Badania nad Układem Konstrukcyjnym i Cechami Technicznymi Prefabrykowanych Stacji Transformatorowych

1. Schemat kontenerowy
1.1 Schemat strukturalny

W schemacie strukturalnym kontenera, kontener jest głównie zbudowany z płyt stalowych, belek stalowych, kolumn stalowych, narożników itp. Struktura kontenera to zintegrowana struktura utworzona przez połączenie płyt stalowych i ramy. Na podstawie jednopoziomowego układu kontenera, oprogramowanie do analizy metody elementów skończonych służy do stworzenia modelu struktury kontenera, a następnie symuluje i oblicza obciążenia budowlane struktury kontenera. Wyniki obliczeń pokazują, że naprężenia generowane w poszczególnych elementach kontenera są mniejsze niż dopuszczalne naprężenia stali, a deformacje elementów również są mniejsze niż dopuszczalne wartości. Widoczne jest, że jednopoziomowo ułożony kontener może dobrze spełniać wymagania obciążeniowe strukturalne budynków podstacji.

1.2 Charakterystyka techniczna

Struktura ramowa typu kontenerowego stosuje międzynarodowe ogólne standardy zarówno dla całościowej struktury, jak i jej komponentów, co ułatwia standaryzację. Wykorzystując zdolności produkcyjne i sprzęt istniejących producentów kontenerów w współpracy z producentami sprzętu wtórnego, można osiągnąć masową produkcję poprzez udoskonalenia, co prowadzi do oszczędności kosztów i dobrych efektów ekonomicznych. Jednak trudno jest osiągnąć estetycznie atrakcyjny wygląd na powierzchni kontenera. W przypadku budowy podstacji w obszarach o wysokich wymaganiach środowiskowych, takich jak tereny miejskie i atrakcje turystyczne, często nie przeprowadza się lokalnej oceny wpływu na środowisko, co stanowi znaczące przeszkody w budowie.

Jako produkt standardowy, ze względu na ograniczenia charakterystyczne dla jego cech strukturalnych, pozycje drzwi w kontenerze są stosunkowo stałe, a otwarcie drzwi w innych miejscach jest trudne, co prowadzi do braku różnorodności w schemacie. W przypadku konieczności otwarcia drzwi, może to wpłynąć na stabilność i szczelność kontenera. Dlatego integracja przestrzeni wymaganej przez urządzenia elektryczne w predefiniowanej stałej przestrzeni stanowi wielki wyzwanie przy implementacji schematu strukturalnego kontenerowego dla podstacji.

Ogólnie rzecz biorąc, okres użytkowania kontenerów transportowych wynosi 7-10 lat. Okres projektowanego użytkowania głównego sprzętu w podstacjach wynosi 40 lat, a sprzętu wtórnego 20 lat. Jeśli zostanie zaadaptowana struktura typu kontenerowego dla podstacji, należy poprawić trwałość struktury kontenerowej. Okres użytkowania struktury kontenerowej zależy od wielu czynników, takich jak schemat antykorozyjny, wewnętrzna trwałość materiałów, środowisko pracy sprzętu i środki ochronne operacyjne. Po przeprowadzeniu obróbki antykorozyjnej, jeśli struktura kontenerowa zostanie umieszczona w rejonie o dobrym środowisku, niskim zawartości pyłu i piasku oraz minimalnej korozji, jej okres użytkowania może sięgać 20 lat, a nawet 30 lat. Jednak, jeśli zostanie umieszczona w rejonie o złym środowisku, jej okres użytkowania będzie znacznie krótszy z powodu czynników takich jak własna siła strukturalna i istniejące technologie obróbki antykorozyjnej powierzchni.

2. Schemat płyty Jinbang
2.1 Schemat strukturalny

Płyta Jinbang jest głównie wykonana z cementu, popiołów lotnych, proszku krzemionkowego i perlitu, wzmacniana włóknami kompozytowymi. Powstaje ona w procesie próżniowego ciśnieniowego ekstrudowania, twardnieje pod wpływem gorącego para pod wysokim ciśnieniem, jest przetwarzana i wielokrotnie spryskiwana. W trakcie produkcji płyty Jinbang nie powstają odpady wodne, szlamowe ani gazowe, a sama płyta nie zanieczyszcza środowiska, co sprawia, że jest to ekologiczny i przyjazny dla środowiska produkt budowlany. Wzory na powierzchni płyty Jinbang mogą być połączone z procesem powłoki powierzchniowej poprzez projektowanie i rozwój form, aby osiągnąć różne wzory i dowolne kombinacje kolorów powłoki, tworząc bogaty i barwny efekt, który sprawia, że powierzchnia kabiny urządzeń jest wizualnie atrakcyjna.

