プレファブキャビン型変電所の設計と製造技術

1. プレハブキャビン型変電所の性能特性

プレハブキャビン型変電所の性能特性は以下の通りです。

• 小規模な敷地面積: モジュール設計により、二層三元配置を採用し、土地取得コストを節約できます。

• 変電所建設の柔軟性: 変電所の設置場所に対する要件が低く、実際の現場条件（土地形状や地質など）に応じてレイアウトを柔軟に調整することができます。移動可能で再配置も可能です。

• 現場での建設作業量の削減: 伝統的な変電所建設では、現場での土木工事の作業量が大きく、設備は現場に運ばれてから組み立て、配線、デバッグを行う必要があります。気候や環境の影響を受けやすく、建設期間が長くなります。プレハブキャビン方式では、設備は工場で予め組み立て、配線、デバッグされ、現場での作業はキャビン体の接続とキャビン間の配線のみです。気候や環境の影響を受けにくく、建設期間が短くなります。

• 現場建設管理の複雑さの軽減: 伝統的な建設方式では、まず土木基礎を作り、次に設備を設置し、最後にスイッチギア室を建設します。プロジェクト周期が長く、クロス作業が多く、管理が難しくなります。プレハブキャビン方式では、現場でのプレハブキャビンの簡単な基礎工事のみが必要です。完成後、土木チームは撤退し、プレハブキャビンの設置を待つだけです。これによりクロス建設が避けられ、建設管理が比較的簡単になります。

• 優れた環境適合性: 伝統的な湿式建設では、土木工事の作業量が大きく、多くの粉塵が発生し、環境に大きな粉塵汚染を与え、周囲の環境に大きな影響があります。プレハブキャビン方式では、キャビン体は全体として予め製造され、現場に輸送されます。現場での土木工事の作業量が少ないため、周囲の環境への影響が比較的小さく、環境に優しいです。

•  美しい外観と環境との調和: プレハブキャビン方式では、昇圧変電所の周囲の環境に合わせてカスタマイズされた外装塗装を行うことができます。これにより、環境との調和が実現します。また、プレハブキャビン型変電所は、電磁放射線の遮断と騒音の低減機能が高く、周囲の住民に受け入れられやすいです。

• 短期間の建設期間: プレハブキャビン型変電所の建設期間は短いです。基礎工事とプレハブキャビンの生産が同時に進行し、建設期間は約3ヶ月です。

• 総合的なコスト削減: 伝統的な建設方式は比較的固定化されており、コスト最適化の余地が限られています。プレハブキャビン型昇圧変電所では、土木工事と設置コストを削減できます。建設期間が短縮され、早期に並列接続と発電が可能になり、早期に利益を得ることができます。総合的なコストは約10%削減されます。

2. プレハブキャビン型変電所の設計技術

中国国家電網公司が発行したQ/GDW 1795 - 2013 電力網の3Dモデリングの一般規則 に基づき、パラメトリックモデリングとソリッドモデリングの方法を使用して、プレハブキャビン製品の3Dモデリング設計を行います。

•  パラメトリックモデリング: このモデリングプロセスは、グラフ内の幾何要素の関係と寸法を制約する複数のパラメータセットを使用し、異なるトポロジー関係を持つ幾何グラフの生成を駆動します。パラメータを調整することで、グラフの幾何形状を修正および制御することができます。これにより、プレハブキャビンのような製品の3Dモデリングを迅速に行うことができます。

• ソリッドモデリング: パラメトリックモデルを参照としてソリッドモデリングを行います。各3Dボクセルのパラメータはそれに関連付けられます。プレハブキャビンの部品（トップカバー、壁、ベース、統合設備）を精緻化し、プレハブキャビン製品の3Dモデルに組み立てます。

• 生産図面: ソリッドモデリングを使用して各部品の生産図面を生成し、関連する材料表（BOM）を自動的に生成します。同時に、図面上のQRコードをスキャンしてオンラインで3Dモデルのプレビューを行い、加工と生産効率を向上させることができます。

•  視覚レンダリング: 先進的な視覚レンダリング技術を適用し、作成されたプレハブキャビンモデルの外観、内部シーン、環境照明の詳細をレンダリングし、プレハブキャビンのデジタル視覚設計を実現し、ユーザーに製品の形式を全方位的に提示します。

