Optimalizovaná technologie položení kabelů a výstavby vedení pro fotovoltaické elektrárny: Přístup založený na BIM

1 Výzkum technologie kladení a rozvádění kabelů v fotovoltaické elektrárně
1.1 Shromažďování dat

Před vytvořením BIM modelu pro kladení kabelů je nezbytné hluboce ovládat detailní parametry specifikací zapojeného zařízení, materiálů použitých při stavbě a podmínek na místě, s cílem zlepšit přesnost konstrukce modelu. Aby se zajistilo, že BIM model přesně odražuje skutečnou situaci na staveništi, klíčem je přesné shromažďování a zadávání specifických technických parametrů klíčového zařízení. Tyto zahrnují přesné rozměry kabelových rour, detailní specifikace distribučních skříní, vnější průměry kabelů a specifické parametry drátových hranatých rour. Vztah mezi těmito parametry a modelem kabelu by měl dodržovat následující pravidla:

V rovnici, P je soubor klíčových parametrů; I je přesnost modelu kladení kabelu; f mapuje P na I; a g je funkce úpravy. Přesné získání parametrů přímo ovlivňuje následné vytváření modelu a jeho praktickou použitelnost. Během sběru dat jsou parametry zařízení úzce propojeny. Změna dat jakéhokoli jednoho zařízení může vyvolat řetězové reakce, což vyžaduje včasné upravování souvisejících parametrů. Tedy ve fázi sběru dat flexibilně upravujte strategie v závislosti na podmínkách na místě, aby se zajistila konzistence a přesnost dat.

1.2 Vytváření modelu kabelu

Během stavby vedlevedy tvoří kabel po obložení. K připojení kabelů ke konečným členům zařízení se u konce kabelu instalují konektory. Geometrický model kabelu je obal získaný skenováním jeho průřezu podél osy. Zjednodušte průřez do kruhu (poloměr r) a použijte R(s) = (d1(s), d2(s), d3(s)) k definování lokálního souřadnicového systému na ose S. Geometrie kabelu je přesně vyjádřena parametrickou rovnicí, která popisuje konstrukci obalu povrchu.

V rovnici, W reprezentuje místní hranice matice; C(s) reprezentuje globální souřadnice umístění bodu; M(s) reprezentuje matici rotace transformace. Geometrický model kabelu postavený na základě této rovnice je znázorněn na obrázku 1.

Na obrázku 1, tečkovaná čára S jasně označuje centrální osu kabelu. Bod na S je vzat jako uzel q, kde je postaven lokální souřadnicový systém R pro popis směrových vlastností průřezu. Konkrétně, d₁ (jednotkový vektor v hlavním normálním směru) definuje hlavní normální orientaci průřezu; d₂ (jednotkový vektor v binormálním směru, kolmý na d₁ upřesňuje popis směru; d₃ (jednotkový vektor v tečnovém směru podél S) ukazuje trend rozšíření kabelu v q. Průřez v q je předpokládán kruhový s poloměrem r₀, tvoří kompletní geometrický model s vektory směru pro následnou analýzu instance kabelu.

Jak je znázorněno na obrázku 2, instance kabelu je definována čtyřmi vrcholy v₁–v₄, které ho dělí na tři segmenty l₁: v₁–v₂; l₂: v₂–v₃; l₃: v₃–v₄, s v₁ a v₄ jako koncovými body. Pro každý segment jsou jeho směrové vlastnosti a tvar průřezu určeny jeho pozicí/délkou na S a geometrickým modelem. Takže segmenty l1–l3 odpovídají průřezům C₁–C₃, společně tvoří geometrické zobrazení kabelu.

1.3 Kladení kabelů

Integrace detailů z obrázků 1 a 2 umožňuje přesné pochopení modelování geometrie kabelu a jeho segmentačních vlastností. Model přesně zobrazuje klíčové geometrické prvky (centrální osu, tvar průřezu, směrové atributy) a umožňuje hlubokou analýzu kabelu prostřednictvím jemné segmentace, poskytující teoretickou základnu pro efektivní kladení.

Při přípravě před kladením se z modelu odvodí celkové délky kabelů různých specifikací. Data se uspořádají do standardizovaných tabulek podle typu kabelu, poskytují přesné informace a pokyny pro stavbu. Metodou kladení tento projekt používá přímé zakopávání, aby zajistil profesionální a efektivní provedení.

