Pesquisa sobre o Esquema Estrutural e as Características Técnicas de Subestações Pré-fabricadas

1. Esquema do Contêiner
1.1 Esquema Estrutural

No esquema estrutural do contêiner, o contêiner é principalmente construído a partir de placas de aço, vigas de aço, colunas de aço, encaixes de canto, etc. A estrutura do contêiner é uma estrutura integrada formada pela combinação de placas de aço e um quadro. Com base na disposição de camada única do contêiner, o software de elementos finitos é usado para estabelecer o modelo estrutural do contêiner, e em seguida, a carga do edifício da estrutura do contêiner é simulada e calculada. Os resultados dos cálculos mostram que a tensão gerada em cada componente do contêiner é menor que a tensão admissível do aço, e a deformação dos componentes também é menor que o valor permitido. Pode-se ver que o contêiner disposto em camada única pode atender bem aos requisitos de carga estrutural dos edifícios de subestações.

1.2 Características Técnicas

A estrutura tipo contêiner adota padrões internacionais gerais tanto para a estrutura geral quanto para seus componentes, o que facilita a padronização. Ao aproveitar a capacidade produtiva e equipamentos dos fabricantes de contêineres existentes em cooperação com os fabricantes de equipamentos secundários, a produção em massa pode ser alcançada através de melhorias, resultando em economia de custos e bons benefícios econômicos. No entanto, é difícil obter uma aparência esteticamente agradável na superfície do contêiner. Quando usado para construir subestações em áreas com altos requisitos de avaliação ambiental, como áreas urbanas e pontos turísticos, frequentemente não passa na revisão de avaliação ambiental local, impondo obstáculos significativos à construção.

Como um produto padrão, devido às limitações de suas características estruturais, as posições das portas do contêiner são relativamente fixas, e é difícil abrir portas em outras posições, resultando em falta de diversidade no esquema. Em caso de abertura de porta necessária, isso afetará a estabilidade e a hermeticidade do contêiner. Portanto, como integrar o espaço necessário para o equipamento elétrico no espaço pré-definido fixo é um grande desafio na implementação do esquema estrutural do contêiner para subestações.

Geralmente, a vida útil dos contêineres de transporte é de 7-10 anos. A vida útil projetada do equipamento primário nas subestações é de 40 anos, e a do equipamento secundário é de 20 anos. Se a estrutura tipo contêiner for adotada para subestações, a durabilidade da estrutura do contêiner precisa ser melhorada. A vida útil da estrutura do contêiner é afetada por muitos fatores, como o esquema de revestimento anticorrosivo, a durabilidade inerente dos materiais, o ambiente operacional do equipamento e medidas de proteção operacional. Após o tratamento anticorrosivo, se a estrutura do contêiner for colocada em uma área com bom ambiente, baixo conteúdo de poeira e areia e mínima corrosividade, sua vida útil pode chegar a 20 anos ou até 30 anos. No entanto, se colocada em uma área com ambiente ruim, sua vida útil será significativamente reduzida devido a fatores como a própria resistência estrutural e a tecnologia de processamento anticorrosivo superficial existente.

2. Esquema de Placa Jinbang
2.1 Esquema Estrutural

A placa Jinbang é principalmente feita de cimento, cinzas volantes, pó de sílica e perlita, reforçada com fibras compostas. É formada por extrusão sob vácuo de alta pressão, curada a vapor de alta temperatura e alta pressão, processada e pulverizada em múltiplas camadas. Durante o processo de produção da placa Jinbang, não são gerados resíduos líquidos, sólidos ou gases, e não polui o meio ambiente, tornando-a um produto de material de construção verde e ecológico. Os padrões de superfície da placa Jinbang podem ser combinados com o processo de revestimento de superfície por meio do design e desenvolvimento de moldes para alcançar uma variedade de padrões e qualquer combinação de cores de revestimento de superfície, criando um efeito rico e colorido e tornando a superfície da cabine de equipamento visualmente atraente.

