پژوهش درباره طرح ساختاری و ویژگی‌های فنی زیرстанسیون‌های پیش‌ساخته

1. طرح کانتینر
1.1 طرح ساختاری

در طرح ساختاری کانتینر، این کانتینر عمدتاً از صفحات فولادی، بام‌های فولادی، ستون‌های فولادی و قطعات گوشه ساخته شده است. ساختار کانتینر یک ساختار یکپارچه است که با ترکیب صفحات فولادی و چارچوب تشکیل می‌شود. بر اساس طرح یک لایه‌ای کانتینر، نرم‌افزار المان محدود برای ایجاد مدل ساختاری کانتینر استفاده می‌شود و سپس بار ساختمانی ساختار کانتینر شبیه‌سازی و محاسبه می‌شود. نتایج محاسبات نشان می‌دهد که تنش تولید شده در هر مؤلفه کانتینر کمتر از تنش مجاز فولاد است و تغییر شکل مؤلفه‌ها نیز کمتر از مقدار مجاز است. می‌توان دید که کانتینر مرتب‌شده به صورت یک لایه می‌تواند خوب نیازهای بار ساختاری ساختمان زیرстанیون را برآورده کند.

1.2 ویژگی‌های فنی

ساختار چارچوبی کانتینر از استانداردهای عمومی بین‌المللی برای هم ساختار کلی و هم مؤلفه‌های آن پیروی می‌کند که تسهیل استانداردسازی را فراهم می‌کند. با استفاده از ظرفیت تولید و تجهیزات سازندگان کانتینر موجود در همکاری با سازندگان تجهیزات ثانویه، تولید انبوه از طریق بهبودها ممکن است که منجر به صرفه‌جویی در هزینه و سودمندی اقتصادی خوب می‌شود. با این حال، دستیابی به ظاهر جذاب روی سطح کانتینر دشوار است. هنگام استفاده برای ساخت زیرستانیون‌ها در مناطق با نیاز بالا به ارزیابی محیطی، مانند مناطق شهری و مناطق دیدنی، اغلب نمی‌تواند از بررسی ارزیابی محیطی محلی عبور کند و موانع قابل توجهی برای ساخت و ساز ایجاد می‌کند.

به عنوان یک محصول استاندارد، به دلیل محدودیت‌های ویژگی‌های ساختاری آن، موقعیت‌های باز کردن درب کانتینر نسبتاً ثابت هستند و دشوار است در موقعیت‌های دیگر درب باز کنیم، که منجر به فقدان تنوع در طرح می‌شود. در صورت نیاز به باز کردن درب، تأثیر بر پایداری و محکمی کانتینر خواهد بود. بنابراین، چگونگی یکپارچه‌سازی فضای مورد نیاز تجهیزات برق در فضای ثابت پیش‌فرض چالش بزرگی در اجرای طرح ساختاری کانتینر برای زیرستانیون‌ها است.

عموماً، عمر مفید کانتینرهای حمل و نقل 7-10 سال است. عمر طراحی شده تجهیزات اصلی در زیرستانیون‌ها 40 سال و عمر تجهیزات ثانویه 20 سال است. اگر ساختار کانتینری برای زیرستانیون‌ها پذیرفته شود، باید عمر مفید ساختار کانتینر بهبود یابد. عمر مفید ساختار کانتینر توسط عوامل زیادی مانند طرح پوشش ضد فرسایش، دوام ذاتی مواد، محیط عملیاتی تجهیزات و اقدامات محافظت عملیاتی تحت تأثیر قرار می‌گیرد. پس از پوشش ضد فرسایش، اگر ساختار کانتینر در منطقه‌ای با محیط خوب، محتوای کم غبار و شن و فرسایش کم قرار گیرد، عمر مفید آن می‌تواند به 20 سال یا حتی 30 سال برسد. با این حال، اگر در منطقه‌ای با محیط ضعیف قرار گیرد، عمر مفید آن به دلیل عواملی مانند قوت ساختاری ذاتی و فناوری پوشش ضد فرسایش سطحی موجود به طور قابل توجهی کاهش خواهد یافت.

2. طرح صفحه جینبانگ
2.1 طرح ساختاری

صفحه جینبانگ عمدتاً از سیمان، خاکستر پرنده، پودر کوارتز و پرلیت و با تقویت فیبرهای مرکب ساخته شده است. این صفحه با فشار کششی خلاء، در دما و فشار بخار بالا سخت می‌شود، پردازش می‌شود و چند لایه رنگ می‌شود. در فرآیند تولید صفحه جینبانگ، هیچ آب زباله، زباله جامد یا گاز زباله تولید نمی‌شود و محیط را آلوده نمی‌کند و یک محصول ساختمانی سبز و دوستانه با محیط زیست است. الگوهای سطح صفحه جینبانگ می‌توانند با طراحی و توسعه قالب‌ها و فرآیند پوشش سطحی ترکیب شوند تا انواع الگوها و هر ترکیبی از رنگ‌های پوشش سطحی را ایجاد کنند و یک اثر غنی و رنگارنگ ایجاد کنند و سطح کابین تجهیزات را بصری جذاب کنند.