CAEシミュレーション技術を採用し、吊り上げ、風荷重、雪荷重、地震などの条件下でのプレハブキャビン構造のシミュレーションと分析を行い、キャビン構造の信頼性を検証し、設計コストを削減し、設計サイクルを短縮し、製品の信頼性を向上させます。

•  吊り上げ条件のシミュレーション: CAEシミュレーション技術を使用して、吊り上げ時の重力荷重下でのプレハブキャビンモジュールの応力と変形を分析します。吊り上げ点は、単一モジュールの底面チャネル鋼の4つの吊り上げ具取り付け穴に位置します。

• 雪荷重条件のシミュレーション: CAEシミュレーション技術を使用し、GB 50009 - 2012 建築物の荷重規範 に基づいて、50年リターン期間の雪荷重条件におけるプレハブキャビンの構造応力をシミュレーションします。

• 風荷重条件のシミュレーション: CAEシミュレーション技術を使用し、GB 50009 - 2012 建築物の荷重規範 に基づいて、二棟屋根建築物の各面における風荷重条件でのプレハブキャビンの構造応力をシミュレーションします。

• モーダル分解: 高層建築構造の自然振動周期特性とは異なり、プレハブキャビン構造は多数の断面鋼材を溶接して形成されています。その固有周波数はモーダル分解法によって計算されるべきです。得られたモードと設計地震スペクトルを使用して、プレハブキャビンの地震応答分析を行うことができます。

• 地震条件のシミュレーション: 応答解析技術を使用し、GB 50260 - 2013 電気設備の耐震設計規範 に基づいて、8度の耐震基準強度条件におけるプレハブキャビンの構造応力をシミュレーションします。

• 照度シミュレーション: 照度シミュレーションソフトウェアを使用して、プレハブキャビン内の通常照明、非常時照明、緊急避難照明の照度値をシミュレーションおよび計算し、DL/T 5390 - 2014 発電所および変電所の照明設計技術規程 の照度要求を満たし、キャビン内の快適な操作とメンテナンス環境を確保します。

3. プレハブキャビン型変電所の工程技術

プレハブキャビン型変電所の工程は以下の通りです。

•  生産工程: プレハブキャビンは標準化工場で加工され、プレハブキャビンの品質を確保することができます。工程は図1に示されています。

•  防錆工程: 異なる使用状況に応じて異なる防錆グレードと塗装工程を選択し、プレハブキャビンが使用期間中に錆びないようにします。

• 断熱工程: 「鋼板 + 岩綿 & ポリウレタン + 機器室壁パネル & 船舶用防火断熱岩綿ボード」の3層断熱構造を採用し、ヒーターとエアコンを補完して、キャビン内の温度が適切な範囲内に保たれます。

•  防水工程: 水漏れしやすい区画キャビンには、圧縮比シーラントと耐候性シリコーンシーラントを使用して密封処理を行い、防水カバーを組み合わせてキャビンが水漏れしないようにします。

•  防塵工程: 自動車の密封工程を採用し、高弾性シール条（EPDMゴム）を使用して防塵、防湿、結露防止効果を達成します。高圧・低圧の入出力ケーブル孔には、密封が容易なノックアウト孔を採用し、ノックアウト孔用の密封ゴムリングをキャビン内でランダムに配置します。

•  換気工程: 気候条件と環境要因を考慮し、風砂が多い地域、極寒地域、汚染の高い地域では、プレハブキャビン内に電動ダンパーまたは微正圧防塵技術を使用して、防塵、防湿、結露防止効果を達成し、設備の安定稼働を確保します。

• 内装工程: パイプライン電力配電と照明には難燃性PVCスレーディングパイプを使用し、消防とアクセス制御設備には亜鉛メッキパイプを使用して埋設します。床の二次設備には一般的に静電気防止床を使用し、一次設備には一般的に絶縁ゴムマットを使用します。天井には骨格一体型天井を使用し、取り付けが容易で全体的に美しく、後のメンテナンスも便利です。

• 電力配電工程: プレハブキャビン内には、異なる機能要件に応じて、電力、通常照明、非常時照明、メンテナンス箱の電力配電箱を設置します。その中でも、非常時照明配電箱は36V集約電源を提供し、遠隔監視や消防連携などの機能を実現します。