Investigación sobre el Esquema Estructural y las Características Técnicas de las Subestaciones Prefabricadas
1. Esquema de Contenedor
1.1 Esquema Estructural
En el esquema estructural del contenedor, el contenedor se construye principalmente con placas de acero, vigas de acero, columnas de acero, accesorios de esquina, etc. La estructura del contenedor es una estructura integrada formada por la combinación de placas de acero y un marco. Basándose en la disposición de una sola capa del contenedor, se utiliza software de elementos finitos para establecer el modelo estructural del contenedor, y luego se simula y calcula la carga edificatoria de la estructura del contenedor. Los resultados del cálculo muestran que el estrés generado en cada componente del contenedor es menor que el estrés permitido del acero, y la deformación de los componentes también es menor que el valor permitido. Se puede ver que el contenedor dispuesto en una sola capa puede satisfacer bien los requisitos de carga estructural de los edificios de subestaciones.
1.2 Características Técnicas
La estructura tipo contenedor adopta estándares internacionales generales tanto para la estructura general como para sus componentes, lo que facilita la estandarización. Aprovechando la capacidad de producción y el equipo de los fabricantes de contenedores existentes en cooperación con los fabricantes de equipos secundarios, se puede lograr la producción en masa a través de mejoras, resultando en ahorro de costos y buenos beneficios económicos. Sin embargo, es difícil lograr una apariencia estética en la superficie del contenedor. Cuando se utiliza para construir subestaciones en áreas con altos requisitos de evaluación ambiental, como zonas urbanas y lugares turísticos, a menudo no pasa la revisión de la evaluación ambiental local, lo que plantea obstáculos significativos para la construcción.
Como producto estándar, debido a las limitaciones de sus características estructurales, las posiciones de las puertas del contenedor son relativamente fijas, y es difícil abrir puertas en otras posiciones, lo que resulta en una falta de diversidad en el esquema. En caso de ser necesaria la apertura de puertas, esto afectará la estabilidad y la hermeticidad del contenedor. Por lo tanto, cómo integrar el espacio requerido por el equipo eléctrico en el espacio fijo preestablecido es un desafío importante en la implementación del esquema estructural de contenedor para subestaciones.
Generalmente, la vida útil de los contenedores de transporte es de 7 a 10 años. La vida útil diseñada del equipo primario en subestaciones es de 40 años, y la del equipo secundario es de 20 años. Si se adopta la estructura tipo contenedor para subestaciones, es necesario mejorar la durabilidad de la estructura del contenedor. La vida útil de la estructura del contenedor se ve afectada por muchos factores, como el esquema de recubrimiento anticorrosivo, la durabilidad inherente de los materiales, el entorno operativo del equipo y las medidas de protección operativa. Tras el tratamiento anticorrosivo, si la estructura del contenedor se coloca en un área con un buen entorno, bajo contenido de polvo y arena y baja corrosividad, su vida útil puede alcanzar 20 años o incluso 30 años. Sin embargo, si se coloca en un área con un mal entorno, su vida útil se reducirá significativamente debido a factores como su propia resistencia estructural y la tecnología de procesamiento anticorrosivo superficial existente.
2. Esquema de Placa Jinbang
2.1 Esquema Estructural
La placa Jinbang se compone principalmente de cemento, cenizas volantes, sílice y perlita, reforzada con fibras compuestas. Se forma mediante extrusión de alta presión al vacío, curado con vapor de alta temperatura y alta presión, procesado y rociado en varias capas. Durante el proceso de producción de la placa Jinbang, no se genera agua residual, residuos sólidos ni gases, y no contamina el medio ambiente, siendo un producto de material de construcción verde y ecológico. Los patrones de superficie de la placa Jinbang pueden combinarse con el proceso de revestimiento superficial a través del diseño y desarrollo de moldes para lograr una variedad de patrones y cualquier combinación de colores de revestimiento superficial, creando un efecto rico y colorido y haciendo que la superficie de la cabina de equipo sea visualmente atractiva.