2.2 ویژگی‌های فنی

ساختار صفحه جینبانگ از چارچوبی از فولاد برشی به عنوان چارچوب تحمل بار اصلی استفاده می‌کند و از روش عایق‌سازی خارجی استفاده می‌کند. دیواره‌های ساختار صفحه جینبانگ از موادی مانند صفحه جینبانگ، لایه تهویه، فیلم ضد رطوبت، تخته OSB، مواد عایق‌سازی، لوله‌های مربعی دیواره نازک و گچ‌بری تشکیل شده‌اند. مواد اصلی تولید صفحه جینبانگ مواد بی‌آلایه هستند که آن را با مقاومت آتش‌نشانی عالی می‌بخشد. صفحه جینبانگ چه به عنوان ماده پرده و چه به عنوان لایه سطحی عایق‌سازی خارجی، مقاومت آتش‌نشانی خوبی نشان می‌دهد.

در همان زمان، از طریق محاسبات مکانیکی، ساختار تضمین می‌کند که قویت مکانیکی ایستا و پویا در تمام فرآیندهای بلند کردن، حمل و نصب تأمین شود و نیاز به عمر مفید 25 سال را برآورده کند. صفحه جینبانگ دارای مشخصاتی مانند چگالی بالا، مقاومت خوب در برابر آب و هوای مختلف، ابعاد ثابت، ضریب تغییر شکل کم، مقاومت در برابر آب، آتش و مقاومت در برابر تخریب و یخ‌زدن است. صفحه جینبانگ مشابه مواد مبتنی بر سیمان، ظاهر کوتاه‌مدت خوبی دارد. با این حال، کاهش وزن و شکنندگی آن، تمایل به ترک و مقاومت ضعیف در برابر ضربه به طور قابل توجهی عملکرد محافظتی که دیوار باید داشته باشد را کاهش می‌دهد. صفحه جینبانگ از طریق قطعات آویزان به چارچوب داخلی متصل می‌شود.

اجزای اتصال صفحات با لایه‌های ضدآب الاستیک پوشانده شده‌اند. این روش‌ها شامل اتصال زبانه و شیار و ثابت‌سازی با وسایل گیره‌ای هستند و در اتصالات صفحات از وسایل اتصال خاص استفاده می‌شود که با مواد پوششی الاستیک پر شده‌اند. به دلیل محدودیت‌های ماده، عملکرد چسبندگی در اتصالات درب-صفحه ضعیف است که موجب عدم تحقق اثرات ضد گرد و غبار، ضد رطوبت و ضد تعرق نمی‌شود. تغییر شکل یا لرزش کمی در حین حمل یا بلند کردن می‌تواند به آسانی باعث آسیب یا ترک ظاهر شود و در برخی موارد، صفحه جینبانگ ممکن است حتی جدا شود.

علاوه بر این، به دلیل ویژگی‌های مکانیکی ضعیف، صفحه جینبانگ فقط می‌تواند به طور مستقل به عنوان مواد نگهداری دیوار خارجی غیر تحمل بار و مواد پرده ساختمانی استفاده شود و نمی‌تواند به عنوان یک ساختار تحمل بار عمل کند، بنابراین نمی‌تواند عملکرد پشتیبانی و تقویت را ارائه دهد. فرآیند موجود فقط می‌تواند یکپارچه‌سازی تجهیزات تک‌لایه را انجام دهد و برای یکپارچه‌سازی ساختار سه‌بعدی فضا برای بهینه‌سازی وجود دارد.

3. طرح کابین پیش‌ساخته
3.1 طرح ساختاری

ساختار کابین پیش‌ساخته از فناوری‌های طراحی و ساخت پیشرفته زیرستانیون‌های جعبه‌ای بیرونی مشتق شده است و یک محصول سفارشی است که به طور خاص برای نصب یکپارچه تجهیزات برق طراحی شده است. کابین پیش‌ساخته نوعی تجهیز با توانایی ضد تغییر شکل خودکار است. پایه ساختاری از فولاد برشی دوخته شده است و چارچوب کابین یک ساختار یکپارچه دوخته شده است. فولاد اصلی استفاده شده فولاد ساختاری کربنی با کیفیت بالاست که دارای قویت مکانیکی کافی، سختی و قویت تسلیم است و قابلیت انطباق محیطی قوی نشان می‌دهد.

دیوار خارجی کابین از صفحات فولادی معدنی ساخته شده است که خصوصیات تزئینی عالی دارند و امکانات مختلفی برای تزئین دیوار خارجی فراهم می‌کنند. می‌توان به طور انعطاف‌پذیری آن را بر اساس محیط محلی رنگ‌آمیزی کرد تا کاملاً با محیط اطراف ترکیب شود و بیشتر مورد پذیرش ساکنان محلی قرار گیرد. هنگامی که تحت نیروهای خارجی در حین حمل، بلند کردن و غیره قرار گیرد، کابین می‌تواند تغییر شکل کوچکی داشته باشد تا اثرات این نیروهای خارجی را مقابله کند و در مدت کوتاهی بازیابی شود، نصب قطعات برق را از نیروهای مکانیکی محافظت کند، پایداری پویای سیستم برق را تضمین کند و به طور موثر از ضربات نیروهای خارجی مانند زلزله مقاومت کند.