2.2 Características Técnicas

A estrutura de placa Jinbang utiliza um esqueleto composto de aço em seção como o quadro básico de suporte de carga e adota um método de isolamento externo. As paredes da estrutura de placa Jinbang são compostas por materiais como placa Jinbang, camada de ventilação, filme de vedação à umidade, painel de madeira orientada, materiais isolantes, tubos quadrados de parede fina e gesso. Os principais matérias-primas para a produção da placa Jinbang são materiais inorgânicos, conferindo-lhe excelente resistência ao fogo. Seja usada como material de fachada ou camada externa de isolamento, a placa Jinbang apresenta bom desempenho resistente ao fogo.

Ao mesmo tempo, através de cálculos mecânicos, a estrutura garante a resistência mecânica estática e dinâmica durante todo o processo de içamento, transporte e instalação, atendendo ao requisito de vida útil de 25 anos. Possui características de alta densidade, boa resistência climática, dimensões estáveis, baixo coeficiente de deformação, resistência à água, ao fogo e à intempérie e congelamento. A placa Jinbang, semelhante aos materiais à base de cimento, tem uma boa aparência a curto prazo. No entanto, sua natureza leve e frágil, tendências a rachaduras e baixa resistência ao impacto comprometem significativamente o desempenho protetor que a parede deve possuir. A placa Jinbang é anexada ao esqueleto interno através de peças de suspensão.

As partes de junção das placas são revestidas com selante impermeável elástico. Adota os métodos de conexão encaixe e travamento e fixação por conectores, e conectores especiais de juntas são usados nas juntas das placas, preenchidos com materiais selantes elásticos. Devido às limitações do material, o desempenho de vedação nas conexões de porta-placa é pobre, o que não é favorável para alcançar efeitos antipoeira, antiumidade e anticondensação. Uma pequena deformação ou vibração durante o transporte ou içamento pode facilmente causar danos ou rachaduras na aparência, e em alguns casos, a placa Jinbang pode até cair.

Além disso, devido às suas pobres propriedades mecânicas, a placa Jinbang só pode ser usada independentemente como material de manutenção de parede externa não estrutural e material de fachada de edifício, e não pode servir como estrutura de suporte, então não pode fornecer funções de suporte e reforço. O processo existente só pode alcançar a integração de equipamento de camada única, e há espaço para otimização na integração de estrutura tridimensional mais avançada.

3. Esquema de Cabine Pré-fabricada
3.1 Esquema Estrutural

A estrutura da cabine pré-fabricada deriva de tecnologias de design e fabricação maduras de subestações tipo caixa externa, e é um produto personalizado especificamente projetado para a instalação integrada de equipamentos elétricos. A cabine pré-fabricada é um tipo de equipamento com sua própria capacidade anti-deformação. A base estrutural é soldada com aço em seção, e o quadro da cabine é uma estrutura soldada integrada. O principal material de aço utilizado é aço carbono de alta qualidade, que possui resistência mecânica, dureza e resistência ao escoamento suficientes, e exibe forte adaptabilidade ambiental.

A parede externa da cabine é feita de placas de aço metálico, que oferecem excelentes propriedades decorativas, fornecendo várias possibilidades de decoração de parede externa. Pode ser pintada flexivelmente de acordo com o ambiente local para se fundir perfeitamente com o ambiente circundante e é mais provável de ser aceita pelos residentes locais. Quando sujeita a forças externas durante o transporte, içamento, etc., a cabine pode sofrer uma ligeira deformação para contrabalançar os efeitos dessas forças externas e se recuperar em um curto período, protegendo a instalação de componentes elétricos de forças mecânicas, garantindo a estabilidade dinâmica do sistema elétrico e resistindo eficazmente aos impactos de forças externas, como terremotos.