2.2 Características Técnicas
La estructura de la placa Jinbang utiliza un esqueleto compuesto de acero laminado como marco de soporte básico y adopta un método de aislamiento externo. Las paredes de la estructura de la placa Jinbang están compuestas por materiales como la placa Jinbang, una capa de ventilación, una película de sellado impermeable, tablero de fibra orientada, materiales aislantes, tubos cuadrados de pared delgada y yeso. Los principales materias primas para la producción de la placa Jinbang son materiales inorgánicos, lo que le confiere excelentes propiedades ignífugas. Ya sea utilizada como material de fachada o como capa superficial de aislamiento exterior, la placa Jinbang muestra un buen rendimiento ignífugo.
Al mismo tiempo, a través de cálculos mecánicos, la estructura asegura la resistencia mecánica estática y dinámica durante los procesos de izaje, transporte e instalación, cumpliendo con el requisito de una vida útil de 25 años. Tiene características de alta densidad, buena resistencia a la intemperie, dimensiones estables, coeficiente de deformación bajo, resistencia al agua, al fuego y a la intemperie y al congelamiento. La placa Jinbang, similar a los materiales a base de cemento, tiene un buen aspecto a corto plazo. Sin embargo, su naturaleza ligera y frágil, tendencia a agrietarse y poca resistencia al impacto comprometen significativamente el rendimiento protector que la pared misma debería poseer. La placa Jinbang se adhiere al esqueleto interno a través de piezas de suspensión.
Las partes de unión de las placas están recubiertas con sellador elástico impermeable. Se adoptan métodos de conexión de lengüeta y ranura y fijación con sujetadores, y se utilizan conectores especiales de juntas en las uniones de las placas, rellenos con materiales de sellado elástico. Debido a las limitaciones del material, el rendimiento de sellado en las conexiones de puertas-placas es pobre, lo que no es favorable para lograr efectos antipolvo, antihumedad y anticondensación. Una ligera deformación o vibración durante el transporte o el izaje puede causar fácilmente daños o grietas en la apariencia, y en algunos casos, la placa Jinbang puede incluso caerse.
Además, debido a sus pobres propiedades mecánicas, la placa Jinbang solo puede usarse independientemente como material de mantenimiento de paredes exteriores no portantes y materiales de fachada de edificios, y no puede servir como estructura portante, por lo que no puede proporcionar funciones de soporte y refuerzo. El proceso existente solo puede lograr la integración de equipos de una sola capa, y hay margen para optimizar la integración de estructuras tridimensionales.
3. Esquema de Cabina Prefabricada
3.1 Esquema Estructural
La estructura de la cabina prefabricada se deriva de tecnologías de diseño y fabricación maduras de subestaciones de tipo caja para exteriores, y es un producto personalizado diseñado específicamente para la instalación integrada de equipos eléctricos. La cabina prefabricada es un tipo de equipo con su propia capacidad anti-deformación. La base estructural está soldada con acero laminado, y el marco de la cabina es una estructura soldada integral. El principal material de acero utilizado es acero estructural de carbono de alta calidad, que tiene suficiente resistencia mecánica, dureza y resistencia a la fluencia, y exhibe una fuerte adaptabilidad ambiental.
La pared exterior de la cabina está hecha de placas de acero metálico, que ofrecen excelentes propiedades decorativas, proporcionando diversas posibilidades para la decoración de la pared exterior. Puede ser pintada flexiblemente según el entorno en el lugar para mezclarse perfectamente con el entorno circundante y es más probable que sea aceptada por los residentes locales. Cuando está sometida a fuerzas externas durante el transporte, el izaje, etc., la cabina puede sufrir una ligera deformación para contrarrestar los efectos de estas fuerzas externas y recuperarse en un corto período, protegiendo la instalación de los componentes eléctricos de las fuerzas mecánicas, garantizando la estabilidad dinámica del sistema eléctrico y resistiendo eficazmente los impactos de fuerzas externas como terremotos.
