càrrega i adopta un mètode d'aïllament extern. Les parets de l'estructura de la placa Jinbang estan compostes de materials com la placa Jinbang, capa de ventilació, film hermètic a l'humitat, tauler orientat, materials aïllants, tubs quadrats de parany, i placa de gess. Els principals materials bruts per a la producció de la placa Jinbang són materials inorgànics, dotant-la d'excellents propietats ignífugues. Tant si s'utilitza com a material de fachada com a capa superficial d'aïllament extern, la placa Jinbang mostra un bon comportament ignífugu.

Alhora, a través de càlculs mecànics, la estructura assegura la resistència mecànica estàtica i dinàmica a lo llarg dels processos de guindar, transport i instal·lació, complint el requisit d'una vida útil de 25 anys. Té les característiques de densitat elevada, bona resistència a l'agent atmosfèric, dimensions estables, coeficient de deformació baix, resistència a l'aigua, ignífuga, i resistència a la meteorització i gel.

La placa Jinbang, similar als materials basats en ciment, té una bona aparença a curt termini. No obstant això, la seva naturalesa lleugera i fragil, tendència a escindir-se, i poca resistència a l'impacte comprometen significativament el rendiment protector que la paret hauria de tenir. La placa Jinbang es fixa al marc intern mitjançant elements de penjat.

Les parts de junta de les plaques estan revestides amb un selant impermeable elàstic. S'utilitzen els mètodes de connexió de llengüeta i ranura i fixació amb elements de fixació, i s'utilitzen connectors especials de junta a les juntures de les plaques, omplerts amb materials d'hermetització elàstics. Degut a les limitacions del material, el rendiment d'hermetització a les connexions porta-placa és pobre, el que no és favorable per aconseguir efectes anti-pols, anti-humitat i anti-condensació. Una petita deformació o vibració durant el transport o el guindar pot causar fàcilment daños o escindiments a l'aparença, i en alguns casos, la placa Jinbang pot fins i tot caure.

A més, degut a les seves pobres propietats mecàniques, la placa Jinbang només pot ser utilitzada independentment com a materials de manteniment de fachada no portant i materials de fachada d'edifici, i no pot servir com a estructura portant, de manera que no pot proporcionar funcions de suport i reforç. El procés existent només pot aconseguir la integració d'equips de capa única, i hi ha margen per a l'optimització en la integració de l'estructura tridimensional.

3. Esquema de Cabina Prefabricada
3.1 Esquema Estructural

L'estructura de la cabina prefabricada deriva de tecnologies de disseny i fabricació madures de subestacions de caixa exterior, i és un producte personalitzat específicament dissenyat per a l'instal·lació integrada d'equips elèctrics. La cabina prefabricada és un tipus d'equip amb la seva pròpia capacitat antideformació. La base estructural està soldada amb perfils d'acer, i el marc de la cabina és una estructura integral soldada. El material d'acer principal utilitzat és un acer estructural de carboni de qualitat, que té suficient resistència mecànica, duresa i resistència a la fluència, i presenta una forta adaptabilitat ambiental.

La pareta exterior de la cabina està feta de plaques d'acer metàl·lic, que ofereixen excel·lents propietats decoratives, proporcionant diverses possibilitats per a la decoració de la pareta exterior. Es pot pintar flexiblement segons l'entorn on-site per a fusionar perfectament amb l'entorn circundant i és més probable que sigui acceptada pels residents locals. Quan es veu subjecta a forces externes durant el transport, el guindar, etc., la cabina pot patir una petita deformació per contrarestar els efectes d'aquestes forces externes i recuperar-se en un curt període, protegint la instal·lació dels components elèctrics de les forces mecàniques, assegurant l'estabilitat dinàmica del sistema elèctric i resistint eficàciamnet els impactes de forces externes com els terratrèmols.

