Tecnoloxía optimizada de tendido de cables e instalación eléctrica para centrais fotovoltaicas Un enfoque basado en BIM

1 Investigación sobre a tecnoloxía de tendido e instalación de cables en centrais fotovoltaicas
1.1 Recollida de datos

Antes de construír o modelo BIM para o tendido de cables, é necesario dominar profundamente os parámetros detallados das especificacións do equipo implicado, os materiais utilizados na construción e as condicións do lugar, co obxectivo de mellorar a precisión da construción do modelo. Para asegurar que o modelo BIM poida reflicir con precisión a situación real do lugar de construción, o núcleo está en recoller e introducir con precisión os parámetros técnicos específicos do equipo clave. Estes inclúen as dimensións precisas das trinxerías de cable, as especificacións detalladas dos caixas de distribución, as dimensións do diámetro exterior dos cables e os parámetros específicos das ranuras de fío. A relación entre estes parámetros e o modelo de cable debe seguir as seguintes regras:

Na fórmula, P é o conxunto de parámetros clave; I é a precisión do modelo de tendido de cables; f mapea P a I; e g é a función de axuste. A adquisición precisa de parámetros afecta directamente a construción posterior do modelo e a súa practicidade. Durante a recollida de datos, os parámetros do dispositivo están estreitamente interrelacionados. Cualquier cambio nos datos dun único dispositivo pode provocar reaccións en cadea, requirendo un axuste oportuno dos parámetros relacionados. Así, na etapa de recollida de datos, axuste flexiblemente as estratexias baseándose nas condicións no terreo para asegurar a consistencia e a precisión dos datos.

1.2 Construción do modelo de cable

Na construción, os conductores forman cables despois de serem forrados. Para conectar os cables aos terminais dos dispositivos, instálanse conectores nos extremos dos cables. O modelo xeométrico dun cable é un envoltorio obtido a partir do escaneado da sección transversal ao longo da liña central. Simplifícase a sección transversal a un círculo (radio r) e usa R(s) = (d1(s), d2(s), d3(s)) para definir o marco de coordenadas local na liña central S. A xeometría do cable exprésase con precisión mediante unha ecuación parametrizada, describindo a construción da superficie envoltoria.

Na fórmula, W representa a matriz de límites local; C(s) representa o punto de posicionamento de coordenadas globais; M(s) representa a matriz de transformación de rotación. O modelo xeométrico de cable construído baseándose nesta fórmula móstrase na Figura 1.

Na Figura 1, a liña de puntos S marca claramente o eixe central do cable. Tómase un punto característico en S como nodo q, onde se constrúe un sistema de coordenadas local R para describir as propiedades direccionais da sección transversal. Específicamente, d₁ (vector unitario na dirección principal normal) define a orientación principal normal da sección transversal; d₂ (vector unitario na dirección binormal, perpendicular a d₁ refina a descrición da dirección; d₃ (vector unitario na dirección tangencial ao longo de S) mostra a tendencia de extensión do cable en q. A sección transversal en q supónse circular con radio r₀, formando un modelo xeométrico completo con vectores de dirección para análise posterior de instancias de cable.

Como se mostra na Figura 2, a instancia de cable defínese por catro vértices v₁–v₄, dividindo-a en tres segmentos l₁: v₁–v₂; l₂: v₂–v₃; l₃: v₃–v₄, con v₁ e v₄ como extremos. Para cada segmento, as súas propiedades direccionais e forma da sección transversal determinanse pola súa posición/lonxitude en S e polo modelo xeométrico. Así, os segmentos l1–l3 corresponden ás seccións transversais C₁–C₃, formando xuntos a representación xeométrica do cable.

1.3 Tendido de cables

A integración de detalles das Figuras 1 e 2 permite unha comprensión precisa da modelización xeométrica e características de segmentación do cable. O modelo describe con precisión os elementos xeométricos centrais (eixe central, forma da sección transversal, atributos direccionais) e permite unha análise en profundidade do cable mediante unha segmentación refinada, proporcionando unha base teórica para un tendido eficiente.

Nas preparacións previas ao tendido, derívase as lonxitudes totais dos cables de varias especificacións baseándose no modelo. Organízanse os datos en táboas estandarizadas por tipo de cable, fornecendo información e directrices precisas para a construción. Para o método de tendido, este proxecto adopta o enterramento directo para asegurar profesionalidade e eficiencia.

