예제조립식 변전소의 구조 설계 및 기술적 특성에 대한 연구

1. 컨테이너 구조
1.1 구조적 구성

컨테이너 구조에서는 주로 강판, 강재 빔, 강재 기둥, 코너 피팅 등을 사용하여 제작됩니다. 컨테이너 구조는 강판과 프레임을 결합하여 형성된 통합 구조입니다. 단일층 배치의 컨테이너를 기반으로 유한요소 소프트웨어를 사용하여 컨테이너 구조 모델을 설정하고, 그 후 컨테이너 구조의 건물 하중을 시뮬레이션 및 계산합니다. 계산 결과에 따르면 각 부품에서 발생하는 응력은 강재의 허용 응력보다 작으며, 부품의 변형도 허용 값보다 작습니다. 이를 통해 단일층 배치의 컨테이너가 변전소 건물의 구조적 하중 요구 사항을 충분히 충족할 수 있음을 알 수 있습니다.

1.2 기술적 특징

컨테이너 형태의 프레임 구조는 전체 구조와 부품 모두 국제 일반 표준을 채택하여 표준화를 용이하게 합니다. 기존 컨테이너 제조업체의 생산 능력과 장비를 활용하여 2차 설비 제조업체와 협력하여 개선을 통해 대량 생산이 가능하며, 이로 인해 비용 절감과 좋은 경제적 효과를 얻을 수 있습니다. 그러나 컨테이너 표면의 미관적인 외관을 달성하기 어려운 경우가 많습니다. 도시나 관광지와 같은 환경 평가 요구사항이 높은 지역에서 변전소를 건설할 때에는 종종 현지 환경 평가 검토를 통과하지 못해 건설에 큰 장애가 됩니다.

표준 제품인 컨테이너는 구조적 특성의 한계로 인해 문의 위치가 상대적으로 고정되어 있으며, 다른 위치에 문을 여는 것이 어렵기 때문에 다양한 구성이 불가능합니다. 필요한 문을 열게 되면 컨테이너의 안정성과 밀봉성이 영향을 받을 수 있습니다. 따라서 전기 설비가 필요로 하는 공간을 미리 설정된 고정된 공간에 통합하는 것은 컨테이너 구조 방식을 변전소에 적용할 때의 주요 과제입니다.

일반적으로 운송용 컨테이너의 수명은 7-10년입니다. 변전소의 1차 설비는 40년, 2차 설비는 20년으로 설계되었습니다. 만약 컨테이너 형태의 구조를 변전소에 채택한다면, 컨테이너 구조의 내구성을 향상시켜야 합니다. 컨테이너 구조의 수명은 방부 처리 방법, 재료 자체의 내구성, 설비 운영 환경, 운영 보호 조치 등 여러 요인에 영향을 받습니다. 방부 처리 후 환경이 좋고 먼지와 모래 함유량이 낮고 부식성이 적은 지역에 설치하면 20년 또는 30년까지 수명을 연장할 수 있습니다. 그러나 환경이 나쁜 지역에 설치하면 구조적 강도와 표면 방부 처리 기술 등의 이유로 수명이 크게 줄어들 수 있습니다.

2. 진방 판 구조
2.1 구조적 구성

진방 판은 주로 시멘트, 석회석, 실리카 분말, 펄라이트로 만들어지고 복합 섬유로 강화됩니다. 진공 고압 압출, 고온 고압 증기 하에서 경화, 가공, 다층 스프레이 처리를 거쳐 제작됩니다. 진방 판 제조 과정에서 폐수, 폐기물, 폐기체가 생성되지 않으며 환경 오염이 없어 녹색 친환경 건축 자재 제품입니다. 진방 판의 표면 패턴은 금형 설계 및 개발을 통해 표면 도장 공정과 결합하여 다양한 패턴과 어떠한 색상 조합도 가능하게 하여 풍부하고 다채로운 효과를 창출하고 설비실 표면을 시각적으로 매력적으로 만들 수 있습니다.