No design estrutural da cabine pré-fabricada, uma margem é reservada para a seleção de materiais e estruturas de aço, o que pode resolver eficazmente o dano estrutural causado por terremotos. O design interno da cabine pré-fabricada é flexível. Materiais de seção são usados para reforço para aumentar a força de suporte geral, e pode ser adotada uma disposição estrutural tridimensional. Ao aplicar este esquema, a área ocupada é reduzida, e o espaço vertical é utilizado, alcançando a conservação de recursos de terra. Ao mesmo tempo, na estrutura de disposição tridimensional, dispositivos de isolamento de vibração são instalados entre as camadas superior e inferior para eliminar o ruído e reduzir as vibrações. A resistência e o desempenho sísmico da cabine pré-fabricada foram verificados por análise de elementos finitos e por instituições de teste autoritárias nacionais, garantindo confiabilidade suficiente.

3.2 Características Técnicas

Tanto o quadro quanto a cobertura superior da cabine são feitos de chapas de aço galvanizadas, e as placas de parede são duplas, preenchidas com materiais ignífugos, retardadores de chama e isolantes térmicos. Combinado com a estrutura de isolamento térmico de ponte quebrada, a condução de calor entre as estruturas é reduzida. Quando ocorre um incêndio dentro ou fora da cabine, a carcaça externa da cabine pode manter sua integridade e resistência ao fogo por 3 horas, demonstrando excelente desempenho de isolamento térmico e resistência ao fogo.

O processo de vedação "tipo carro" é empregado para alcançar efeitos antipoeira, antiumidade e anticondensação. Dependendo do equipamento interno e do ambiente de aplicação, a estrutura, dimensões, portas de manutenção e aberturas de entrada/saída de cabos da cabine pré-fabricada podem ser projetadas de forma flexível. De acordo com os requisitos de expansão do equipamento interno, diferentes aberturas de entrada/saída de equipamento podem ser reservadas, e a cobertura superior pode ser desmontada em seções, facilitando a instalação de equipamentos em um estágio posterior. Isso pode atender a diferentes requisitos de projeto e oferece uma variedade de opções de design.

A estrutura da cabine pré-fabricada tem bom desempenho anticorrosivo. O tratamento anticorrosivo segue o padrão ISO12944 "Proteção anticorrosiva de estruturas de aço por sistemas de pintura de proteção". Vários processos anticorrosivos são adotados, incluindo pré-tratamento, camada de zinco, camada intermediária, camada superficial e outros tratamentos, garantindo que a cabine possa atingir um nível de anticorrosão sem ferrugem em 30 anos em um ambiente C4. A vida útil de operação da cabine pré-fabricada é projetada para ser superior a 40 anos, e com manutenção simples, pode atingir uma vida útil de 60 anos.

Comparado com a estrutura do contêiner, a estrutura da cabine pré-fabricada tem as seguintes vantagens: pode ser projetada flexivelmente de acordo com as necessidades reais, tem maior espaço interno, proporciona melhores condições de operação e manutenção, e é menos afetada pelas condições de transporte rodoviário.

4. Conclusões

Com a proposição do conceito de rede elétrica verde, conceitos de construção verde, como inteligência, eficiência, confiabilidade, praticidade econômica, benefícios ótimos ao longo do ciclo de vida, conservação de terras, energia, água, materiais e proteção ambiental, foram propostos para a construção de subestações. Subestações pré-fabricadas, que utilizam equipamentos pré-fabricados, estão alinhadas com o conceito de rede elétrica verde e são caracterizadas por velocidade de construção rápida, pequena área de ocupação, alta integração do sistema, transporte conveniente e instalação rápida.

Comparado com a estrutura do contêiner e a estrutura de placa Jinbang, a estrutura da cabine pré-fabricada exibe mais características e vantagens. O modo estrutural da cabine pré-fabricada tem vantagens proeminentes, como segurança e confiabilidade, forte adaptabilidade ambiental, layout flexível, alta operabilidade na operação, manutenção e inspeção, bem como conservação de energia e proteção ambiental. Demonstrou grandes vantagens em aplicações práticas e possui amplo valor de aplicação.