2.2 Charakterystyka techniczna

Struktura płyty Jinbang używa szkieletu z prętów stalowych jako podstawowej ramy nośnej i stosuje metodę izolacji zewnętrznego typu. Ściany struktury płyty Jinbang składają się z materiałów takich jak płyta Jinbang, warstwa wentylacyjna, folia przeciwparopronikająca, deska OSB, materiały izolacyjne, cienkościenne rury kwadratowe i gips. Główne surowce do produkcji płyty Jinbang to materiały nieorganiczne, co daje jej doskonałą odporność na ogień. Niezależnie od tego, czy jest używana jako materiał elewacyjny, czy jako warstwa zewnętrznego izolacji, płyta Jinbang ma dobre właściwości ogniotrwałości.

Tymczasem, dzięki obliczeniom mechanicznym, struktura zapewnia statyczną i dynamiczną wytrzymałość mechaniczną w całym procesie podnoszenia, transportu i montażu, spełniając wymagania dotyczące 25-letniego okresu użytkowania. Ma charakterystyczne właściwości, takie jak wysoka gęstość, dobra odporność na warunki atmosferyczne, stabilne wymiary, niski współczynnik deformacji, odporność na wodę, ogień, erozję i mrozoodporność. Płyta Jinbang, podobnie jak materiały oparte na cement, ma dobrą krótkoterminową wygląd. Jednak jej lekkość i kruchość, skłonność do pękania i słaba odporność na uderzenia znacznie zmniejszają ochronną funkcję, którą powinna posiadać sama ściana. Płyta Jinbang jest zamocowana do wewnętrznego szkieletu za pomocą części zawieszeniowych.

Stawy między płytami są pokryte elastyczną wodoodporną masy. Stosowane są metody połączeń typu szpic i rowek oraz mocowanie za pomocą elementów mocujących, a specjalne konektory stawów są używane w stawach płyt, wypełnione elastycznymi materiałami szczelnymi. Ze względu na ograniczenia materiału, szczelność w połączeniach drzwi-płyta jest słaba, co nie sprzyja osiągnięciu efektów przeciwpyłowym, przeciwwilgotnym i przeciwskraplającym. Lekka deformacja lub wibracja podczas transportu lub podnoszenia łatwo może spowodować uszkodzenie lub pęknięcie wykończenia, a w niektórych przypadkach płyta Jinbang może nawet odpadać.

Poza tym, ze względu na słabe właściwości mechaniczne, płyta Jinbang może być używana tylko niezależnie jako materiał konserwacyjny ścian zewnętrznych niewspornych i materiałów elewacyjnych budynków, a nie może pełnić funkcji wspornika, więc nie może zapewniać wsparcia i wzmocnienia. Istniejący proces może tylko osiągnąć integrację pojedynczej warstwy sprzętu, a jest miejsce na optymalizację w dalszej integracji struktur trójwymiarowych.

3. Schemat prefabrykowanej kabiny
3.1 Schemat strukturalny

Struktura prefabrykowanej kabiny pochodzi z dojrzałych technologii projektowania i produkcji zewnętrznych skrzynek transformatorowych, jest to produkt dostosowany specjalnie do zintegrowanego montażu sprzętu elektrycznego. Prefabrykowana kabina to rodzaj sprzętu o własnej zdolności do odporności na deformacje. Podstawa strukturalna jest spawana z prętów stalowych, a szkielet kabiny jest zintegrowaną strukturą spawaną. Głównym materiałem stalowym jest wysokiej jakości stal konstrukcyjna, która ma wystarczającą wytrzymałość mechaniczną, twardość i wytrzymałość graniczną, a także silną adaptację do środowiska.

Zewnętrzna ściana kabiny wykonana jest z metalowych płyt stalowych, które mają doskonałe właściwości dekoracyjne, oferując wiele możliwości dekoracji ścian zewnętrznych. Można ją elastycznie pomalować w zależności od lokalnego środowiska, aby idealnie wpasować się w otoczenie i była bardziej akceptowalna dla mieszkańców. Kiedy podlega zewnętrznym siłom podczas transportu, podnoszenia itp., kabina może ulec lekkiej deformacji, aby zrekompensować wpływ tych sił zewnętrznych i szybko wrócić do normalnego stanu, chroniąc instalację elementów elektrycznych przed siłami mechanicznymi, zapewniając dynamiczną stabilność systemu elektrycznego i skutecznie przeciwdziałając wpływom zewnętrznych sił, takich jak trzęsienia ziemi.