Ao tender en trinxerías de cable, colócase un coxín uniforme de areia/terra fina para manter o raio de curvatura do cable dentro dos límites. Utilízanse guinchos eléctricos para a tracción. Ao tender cables multicore, séguense estritamente as restricións de raio de curvatura:

Na fórmula, r_min representa o límite de dobrado seguro do cable; cr representa o raio mínimo de viraxe seguro do cable. Despois de completar o traballo de tendido de cables, é necesario presentar formalmente unha solicitude de aceptación de proxecto oculto ao departamento responsable da inspección de calidade do proxecto. Unha vez superado o procedemento de aceptación, déitanse terra fina de maneira uniforme tanto por encima como por debaixo do cable como capa protectora, e cubrése o cable con unha tapa de cable. Ademais, ao planificar a ruta do cable, debe dar prioridade a que a ruta se adhira estreitamente á superficie de obstáculos permitidos para o tendido de cables:

Na fórmula, q_i é un nodo específico na liña central da ruta do cable; OS é o nodo da superficie do obstáculo; R_r é o raio do cable; Inter dis é a distancia máis curta entre puntos. Antes do relleno, revísanse para confirmar que todos os proxectos ocultos cumpriron os estándares. Depois compactase o relleno para asegurar a súa densidade e estabilidade, de acordo coas especificacións.

Despois da compactación, entérrense estacas indicadoras de dirección en posicións clave (interseccións de cables, conexións, voltas). Envólvense os cables con cânhamo para protección. Cando os cables enterrados directamente pasan por edificios, revísanse as diferenzas de altura entre tubos exteriores e interiores; aplícase impermeabilización se os tubos exteriores son máis altos para asegurar a seguridade do tendido.

1.4 Conexión de cables

Como unha ligazón clave na construción de centrais fotovoltaicas, a conexión de cables debe seguir especificacións/procedimientos estritos para asegurar conexións eléctricas estables, fiables e seguras.

Primeiro, prepáranse ferramentas completas/cualificadas (estripadores de cable, prensas de crimpado, mangas aislantes, terminais, cinta aislante) e materiais. Aségurase de que os cables cumpran as especificacións de deseño, pasando as probas de calidade (sen danos, aislamento intacto).

Antes da conexión, despellecen-se con precisión os cables: usan estripadores de cable para eliminar as coberturas externas/internas segundo os requisitos dos terminais, expónense os conductores (elimínanse aristas/óxidos). Selecciónanse terminais adecuados baseándose nas seccións transversais dos conductores e nas necesidades de conexión. A fórmula é a seguinte:

Na fórmula, T é o tipo de terminal; A é a área transversal do conductor do cable; R denota parámetros de conexión; S é a función de mapeo. Usan prensas de crimpado para crimpar firmemente os conductores e os terminais, asegurando que non hai afloxacions ou contactos deficientes. Durante a conexión, séguese estritamente os planos de deseño e as especificacións para conectar con precisión os terminais crimpados cos terminais do equipo, asegurando a estanquidade.

Para cables multicore, acópanse cores/números para evitar conexiones incorrectas. Despois da conexión, envólvense as conexións con mangas aislantes/cinta para mellorar o aislamento e evitar a intrusión de humidade ou polvo. En resumo, a conexión de cables é crítica na construción de centrais fotovoltaicas, requirindo un estricto ademán ás especificacións para asegurar a calidade e a seguridade, establecendo unha base sólida para a operación estable.

2 Análise experimental

Para verificar a efectividade e a viabilidade da tecnoloxía proposta de tendido e conexión de cables para centrais fotovoltaicas, compárase con métodos tradicionais.

2.1 Obxectos experimentais

O experimento realiza-se en condicións de laboratorio utilizando MATLAB para a simulación de planificación de rutas. Seleccionáronse vinte tarefas estandarizadas de tendido e conexión de cables e dividíronse en 4 grupos (5 tarefas cada un) para reducir os erros aleatorios mediante a dispersión estatística, aumentando a estabilidade dos resultados.

2.2 Preparación experimental

O hardware inclúe ordenadores con 500GB de almacenamento, 32GB de memoria e Windows 10. Estes depúranse e optimízanse para asegurar un funcionamento estable, simulando con precisión as condicións reais para obter resultados fiables.

2.3 Resultados e análise do experimento

Compraranse tres métodos co proposto; os resultados móstranse na Táboa 1.

3 Conclusión

A análise dos datos da Táboa 1 mostra que a solución proposta de tendido e conexión de cables ten ventaxes notables. O seu deseño de ruta (≈50m) é 40m, 45m e 50m máis curto que os métodos 1, 2 e 3. Isto non só demostra unha planificación de ruta eficiente, senón que tamén destaca o enorme potencial de aplicación en proxectos de centrais fotovoltaicas, proporcionando referencias valiosas para a industria eléctrica.

Este artigo explora o tendido e a conexión de cables para centrais fotovoltaicas, utilizando a modelización BIM para aumentar a eficiencia e a seguridade. Os experimentos mostran que o método supera os tradicionais na planificación de rutas, acortando as lonxitudes e mellorando a calidade. Apoia a construción fotovoltaica e impulsa o desenvolvemento sustentable da industria.

No futuro, a integración da construción intelixente e os datos grandes fará que estas tecnoloxías sexan máis intelixentes e eficientes, impulsando unha industria eléctrica máis verde e de baixo carbono. Agardamos máis innovación para optimizar procesos, reducir custos e actualizar a estrutura enerxética global.