En el disseny estructural de la cabina prefabricada, es reserva un marge per a la selecció de materials d'acer i estructures, el que pot solucionar eficàciamnet els danys estructurals causats pels terratrèmols. El disseny interior de la cabina prefabricada és flexible. Es fan servir materials de secció per a reforçar i augmentar la força de suport general, i es pot adoptar una disposició estructural tridimensional. Aplicant aquest esquema, s'atura l'àrea ocupada, i s'utilitza l'espai vertical, aconseguint la conservació de recursos terrestres. Alhora, en la disposició estructural tridimensional, es fan instal·lar dispositius d'isolament de vibracions entre les capes superior i inferior per eliminar el soroll i reduir les vibracions. La força i el rendiment sismorresistent de la cabina prefabricada han estat verificats mitjançant anàlisi d'elements finits i per institucions d'assaig autoritzades nacionals, assegurant una fiabilitat suficient.

3.2 Característiques Tècniques

Tant el marc com la coberta superior de la cabina estan fets de plaques d'acer galvanitzat, i les panells de pareta són doble capa de plaques d'acer omplert amb materials ignífugs, retardants de flama i aïllants tèrmics. Combinat amb l'estructura d'aïllament de pont trencat, es redueix la conducció de calor entre les estructures. Quan hi ha un incendi dins o fora de la cabina, la carcassa exterior de la cabina pot mantenir la seva integritat i resistència al foc durant 3 hores, demostrant un excellent rendiment d'aïllament tèrmic i ignífugu.

Es fa servir un procés d'hermetització "com un cotxe" per aconseguir efectes anti-pols, anti-humitat i anti-condensació. Depenent dels equips interns i de l'entorn d'aplicació, la estructura, dimensions, portes de manteniment i obertures d'entrada/sortida de cables de la cabina prefabricada es poden dissenyar de manera flexible. Segons els requisits d'ampliació dels equips interns, es poden reservar diferents obertures d'entrada/sortida d'equips, i la coberta superior es pot desmuntar en seccions, facilitant la instal·lació d'equips en una etapa posterior. Això pot satisfer diferents requisits de projecte i ofereix diverses opcions de disseny.

L'estructura de la cabina prefabricada té un bon rendiment anticorrosiu. El tractament anticorrosiu segueix l'estàndard ISO12944 "Protecció contra la corrosió de les estructures d'acer mitjançant sistemes de pintura protectora". Es fan servir diversos processos anticorrosius, incloent-hi el pretractament, la capa de zinc, la capa intermitja, la capa superficial i altres tractaments, assegurant que la cabina pugui aconseguir un nivell anticorrosiu sense roiny en 30 anys en un entorn C4. La vida útil de la cabina prefabricada està dissenyada per ser més de 40 anys, i amb un manteniment simple, es pot arribar a una vida útil de 60 anys.

Comparada amb l'estructura del contenidor, l'estructura de la cabina prefabricada té les següents avantatges: es pot dissenyar de manera flexible segons les necessitats reals, té un espai intern més gran, ofereix millors condicions d'operació i manteniment, i està menys afectada per les condicions de transport viari.

4. Conclusions

Amb la proposició del concepte de xarxa elèctrica verda, s'han proposat conceptes de construcció verda com intel·ligència, eficiència, fiabilitat, practicitat econòmica, beneficis òptims a lo llarg de tot el cicle de vida, conservació de terra, ahorro d'energia, ahorro d'aigua, ahorro de materials i protecció ambiental per a la construcció de subestacions. Les subestacions prefabricades, que fan servir equips prefabricats, són alineades amb el concepte de xarxa elèctrica verda i estan caracteritzades per una ràpida construcció, una petita superfície, una alta integració del sistema, un transport convenient i una instal·lació ràpida.

Comparada amb l'estructura del contenidor i l'estructura de la placa Jinbang, l'estructura de la cabina prefabricada exhibeix més característiques i avantatges. El mode estructural de la cabina prefabricada té avantatges destacables com la seguretat i fiabilitat, una forta adaptabilitat ambiental, una disposició flexible, una alta operativitat en operació, manteniment i inspecció, així com l'ahorro d'energia i la protecció ambiental. Ha demostrat grans avantatges en aplicacions pràctiques i té un ampli valor d'aplicació.