Onderzoek naar het structuurontwerp en de technische kenmerken van prefab transformatorstations

1. Container Scheme
1.1 Structuur Scheme

In het containerstructuurschema wordt de container voornamelijk opgebouwd uit staalplaten, stalen balken, stalen kolommen, hoekfittingen, enzovoort. De containerstructuur is een geïntegreerde structuur die ontstaat door staalplaten en een frame te combineren. Op basis van de enkelvoudige laagopstelling van de container wordt met behulp van eindige-elementen software een containerstructuurgebaseerd model opgesteld, waarna de bouwbelasting van de containerstructuur wordt gesimuleerd en berekend. De berekeningsresultaten tonen aan dat de spanning die in elk onderdeel van de container wordt opgewekt, kleiner is dan de toelaatbare spanning van het staal, en dat de vervorming van de componenten ook kleiner is dan de toelaatbare waarde. Hieruit blijkt dat de enkelvoudig gerangschikte container goed voldoet aan de structuurbelastingsvereisten van transformatorhuisgebouwen.

1.2 Technische Kenmerken

De container-type framestructuur maakt gebruik van internationale algemene normen voor zowel de gehele structuur als de componenten, wat standaardisering bevordert. Door de productiecapaciteit en -apparatuur van bestaande containerfabrikanten in samenwerking met secundaire apparatuurfabrikanten te benutten, kan massaproductie worden bereikt via verbeteringen, wat leidt tot kostenbesparingen en goede economische voordelen. Het is echter moeilijk om een esthetisch aangename uiterlijk aan de oppervlakte van de container te realiseren. Wanneer deze wordt gebruikt om transformatorhuizen te bouwen in gebieden met hoge milieu-evaluatievereisten, zoals stedelijke gebieden en toeristische attracties, slaagt het vaak niet om de lokale milieu-evaluatie te passeren, wat aanzienlijke obstakels voor de bouw oplevert.

Als standaardproduct heeft de container beperkingen in haar structuurkenmerken, waardoor de plaatsing van de deuren relatief vastligt, en het moeilijk is om deuren op andere plaatsen te openen, wat resulteert in een gebrek aan diversiteit in het schema. Bij noodzakelijke deuropeningen zal dit de stabiliteit en dichtheid van de container beïnvloeden. Daarom is het een grote uitdaging om de ruimte die elektrische apparatuur nodig heeft, te integreren in de vooraf ingestelde vaste ruimte bij het implementeren van het containerstructuurschema voor transformatorhuizen.

Over het algemeen is de levensduur van transportcontainers 7-10 jaar. De ontworpen levensduur van primaire apparatuur in transformatorhuizen is 40 jaar, en die van secundaire apparatuur is 20 jaar. Als een container-type structuur wordt toegepast voor transformatorhuizen, moet de duurzaamheid van de containerstructuur worden verbeterd. De levensduur van de containerstructuur wordt beïnvloed door vele factoren, zoals het anticorrosieve coatingsschema, de inherente duurzaamheid van de materialen, de werkomgeving van de apparatuur, en operatiebeschermingsmaatregelen. Na anticorrosieve behandeling, en indien de containerstructuur wordt geplaatst in een gebied met een goede omgeving, lage stof- en zandinhoud, en minimale corrosiviteit, kan de levensduur 20 jaar of zelfs 30 jaar bedragen. Echter, als deze in een slechte omgeving wordt geplaatst, zal de levensduur aanzienlijk afnemen vanwege factoren zoals de eigen structuursterkte en de bestaande oppervlakteanticorrosieve verwerkings technologie.

2. Jinbang Plaat Schema
2.1 Structuur Scheme

Jinbang plaat wordt voornamelijk gemaakt van cement, vliegas, siliciumpoeder en perlite, versterkt met composietvezels. Het wordt gevormd door vacuüm-hogedruk-extrusie, gekookt onder hoge temperatuur en hoge druk stoom, verwerkt en meervoudig gespoten. Tijdens de productieproces van Jinbang plaat wordt geen afvalwater, afvalresten of afvalgassen geproduceerd, en het verontreinigt het milieu niet, waardoor het een groen en milieuvriendelijk bouwmaterialenproduct is. De oppervlakpatronen van Jinbang plaat kunnen worden gecombineerd met de oppervlaktecoatingtechniek door middel van malontwerp en -ontwikkeling om een verscheidenheid aan patronen en elke combinatie van oppervlaktecoatingkleuren te bereiken, wat een rijke en kleurrijke effect creëert en de oppervlakte van de apparatuurcabine visueel aantrekkelijk maakt.