Při kladení v kabelových rourách se umístí rovnoměrná polštářová vrstva písku/jemné zeminy, aby se udržel poloměr ohybu kabelu v mezích. Použijte elektrické vinutí pro tah. Při kladení vícekerných kabelů pečlivě dodržujte omezení poloměru křivosti:

V rovnici, r_min reprezentuje bezpečný limit ohnutí kabelu; cr reprezentuje minimální bezpečný poloměr ohybu kabelu. Po dokončení práce s kladením kabelů je nutné formálně podat žádost o přijetí skrytého projektu do oddělení odpovědného za kontrolu kvality projektu. Jakmile je úspěšně projitý postup přijetí, rovnoměrně položte jemnou zeminu na horní i dolní stranu kabelu jako ochrannou vrstvu a pak kabel zakryjte kabelovou poklopcovou deskou. Kromě toho při plánování trasy kabelu by měla být prioritou, aby trasa těsně přiléhala k povrchu překážek, které umožňují vedení:

V rovnici, q_i je specifický uzel na centrální lince trasy kabelu; OS je uzel povrchu překážky; R_r je poloměr kabelu; Inter dis je nejkratší vzdálenost mezi body. Před zasypáním proveďte kontrolu, abyste potvrdili, že všechny skryté projekty splňují standardy. Poté zatlučte náplň, aby byla zajistena její hustota a stabilita, v souladu se specifikacemi.

Po zatlučení zasypejte na klíčových pozicích (křižování kabelů, spoje, zatáčky) směrové značky. Obalte kabely konopím pro ochranu. Když přímo zakopané kabely procházejí budovami, zkontrolujte rozdíly v výšce venkovních a vnitřních trubek; aplikujte vodotěsné opatření, pokud jsou venkovní trubky vyšší, aby bylo zajištěno bezpečné kladení.

1.4 Rozvádění kabelů

Jako klíčový okruh při stavbě fotovoltaické elektrárny musí rozvádění kabelů sledovat striktní specifikace/procedury, aby se zajistily stabilní, spolehlivé a bezpečné elektrické spojení.

Nejprve připravte kompletní/kvalifikované nástroje (striptézy, kleště, izolační rukávy, terminály, izolační pásky) a materiály. Ujistěte se, že kabely splňují návrhové specifikace, projdou kontroly kvality (bez poškození, nedotčená izolace).

Před rozváděním přesně odstraňte obaly kabelů: použijte striptézy k odstranění vnějších obalů/vnitřní izolace podle požadavků konečných členů, exponujte vodiče (odstraňte hrany/oxid). Vyberte vhodné terminály podle průřezu vodičů a potřeb rozvádění. Rovnice je následující:

V rovnici, T je typ terminálu; A je průřez vodiče kabelu; R označuje parametry rozvádění; S je funkce mapování. Použijte kleště k pevnému kleštění vodičů a terminálů, abyste zajistili, že nejsou volné ani špatně spojené. Během rozvádění pečlivě dodržujte návrhové výkresy a specifikace pro přesné spojení kleštěných terminálů s konečnými členy zařízení, aby byla zajištěna těsnost.

Pro vícekerné kabely porovnejte barvy/čísla, abyste zabránili špatným spojením. Po rozvádění obalte spojení izolačními rukávy/pásky, aby byla zlepšena izolace a zabráněno pronikání vlhkosti nebo prachu. Shrnutí, rozvádění kabelů je klíčové pro stavbu fotovoltaické elektrárny, vyžaduje striktní dodržování specifikací, aby byla zajištěna kvalita a bezpečnost, kladouc tak pevný základ pro stabilní provoz.

2 Experimentální analýza

K ověření efektivity a realizovatelnosti navrhované technologie kladení a rozvádění kabelů v fotovoltaických elektrárnách se porovnává s tradičními metodami.

2.1 Experimentální objekty

Experiment se provádí v laboratorních podmínkách s využitím MATLABu pro simulaci plánování cesty. Bylo vybráno dvacet standardizovaných úkolů kladení a rozvádění kabelů, které byly rozděleny do 4 skupin (5 úkolů každá) pro snížení náhodných chyb statistickým rozptylem, což zvyšuje stabilitu výsledků.

2.2 Příprava experimentu

Hardware zahrnuje počítače s 500GB úložným prostorem, 32GB pamětí a Windows 10. Tyto byly laděny a optimalizovány, aby zajistily stabilní fungování, přesně simulují reálné podmínky pro spolehlivé výsledky.

2.3 Výsledky a analýza experimentu

Porovnávají se tři metody s navrhovanou; výsledky jsou uvedeny v tabulce 1.

3 Závěr

Analýza dat v tabulce 1 ukazuje, že navrhované řešení kladení a rozvádění kabelů má významné výhody. Jeho návrh trasy (≈50m) je 40m, 45m a 50m kratší než metody 1, 2, 3. To nejen dokazuje efektivitu plánování trasy, ale také zdůrazňuje obrovský aplikativní potenciál v projektech fotovoltaických elektráren, poskytující cenné reference pro energetický průmysl.

Tento článek zkoumá kladení a rozvádění kabelů v fotovoltaických elektrárnách, používá modelování BIM pro zvýšení efektivity a bezpečnosti. Experimenty ukazují, že metoda převyšuje tradiční metody v plánování trasy – zkracuje délky a zlepšuje kvalitu. Podporuje stavbu fotovoltaických elektráren a podporuje udržitelný rozvoj průmyslu.

V budoucnosti integrace inteligentních stavebních technologií a big data udělá tyto technologie inteligentnější a efektivnější, podporující zelenější a nízkouhlíkový energetický průmysl. Očekáváme další inovace, které optimalizují procesy, sníží náklady a modernizují globální energetickou strukturu.