در طراحی ساختاری کابین پیش‌ساخته، حاشیه‌ای برای انتخاب مواد فولادی و ساختارها باقی می‌ماند که می‌تواند به طور موثر به آسیب‌های ساختاری ناشی از زلزله پاسخ دهد. طراحی داخلی کابین پیش‌ساخته انعطاف‌پذیر است. مواد برشی برای تقویت استفاده می‌شوند تا قویت پشتیبانی کلی افزایش یابد و می‌توان یک طرح ساختاری سه‌بعدی را اتخاذ کرد. با استفاده از این طرح، مساحت اشغالی کاهش یافته و فضای عمودی استفاده می‌شود و منابع زمینی صرفه‌جویی می‌شود. همچنین، در طرح ساختاری سه‌بعدی، دستگاه‌های جداکننده لرزش بین لایه‌های بالا و پایین نصب می‌شوند تا نویز را حذف کرده و لرزش را کاهش دهند. قویت و عملکرد لرزه‌ای کابین پیش‌ساخته از طریق تحلیل المان محدود و موسسات تست معتبر ملی تأیید شده است که تضمین می‌کند که قابلیت اطمینان کافی دارد.

3.2 ویژگی‌های فنی

هر دو چارچوب و پوشش بالایی کابین از صفحات فولادی روغن‌دار ساخته شده‌اند و دیواره‌ها از صفحات فولادی دو لایه با پر کردن مواد مقاوم به آتش، مقاوم به آتش و عایق حرارتی هستند. با ترکیب با ساختار عایق‌سازی پل شکسته، انتقال حرارت بین ساختارها کاهش می‌یابد. هنگامی که آتش در داخل یا خارج کابین وجود دارد، پوسته بیرونی کابین می‌تواند کاملیت و مقاومت آتش‌نشانی خود را در 3 ساعت حفظ کند و عملکرد عایق‌سازی و مقاومت آتش‌نشانی عالی نشان می‌دهد.

فرآیند چسبندگی "مانند خودرو" برای دستیابی به اثرات ضد گرد و غبار، ضد رطوبت و ضد تعرق استفاده می‌شود. بر اساس تجهیزات داخلی و محیط کاربرد، ساختار کابین، ابعاد، درب‌های نگهداری و دهانه‌های ورود و خروج کابل کابین پیش‌ساخته می‌توانند به طور انعطاف‌پذیری طراحی شوند. بر اساس نیازهای گسترش تجهیزات داخلی، می‌توان دهانه‌های ورود و خروج تجهیزات مختلف را ذخیره کرد و پوشش بالایی را به قسمت‌هایی تقسیم کرد که تسهیل نصب تجهیزات در مرحله بعدی را فراهم می‌کند. این می‌تواند نیازهای مختلف پروژه را برآورده کند و گزینه‌های طراحی متنوعی ارائه دهد.

ساختار کابین پیش‌ساخته دارای عملکرد ضد فرسایش خوبی است. پوشش ضد فرسایش به استاندارد ISO12944 "حفاظت از سازه‌های فولادی با سیستم‌های رنگ محافظ" پایبند است. چندین فرآیند ضد فرسایش اعمال می‌شود، از جمله پیش‌درمان، لایه رویان، لایه میانی، لایه سطحی و دیگر تREATMENTS, ensuring that the cabin can achieve an anti-corrosion level of no rusting within 30 years in a C4 environment. The operating life of the prefabricated cabin is designed to be more than 40 years, and with simple maintenance, it can reach a service life of 60 years.

Compared with the container structure, the prefabricated cabin structure has the following advantages: it can be flexibly designed according to actual needs, has a larger internal space, provides better operation and maintenance conditions, and is less affected by road transportation conditions.

4. Conclusions

With the proposal of the concept of a green power grid, green construction concepts such as intelligence, high efficiency, reliability, economic practicality, optimal benefits over the entire life cycle, land conservation, energy conservation, water conservation, material conservation, and environmental protection have been put forward for substation construction. Prefabricated substations, which use prefabricated equipment, are in line with the concept of a green power grid and are characterized by fast construction speed, small footprint, high system integration, convenient transportation, and quick installation.

Compared with the container structure and the Jinbang plate structure, the prefabricated cabin structure exhibits more characteristics and advantages. The structural mode of the prefabricated cabin has outstanding advantages such as safety and reliability, strong environmental adaptability, flexible layout, high operability in operation, maintenance, and inspection, as well as energy conservation and environmental protection. It has demonstrated great advantages in practical applications and holds extensive application value.