W projekcie strukturalnym prefabrykowanej kabiny zachowano margines przy wyborze materiałów stalowych i struktur, co skutecznie rozwiązuje problem uszkodzeń strukturalnych spowodowanych trzęsieniami ziemi. Wewnętrzny projekt prefabrykowanej kabiny jest elastyczny. Materiały sekcji są używane do wzmocnienia, aby zwiększyć ogólną siłę nośną, a można zastosować układ strukturalny trójwymiarowy. Dzięki temu rozwiązaniu, zajmowana powierzchnia jest mniejsza, a wykorzystywana jest przestrzeń pionowa, oszczędzając zasoby gruntów. Ponadto, w strukturze układu trójwymiarowego, między górnymi i dolnymi warstwami są montowane urządzenia izolujące wibracje, które eliminują hałas i zmniejszają drgania. Wytrzymałość i odporność na trzęsienia ziemi prefabrykowanej kabiny została zweryfikowana przez analizę metody elementów skończonych i przez narodowe autorytatywne instytucje badawcze, zapewniając wystarczającą niezawodność.

3.2 Charakterystyka techniczna

Oba ramy i pokrywa kabiny są wykonane z blach galwanizowanych, a panele ścian są dwuwarstwowymi blachami stalowymi wypełnionymi materiałami ogniotrwałymi, opóźniającymi pożar i termoizolacyjnymi. Łącząc to z termoizolacyjną strukturą przerywającego mostka, zmniejsza się przewodzenie ciepła między strukturami. W przypadku pożaru wewnątrz lub na zewnątrz kabiny, obudowa kabiny może utrzymać swoją integralność i ogniotrwałość przez 3 godziny, pokazując doskonałe właściwości termoizolacyjne i ogniotrwałe.

Zastosowano proces szczelności "typu samochodowego" w celu osiągnięcia efektów przeciwpylowych, przeciwwilgotnych i przeciwskraplających. W zależności od wewnętrznego sprzętu i środowiska zastosowania, struktura, wymiary, drzwi serwisowe i otwory wejścia/wyjścia kabli prefabrykowanej kabiny mogą być elastycznie zaprojektowane. W zależności od wymagań rozszerzenia wewnętrznego sprzętu, można zarezerwować różne otwory wejścia/wyjścia sprzętu, a pokrywa może być demontowana w sekcjach, ułatwiając montaż sprzętu w późniejszym etapie. To może spełniać różne wymagania projektowe i oferuje wiele opcji projektowych.

Struktura prefabrykowanej kabiny ma dobre właściwości antykorozyjne. Obróbka antykorozyjna przestrzega standardu ISO12944 "Ochrona konstrukcji stalowych systemami malarskimi ochronnymi". Zostały zastosowane wiele procesów antykorozyjnych, w tym wstępne obróbki, warstwa cynkowa, warstwa pośrednia, warstwa powierzchniowa i inne, zapewniając, że kabina może osiągnąć poziom antykorozyjny bez rdzy w ciągu 30 lat w środowisku C4. Okres użytkowania prefabrykowanej kabiny jest zaprojektowany na ponad 40 lat, a przy prostym konserwacji może osiągnąć okres użytkowania 60 lat.

W porównaniu ze strukturą kontenerową, struktura prefabrykowanej kabiny ma następujące zalety: może być elastycznie zaprojektowana zgodnie z rzeczywistymi potrzebami, ma większą przestrzeń wewnętrzną, oferuje lepsze warunki obsługi i konserwacji, a jest mniej dotknięta warunkami transportu drogowego.

4. Wnioski

Wraz z proponowanym pojęciem zielonej sieci energetycznej, dla budowy podstacji zaproponowano zielone koncepcje budowlane, takie jak inteligencja, wysoka wydajność, niezawodność, ekonomiczna praktyczność, optymalne korzyści w całym cyklu życia, oszczędzanie ziemi, energii, wody, materiałów i ochrona środowiska. Prefabrykowane podstacje, które wykorzystują prefabrykowane urządzenia, są zgodne z koncepcją zielonej sieci energetycznej i charakteryzują się szybką budową, małą powierzchnią zabudowy, wysoką integracją systemową, łatwym transportem i szybkim montażem.

W porównaniu ze strukturą kontenerową i strukturą płyty Jinbang, struktura prefabrykowanej kabiny ma więcej charakterystyk i zalet. Struktura prefabrykowanej kabiny ma wybitne zalety, takie jak bezpieczeństwo i niezawodność, silna adaptacja do środowiska, elastyczny układ, wysoka operacyjność w obsłudze, konserwacji i inspekcji, a także oszczędzanie energii i ochrona środowiska. Pokazała duże zalety w praktycznych zastosowaniach i ma szerokie zastosowanie.