2.2 Technische Kenmerken

De Jinbang plaatstructuur maakt gebruik van een skelet samengesteld uit sectiestaal als het basiskrachtframe en past een externe isolatiemethode toe. De muren van de Jinbang plaatstructuur zijn samengesteld uit materialen zoals Jinbang plaat, ventilatielaag, vochtdicht afsluitfolie, georiënteerd vezelplaat, isolatiematerialen, dunwandige vierkante buizen en gipsplaat. De hoofdgrondstoffen voor de productie van Jinbang plaat zijn anorganische materialen, wat het uitmuntende brandbestendigheid geeft. Of het nu als gevelmaterialen of als de oppervlaklaag van externe wandisolatie wordt gebruikt, Jinbang plaat vertoont goede brandbestendigheid.

Tegelijkertijd wordt door middel van mechanische berekeningen de statische en dynamische mechanische sterkte gedurende de processen van hijsen, vervoer en installatie gewaarborgd, voldoend aan de vereiste levensduur van 25 jaar. Het heeft de kenmerken van hoge dichtheid, goede weerbestendigheid, stabiele afmetingen, lage deformatiecoëfficiënt, waterdichtheid, brandbestendigheid, en bestand tegen weersinvloeden en vorst. Jinbang plaat, vergelijkbaar met cementgebaseerde materialen, heeft een goede korte termijn uiterlijk. Echter, de lichte en broze aard, neiging om te barsten, en slechte impactresistentie verzwakken aanzienlijk de beschermende eigenschappen die de muur zelf zou moeten hebben. Jinbang plaat wordt bevestigd aan het interne skelet door middel van hangonderdelen.

De aansluitende delen van de platen zijn bedekt met elastische waterdichte lijm. Het maakt gebruik van tong- en groefverbindingen en bevestigingsknopen, en speciale nadenconnectors worden gebruikt bij de plaatnaden, gevuld met elastische verzegelingsmaterialen. Vanwege de beperkingen van het materiaal is de verzegeling bij de deur-plaatverbindingen slecht, wat niet bevorderlijk is voor het bereiken van stof-, vocht- en condensbestendigheid. Lichte vervorming of trilling tijdens vervoer of hijsen kan gemakkelijk schade of barsten veroorzaken aan het uiterlijk, en in sommige gevallen kan de Jinbang plaat zelfs loskomen.

Bovendien, vanwege de slechte mechanische eigenschappen, kan Jinbang plaat alleen onafhankelijk worden gebruikt als niet-dragende gevelonderhoudsmaterialen en gebouwgevelmaterialen, en kan het niet dienen als dragende structuur, dus het kan geen ondersteunende en versterkende functies bieden. De bestaande technologie kan alleen de integratie van single-layer apparatuur realiseren, en er is ruimte voor optimalisatie in verdere driedimensionale structuurintegratie.

3. Prefab Huisje Schema
3.1 Structuur Scheme

De structuur van het prefab huisje is afgeleid van volwassen ontwerpen en fabricage technologieën van outdoor box-type transformatorhuizen, en is een aangepast product speciaal ontworpen voor de geïntegreerde installatie van elektrische apparatuur. Het prefab huisje is een type apparatuur met eigen anti-deformatie vermogen. De structuur basis is gelast van sectiestaal, en het huisje raamwerk is een geïntegreerde gelaste structuur. Het hoofd staalmateriaal dat wordt gebruikt, is hoogwaardig koolstofconstructiestaal, wat voldoende mechanische sterkte, hardheid en oprekking heeft, en sterke omgevingsaanpassingsvermogens toont.

De buitenmuur van het huisje is gemaakt van metalen staalplaten, die uitstekende decoratieve eigenschappen bieden, waardoor er veel mogelijkheden zijn voor de geveldecoratie. Het kan flexibel worden bespoten volgens de ter plaatse omgeving om perfect te integreren met de omringende omgeving en is meer geneigd om door de lokale bewoners te worden geaccepteerd. Wanneer het wordt blootgesteld aan externe krachten tijdens vervoer, hijsen, enz., kan het huisje lichte vervorming ondergaan om de effecten van deze externe krachten te neutraliseren en binnen een korte periode herstellen, waardoor de installatie van elektrische componenten wordt beschermd tegen mechanische krachten, de dynamische stabiliteit van het elektrische systeem wordt gewaarborgd, en effectief weerstand biedt tegen de impact van externe krachten zoals aardbevingen.