2.2 기술적 특징

진방 판 구조는 단면강을 사용한 골격을 기본 하중 지지 프레임으로 하고 외부 단열 방법을 채택합니다. 진방 판 구조의 벽은 진방 판, 통풍층, 방습 밀봉 필름, 방향성 스트랜드 보드, 단열 재료, 얇은 사각 튜브, 석고 보드 등으로 구성됩니다. 진방 판 생산의 주요 원료는 무기 재료로, 우수한 내화성을 부여합니다. 커튼월 재료로 사용되거나 외벽 단열의 표면층으로 사용될 때 진방 판은 우수한 내화 성능을 나타냅니다.

동시에, 기계적 계산을 통해 구조는 하역, 운송, 설치 과정에서 정적 및 동적 기계적 강도를 보장하여 25년 수명 요구 사항을 충족합니다. 고밀도, 우수한 내후성, 안정적인 차원, 낮은 변형 계수, 방수, 내화, 낙타 및 동파 저항 등의 특성을 가지고 있습니다. 진방 판은 시멘트 기반 재료와 유사하게 짧은 기간 동안 외관이 좋지만, 가볍고 부러지기 쉬우며 균열이 생기기 쉽고 충격 저항이 낮아 벽 자체가 가져야 할 보호 성능이 크게 손상됩니다. 진방 판은 내부 골격에 걸어서 부착됩니다.판 간 접합부는 탄성 방수 밀봉재로 코팅됩니다. 혀와 홈 연결법과 고정부를 사용하며, 판 간 접합부에는 특수한 간극 연결기를 사용하고 탄성 밀봉 재료로 채웁니다. 재료의 한계로 인해 문과 판 사이의 밀봉 성능이 떨어져 방진, 방습, 결로 방지를 이루기 어렵습니다. 운송이나 하역 중 약간의 변형이나 진동으로 인해 외관이 손상되거나 균열이 생길 수 있으며, 일부 경우에는 진방 판이 떨어질 수도 있습니다.

또한, 기계적 특성이 떨어지기 때문에 진방 판은 독립적으로 비하중 벽 유지 보수 재료 및 건물 커튼월 재료로만 사용될 수 있으며, 하중 지지 구조로서 사용될 수 없으므로 지지 및 강화 기능을 제공할 수 없습니다. 기존 공정은 단일층 설비의 통합만 가능하며, 3차원 구조 통합에는 최적화의 여지가 있습니다.

3. 조립식 캐빈 구조
3.1 구조적 구성

조립식 캐빈 구조는 야외 박스형 변전소의 성숙한 설계 및 제조 기술에서 파생되었으며, 전기 설비의 통합 설치를 위한 맞춤형 제품입니다. 조립식 캐빈은 자체적인 변형 저항 능력을 갖춘 설비입니다. 구조적 기초는 단면강으로 용접되고, 캐빈 프레임워크는 통합 용접 구조입니다. 주요 강재는 충분한 기계적 강도, 경도, 그리고 항복 강도를 가지며 강한 환경적 적응성을 보입니다.

캐빈 외벽은 금속 강판으로 만들어져 있어 뛰어난 장식적 특성을 제공하며, 외벽 장식에 다양한 가능성을 제공합니다. 현장 환경에 따라 유연하게 스프레이 페인트하여 주변 환경과 완벽하게 조화를 이루며, 지역 주민들에게 더 잘 받아들여질 수 있습니다. 운송, 하역 등 외부 힘을 받을 때 캐빈은 이러한 외부 힘의 영향을 상쇄하기 위해 약간의 변형을 일으키고 짧은 시간 내에 회복하여 전기 구성 요소의 설치를 기계적 힘으로부터 보호하고, 전기 시스템의 동적 안정성을 확보하며, 지진과 같은 외부 힘의 충격을 효과적으로 견딜 수 있습니다.