En el diseño estructural de la cabina prefabricada, se reserva un margen para la selección de materiales y estructuras de acero, lo que puede abordar eficazmente los daños estructurales causados por terremotos. El diseño interior de la cabina prefabricada es flexible. Se utilizan materiales de sección para reforzar y aumentar la resistencia de soporte general, y se puede adoptar una disposición estructural tridimensional. Al aplicar este esquema, se reduce el área ocupada y se utiliza el espacio vertical, logrando la conservación de recursos de tierra. Mientras tanto, en la disposición estructural tridimensional, se instalan dispositivos de aislamiento de vibraciones entre las capas superior e inferior para eliminar ruido y reducir vibraciones. La resistencia y el rendimiento sismorresistente de la cabina prefabricada han sido verificados a través del análisis de elementos finitos y por instituciones de prueba autoritarias nacionales, asegurando una suficiente confiabilidad.
3.2 Características Técnicas
Tanto el marco como la cubierta de la cabina están hechos de placas de acero galvanizado, y los paneles de pared son placas de acero doble capa rellenas con materiales ignífugos, retardantes de llama e aislantes térmicos. Combinado con la estructura de aislamiento térmico de puente roto, se reduce la conducción de calor entre las estructuras. Cuando hay un incendio dentro o fuera de la cabina, la carcasa exterior de la cabina puede mantener su integridad y resistencia al fuego durante 3 horas, demostrando un excelente rendimiento de aislamiento térmico y resistencia al fuego.
Se emplea un proceso de sellado "tipo automóvil" para lograr efectos antipolvo, antihumedad y anticondensación. Dependiendo del equipo interno y del entorno de aplicación, la estructura, dimensiones, puertas de mantenimiento y aberturas de entrada/salida de cables de la cabina prefabricada pueden ser diseñadas flexiblemente. Según los requisitos de expansión del equipo interno, se pueden reservar diferentes aberturas de entrada/salida de equipos, y la cubierta superior puede desmontarse por secciones, facilitando la instalación de equipos en etapas posteriores. Esto puede satisfacer diferentes requisitos de proyecto y ofrece una variedad de opciones de diseño.
La estructura de la cabina prefabricada tiene un buen rendimiento anticorrosivo. El tratamiento anticorrosivo se adhiere al estándar ISO12944 "Protección contra la corrosión de las estructuras de acero mediante sistemas de pintura protectora". Se adoptan múltiples procesos anticorrosivos, incluyendo pretratamiento, capa de zinc, capa intermedia, capa superficial y otros tratamientos, asegurando que la cabina pueda lograr un nivel de anticorrosión sin óxido durante 30 años en un entorno C4. La vida útil de la cabina prefabricada está diseñada para ser de más de 40 años, y con un mantenimiento simple, puede alcanzar una vida útil de 60 años.
En comparación con la estructura de contenedor, la estructura de la cabina prefabricada tiene las siguientes ventajas: se puede diseñar flexiblemente según las necesidades reales, tiene un espacio interno mayor, proporciona mejores condiciones de operación y mantenimiento, y se ve menos afectada por las condiciones de transporte por carretera.
4. Conclusiones
Con la propuesta del concepto de red eléctrica verde, se han planteado conceptos de construcción verde como inteligencia, alta eficiencia, confiabilidad, practicidad económica, beneficios óptimos a lo largo de todo el ciclo de vida, ahorro de tierras, ahorro de energía, ahorro de agua, ahorro de materiales y protección ambiental para la construcción de subestaciones. Las subestaciones prefabricadas, que utilizan equipos prefabricados, están en línea con el concepto de red eléctrica verde y se caracterizan por una rápida velocidad de construcción, un pequeño huella, una alta integración del sistema, un transporte conveniente y una instalación rápida.
En comparación con la estructura de contenedor y la estructura de placa Jinbang, la estructura de la cabina prefabricada presenta más características y ventajas. El modo estructural de la cabina prefabricada tiene ventajas sobresalientes como seguridad y confiabilidad, fuerte adaptabilidad ambiental, disposición flexible, alta operatividad en operación, mantenimiento e inspección, así como ahorro de energía y protección ambiental. Ha demostrado grandes ventajas en aplicaciones prácticas y tiene un amplio valor de aplicación.
