تكنولوجيا وضع الكابلات والتمديدات الكهربائية المحسنة لمحطات الطاقة الشمسية: نهج مستند إلى BIM

1 دراسة تقنية تثبيت الكابلات وتمديد الأسلاك في محطة الطاقة الشمسية
1.1 جمع البيانات

قبل بناء نموذج BIM لتثبيت الكابلات، من الضروري إتقان التفاصيل الدقيقة لمواصفات المعدات المعنية والمواد المستخدمة في الإنشاء والحالة الموقعية، بهدف تحسين دقة بناء النموذج. لضمان أن يتمكن نموذج BIM من تعكس بدقة الوضع الفعلي للموقع، يكمن الأمر الرئيسي في جمع وإدخال المعلمات التقنية الخاصة بالمعدات الرئيسية بدقة. وتتضمن هذه المواصفات الأبعاد الدقيقة للقنوات الكهربائية، والمواصفات التفصيلية لصناديق التوزيع، وأبعاد القطر الخارجي للأسلاك، والمعلمات الخاصة بالفتحات السلكية. ويجب أن تتبع العلاقة بين هذه المعلمات ونموذج الكابل القواعد التالية:

في المعادلة، P هو مجموعة المعلمات الرئيسية; I هو دقة نموذج تثبيت الكابل; f يقوم بتعيين P إلى I; وg هو دالة التعديل. يؤثر الحصول على المعلمات بدقة بشكل مباشر على بناء النموذج اللاحق والتطبيق العملي. أثناء جمع البيانات، تكون معلمات الأجهزة مرتبطة ارتباطًا وثيقًا. قد يؤدي تغيير بيانات أي جهاز واحد إلى ردود فعل سلسلة، مما يتطلب تعديل المعلمات ذات الصلة في الوقت المناسب. وبالتالي، في مرحلة جمع البيانات، قم بتعديل الاستراتيجيات بمرن بناءً على الظروف الحالية لضمان تناسق البيانات ودقتها.

1.2 بناء نموذج الكابل

في الإنشاء، تشكل الموصلات كابلات بعد تغليفها. للتوصيل بين الكابلات والأطراف الجهازية، يتم تركيب موصلات على أطراف الكابل. يعتبر نموذج الهندسة الكابل هو الغلاف الناتج عن المسح الضوئي لمقطع عرضي طول الخط الوسطي. يتم تبسيط المقطع العرضي إلى دائرة (نصف قطر r)، واستخدام R(s) = (d1(s), d2(s), d3(s)) لتعريف الإطار الإحداثي المحلي على الخط الوسطي S. يتم التعبير بدقة عن الهندسة الكابل عبر معادلة معلمة، تصف بناء سطح الغلاف.

في المعادلة، W يمثل المصفوفة المحلية للحدود; C(s) يمثل نقطة التوضع الإحداثي العالمية; M(s) يمثل مصفوفة تحويل الدوران. يتم عرض نموذج الهندسة الكابل الذي تم بناؤه بناءً على هذه المعادلة في الشكل 1.

في الشكل 1، خط الوسط S يحدد بشكل واضح المحور المركزي للكابل. يتم اختيار نقطة مميزة على S كعقدة q، حيث يتم بناء نظام إحداثي محلي R لوصف خصائص الاتجاه للمقطع العرضي. وبشكل محدد، d₁ (المتجه الوحدة في الاتجاه الطبيعي الرئيسي) يحدد الاتجاه الطبيعي الرئيسي للمقطع العرضي; d₂ (المتجه الوحدة في الاتجاه الثنائي، عمودي على d₁ يوضح وصف الاتجاه; d₃ (المتجه الوحدة في الاتجاه المماسي على طول S) يظهر اتجاه تمدد الكابل عند q. يتم افتراض أن المقطع العرضي عند q دائري بنصف قطر r₀، ليشكل نموذج هندسي كامل مع متجهات الاتجاه لتحليل الكابلات اللاحقة.