In het structuurontwerp van het prefab huisje wordt een marge gereserveerd voor de keuze van staalmaterialen en structuren, wat effectief kan helpen bij het aanpakken van structurele schade veroorzaakt door aardbevingen. Het interieurontwerp van het prefab huisje is flexibel. Sectiematerialen worden gebruikt voor versterking om de overkoepelende steunsterkte te verhogen, en een driedimensionale structuurlay-out kan worden toegepast. Door deze schema toe te passen, wordt de bezette oppervlakte verkleind, en wordt de verticale ruimte benut, waardoor landbesteding wordt bespaard. Tegelijkertijd, in de driedimensionale lay-outstructuur, worden trillingsisolatiedevices geïnstalleerd tussen de boven- en onderlagen om geluid te elimineren en trillingen te verminderen. De sterkte en seismische prestaties van het prefab huisje zijn geverifieerd door middel van eindige-elementanalyse en door nationale autoritaire testinstellingen, waardoor voldoende betrouwbaarheid wordt gegarandeerd.

3.2 Technische Kenmerken

Zowel het raamwerk als het dak van het huisje zijn gemaakt van gegalvaniseerde staalplaten, en de wandpanelen zijn dubbele laag staalplaten gevuld met brandveilige, vlamvertragende en warmte-isolerende materialen. In combinatie met de warmte-isolatiestructuur van de gebroken brug, wordt de warmteoverdracht tussen de structuren verminderd. Bij brand binnen of buiten het huisje kan de buitenkant van het huisje zijn integriteit en brandbestendigheid 3 uur lang handhaven, wat uitstekende warmte-isolerende en brandveilige eigenschappen demonstreert.

De "auto-achtige" verzegelingsprocedure wordt toegepast om stof-, vocht- en condensbestendigheid te bereiken. Afhankelijk van de interne apparatuur en de toepassingsomgeving, kunnen de huisjestructuur, afmetingen, onderhoudsdeuren en kabelin- en uitgangsopeningen van het prefab huisje flexibel worden ontworpen. Volgens de uitbreidingsvereisten van de interne apparatuur kunnen verschillende apparatuurin- en uitgangsopeningen worden gereserveerd, en kan het dak in secties worden gedemonteerd, waardoor de installatie van apparatuur in een later stadium wordt vereenvoudigd. Dit kan verschillende projectvereisten voldoen en biedt een verscheidenheid aan ontwerpmogelijkheden.

De prefab huisjestructuur heeft uitstekende anticorrosieve eigenschappen. De anticorrosieve behandeling volgt de ISO12944-norm "Corrosiebescherming van staalconstructies door middel van beschermende laksystemen". Er worden meerdere anticorrosieve procedures toegepast, waaronder voorbereiding, zinklaag, tussenlaag, oppervlakte, en andere behandelingen, waardoor het huisje een anticorrosiepeil van 30 jaar zonder roesten in een C4-omgeving kan bereiken. De bedoelde levensduur van het prefab huisje is meer dan 40 jaar, en met eenvoudige onderhoudsmaatregelen kan het een levensduur van 60 jaar bereiken.

Vergeleken met de containerstructuur, heeft de prefab huisjestructuur de volgende voordelen: het kan flexibel worden ontworpen volgens de daadwerkelijke behoeften, heeft een grotere interne ruimte, biedt betere operationele en onderhoudscondities, en wordt minder beïnvloed door wegvervoerscondities.

4. Conclusies

Met de introductie van het concept van een groene elektriciteitsnet, zijn groene constructieconcepten zoals intelligentie, efficiëntie, betrouwbaarheid, economische praktische bruikbaarheid, optimale voordelen over de hele levenscyclus, grondsparen, energiebesparing, waterbesparing, materiaalbesparing en milieu-bescherming, voorgesteld voor de constructie van transformatorhuizen. Prefab transformatorhuizen, die gebruik maken van prefab apparatuur, komen overeen met het concept van een groen elektriciteitsnet en worden gekenmerkt door snelle bouwsnelheid, kleine grondoppervlakte, hoge systeemintegratie, gemakkelijk vervoer, en snelle installatie.

Vergeleken met de containerstructuur en de Jinbang plaatstructuur, toont de prefab huisjestructuur meer kenmerken en voordelen. Het structuurmodel van het prefab huisje heeft uitstekende voordelen zoals veiligheid en betrouwbaarheid, sterke omgevingsaanpassingsvermogens, flexibele layout, hoge bruikbaarheid in bedrijf, onderhoud en inspectie, evenals energiebesparing en milieu-bescherming. Het heeft grote voordelen getoond in praktische toepassingen en heeft uitgebreide toepassingswaarde.