조립식 캐빈의 구조 설계에서는 강재와 구조 선택에 여유를 두어 지진으로 인한 구조적 손상을 효과적으로 해결할 수 있습니다. 조립식 캐빈의 내부 설계는 유연합니다. 단면재를 사용하여 전체 지지 강도를 높이고, 3차원 구조 레이아웃을 채택할 수 있습니다. 이러한 방식을 적용하면 점유 면적이 감소하고, 수직 공간을 활용하여 토지 자원을 절약할 수 있습니다. 또한, 3차원 레이아웃 구조에서는 상하층 사이에 진동 방지 장치를 설치하여 소음과 진동을 줄입니다. 조립식 캐빈의 강도와 내진 성능은 유한 요소 분석과 국가 권위 있는 시험 기관을 통해 검증되어 충분한 신뢰성을 보장합니다.

3.2 기술적 특징

캐빈의 프레임워크와 천장은 아연 도금 강판으로 만들어졌으며, 벽 패널은 방화, 난연, 단열 재료로 채워진 이중층 강판으로 구성됩니다. 단열 구조를 결합하여 구조 간 열전도를 줄입니다. 캐빈 내부나 외부에서 화재가 발생했을 때, 캐빈 외피는 3시간 동안 완전성과 내화성을 유지하며, 뛰어난 단열 및 방화 성능을 보입니다.

"자동차와 같은" 밀봉 공정을 사용하여 방진, 방습, 결로 방지를 달성합니다. 내부 설비와 적용 환경에 따라 조립식 캐빈의 구조, 크기, 유지 관리 문, 케이블 입/출구 등을 유연하게 설계할 수 있습니다. 내부 설비의 확장 요구 사항에 따라 다양한 설비 입/출구를 예약하고, 천장을 부분적으로 분해하여 후속 단계에서 설비 설치를 용이하게 할 수 있습니다. 이렇게 하면 다양한 프로젝트 요구 사항을 충족시키고 다양한 설계 옵션을 제공할 수 있습니다.

조립식 캐빈 구조는 우수한 방부 성능을 가지고 있습니다. 방부 처리는 ISO12944 표준 "보호 도료 시스템을 통한 강재 구조물의 부식 방지"를 준수합니다. 전처리, 아연층, 중간층, 표면층 등 다양한 방부 공정을 채택하여 C4 환경에서 30년 동안 부식이 없는 수준을 달성할 수 있습니다. 조립식 캐빈의 운용 수명은 40년 이상으로 설계되었으며, 간단한 유지 관리를 통해 60년까지 수명을 연장할 수 있습니다.

컨테이너 구조와 비교하여 조립식 캐빈 구조는 다음과 같은 장점이 있습니다: 실제 요구 사항에 따라 유연하게 설계할 수 있으며, 내부 공간이 넓고, 운영 및 유지 관리 조건이 더 좋으며, 도로 운송 조건의 영향을 덜 받습니다.

4. 결론

그린 전력망 개념이 제안됨에 따라, 변전소 건설에 있어서 지능화, 효율성, 신뢰성, 경제적 실용성, 전체 수명주기 최적화, 토지 절약, 에너지 절약, 물 절약, 재료 절약, 환경 보호와 같은 그린 건설 개념이 제시되었습니다. 조립식 설비를 사용하는 조립식 변전소는 그린 전력망 개념에 부합하며, 빠른 건설 속도, 작은 점유 면적, 높은 시스템 통합, 편리한 운송 및 빠른 설치 등의 특성을 가지고 있습니다.

컨테이너 구조와 진방 판 구조와 비교하여 조립식 캐빈 구조는 더 많은 특성과 장점을 보여줍니다. 조립식 캐빈 구조는 안전성과 신뢰성, 강한 환경적 적응성, 유연한 레이아웃, 운영, 유지 관리, 점검의 높은 가용성, 에너지 절약 및 환경 보호 등의 뛰어난 장점을 가지고 있습니다. 실제로 적용되는 데서 큰 장점을 보였으며, 광범위한 응용 가치를 지니고 있습니다.