كما هو موضح في الشكل 2، يتم تعريف حالة الكابل بأربع رؤوس v₁–v₄، والتي يتم تقسيمها إلى ثلاثة مقاطع l₁: v₁–v₂; l₂: v₂–v₃; l₃: v₃–v₄، مع v₁ و v₄ كنقاط نهاية. لكل قطعة، يتم تحديد خصائص الاتجاه والشكل للمقطع العرضي بموقعه/طوله على S والنماذج الهندسية. بالتالي، القطع l1–l3 تتوافق مع المقاطع العرضية C₁–C₃، مكونةً بذلك تمثيل الهندسة الكابل.

1.3 تثبيت الكابلات

يساهم دمج التفاصيل من الشكلين 1 و2 في فهم دقيق لنمذجة الهندسة الكابل وخصائص التقسيم. يصور النموذج بدقة العناصر الهندسية الأساسية (المحور المركزي، شكل المقطع العرضي، خصائص الاتجاه) ويوفر أساسًا نظريًا لتحليل الكابلات المتعمق عبر التقسيم المفصل، مما يوفر أساسًا نظريًا لتركيب الكابلات بكفاءة.

في التحضير قبل التركيب، يتم استخراج أطوال الكابلات الكلية للأنواع المختلفة بناءً على النموذج. يتم تنظيم البيانات في جداول موحدة حسب نوع الكابل، لتوفير معلومات دقيقة وإرشادات للإنشاء. بالنسبة لطريقة التركيب، يستخدم هذا المشروع الدفن المباشر لضمان الاحترافية والكفاءة.

عند تركيب الكابلات في قنوات الكابلات، يتم وضع وسادة من الرمل/التربة الناعمة بشكل موحد للحفاظ على نصف قطر الانحناء للكابل ضمن الحدود. يتم استخدام مكابح كهربائية للجر. عند تركيب الكابلات متعددة النوى، يجب اتباع قيود نصف قطر الانحناء بدقة:

في المعادلة، r_min يمثل الحد الآمن لانحناء الكابل; cr يمثل الحد الأدنى الآمن لنصف قطر الانحناء للكابل. بعد الانتهاء من عمل تركيب الكابلات، من الضروري تقديم طلب رسمي لقبول المشروع الخفي إلى القسم المسؤول عن فحص جودة المشروع. بمجرد اجتياز الإجراءات القبول بنجاح، يتم وضع تراب ناعم بشكل متساوٍ على الجانبين العلوي والسفلوي للكابل كطبقة حماية، ثم تغطية الكابل بغطاء الكابل. بالإضافة إلى ذلك، عند التخطيط لمسار الكابل، يجب أن يكون الأولوية هي أن يكون المسار قريبًا من سطح العقبات المسموح بها للتوصيل:

في المعادلة، q_i هو عقدة محددة على خط الوسط لمسار الكابل; OS هو عقدة سطح العقبة; R_r هو نصف قطر الكابل; Inter dis هو أقصر مسافة بين النقاط. قبل إعادة التعبئة، قم بمراجعة لتأكيد أن جميع المشاريع الخفية تتوافق مع المعايير. ثم قم بتراص التعبئة لإảكد كثافتها واستقرارها، بما يتماشى مع المواصفات.

بعد التراص، دفن أعمدة العلامات الاتجاهية في المواقع الرئيسية (تقاطعات الكابلات، التوصيلات، المنعطفات). قم بتغليف الكابلات بالكتان للحماية. عندما تمر الكابلات المدفونة مباشرة عبر المباني، تحقق من الفرق في ارتفاع الأنابيب الخارجية والداخلية؛ قم بتطبيق العزل المائي إذا كانت الأنابيب الخارجية أعلى لضمان السلامة أثناء التركيب.

1.4 توصيل الكابلات

كرابط رئيسي في بناء محطة الطاقة الشمسية، يجب أن يتبع توصيل الكابلات مواصفات وإجراءات صارمة لضمان اتصالات كهربائية مستقرة وموثوقة وآمنة.

أولاً، قم بإعداد أدوات كاملة/مؤهلة (أجهزة تقشير الأسلاك، مقصات الضغط، أكمام العزل، المحطات، شريط العزل) والمواد. تأكد من أن الكابلات تتوافق مع المواصفات التصميمية، وتعبر اختبارات الجودة (بدون تلف، والعزل سليم).

قبل التوصيل، قم بتقشير الكابلات بدقة: استخدم أجهزة تقشير الأسلاك لإزالة الطبقة الخارجية والعزل الداخلي وفقًا لمتطلبات الطرف، واكشف عن الموصلات (إزالة الزوائد والأكسيد). اختر المحطات المناسبة بناءً على مساحة المقطع العرضي للموصل والتوصيل المطلوب. الصيغة كالتالي:

في الصيغة، T هو نوع المحطة; A هي مساحة المقطع العرضي للموصل الكابل; R تمثل معلمات التوصيل; S هي دالة التعيين. استخدم مقصات الضغط لضغط الموصلات والمحطات بشكل ثابت، لضمان عدم التخلخل أو الاتصال السيء. أثناء التوصيل، تأكد من اتباع الرسومات التصميمية والمواصفات بدقة لتوصيل المحطات المضغوطة بأطراف الأجهزة بشكل صحيح، لضمان التماسك.

بالنسبة للكابلات متعددة النوى، تطابق الألوان والأرقام لتجنب التوصيل الخاطئ. بعد التوصيل، قم بتغليف الاتصالات بأكمام العزل/شريط العزل لتعزيز العزل ومنع دخول الرطوبة أو الغبار. باختصار، يعتبر توصيل الكابلات أمرًا حاسمًا في بناء محطة الطاقة الشمسية، ويحتاج إلى التقيد الصارم بالمواصفات لضمان الجودة والسلامة، مما يضع أساسًا متينًا للتشغيل المستقر.

2 تحليل تجريبي

لمعالجة فعالية وإمكانية التطبيق للتقنية المقترحة لتثبيت الكابلات وتوصيلها في محطات الطاقة الشمسية، يتم مقارنتها بالطرق التقليدية.

2.1 كائنات تجريبية

يتم إجراء التجربة تحت ظروف المختبر باستخدام MATLAB لمحاكاة التخطيط المسار. يتم اختيار عشرين مهمة قياسية لتثبيت الكابلات وتوصيلها وتقسيمها إلى 4 مجموعات (5 مهام لكل منها) لتقليل الأخطاء العشوائية عبر التشتت الإحصائي، مما يعزز استقرار النتائج.

2.2 التحضير التجريبي

تشمل الأجهزة الحواسيب ذات ذاكرة تخزين 500 جيجابايت، وذاكرة عشوائية 32 جيجابايت، و Windows 10. يتم تصحيحها وتحسينها لضمان التشغيل المستقر، ومحاكاة الظروف الواقعية بدقة للحصول على نتائج موثوقة.

2.3 النتائج والتحليل التجريبي

تتم مقارنة ثلاث طرق مع الطريقة المقترحة؛ ويظهر النتائج في الجدول 1.

3 الخاتمة

يظهر تحليل بيانات الجدول 1 أن الحل المقترح لتثبيت وتوصيل الكابلات له مزايا ملحوظة. تصميم المسار (≈50 م) هو 40 م، 45 م، و 50 م أقصر من الطرق في 1، 2، 3. هذا ليس فقط يثبت فعالية التخطيط المسار، ولكنه أيضًا يبرز إمكانات التطبيق الهائلة في مشاريع محطات الطاقة الشمسية، مما يقدم مراجع قيمة لصناعة الطاقة.

يستكشف هذا البحث تثبيت وتوصيل الكابلات في محطات الطاقة الشمسية، باستخدام نمذجة BIM لتعزيز الكفاءة والأمان. تظهر التجارب أن هذه الطريقة تتفوق على الطرق التقليدية في تخطيط المسارات - مما يقلل من الأطوال وتحسين الجودة. فهو يدعم بناء محطات الطاقة الشمسية ويدفع نحو تطور صناعة مستدامة.

في المستقبل، سيتم دمج البناء الذكي والبيانات الكبيرة لجعل هذه التقنيات أكثر ذكاء وكفاءة، مما يدفع صناعة الطاقة الخضراء والمنخفضة الكربون. نتوقع المزيد من الابتكارات لتحسين العمليات وتقليل التكاليف وترقية البنية التحتية للطاقة العالمية.