광복발전소의 최적화된 케이블 배선 및 전기 공사 기술: BIM 기반 접근법

1 태양광 발전소의 케이블 배선 및 배선 시공 기술 연구
1.1 데이터 수집

케이블 배선을 위한 BIM 모델 구축 전에, 관련 장비 사양, 건설에 사용되는 재료, 현장 조건의 세부 파라미터를 깊이 이해해야 합니다. 이는 모델 구축의 정확성을 향상시키기 위함입니다. BIM 모델이 실제 현장 상황을 정확히 반영하도록 하려면, 핵심은 주요 장비의 특정 기술적 파라미터를 정확하게 수집하고 입력하는 데 있습니다. 이러한 파라미터에는 케이블 관의 정확한 치수, 분배함의 세부 사양, 케이블의 외경 치수, 그리고 선로의 특정 파라미터가 포함됩니다. 이러한 파라미터와 케이블 모델 간의 관계는 다음과 같은 규칙을 따릅니다:

공식에서, P는 주요 파라미터 집합입니다; I는 케이블 배선 모델의 정밀도입니다; f는 P를 I로 매핑합니다; 그리고 g는 조정 함수입니다. 정확한 파라미터 수집은 후속 모델 구축과 실용성에 직접적인 영향을 미칩니다. 데이터 수집 중에는 장치 파라미터가 밀접하게 연관되어 있으며, 어떤 단일 장치의 데이터 변경이 다른 관련 파라미터의 연쇄 반응을 일으킬 수 있으므로, 관련 파라미터를 적시에 조정해야 합니다. 따라서, 데이터 수집 단계에서는 현장 조건에 따라 유연하게 전략을 조정하여 데이터의 일관성과 정확성을 보장해야 합니다.

1.2 케이블 모델 구축

건설 과정에서 도체는 절연층으로 코팅되어 케이블을 형성합니다. 케이블을 장치 단자에 연결하려면 케이블 끝에 커넥터를 설치합니다. 케이블의 기하학적 모델은 중심선을 따라 횡단면을 스캔하여 생성된 포락선입니다. 횡단면을 원(반지름 r)으로 단순화하고, 중심선 S에서 로컬 좌표 프레임을 정의하기 위해 R(s) = (d1(s), d2(s), d3(s))를 사용합니다. 케이블의 기하학적 구조는 매개변수 방정식을 통해 정확히 표현되며, 포락면 구성을 설명합니다.

공식에서, W는 로컬 경계 행렬을 나타냅니다; C(s)는 글로벌 좌표 위치점을 나타냅니다; M(s)는 회전 변환 행렬을 나타냅니다. 이 공식을 기반으로 구축된 케이블 기하학적 모델은 그림 1에 표시되어 있습니다.

그림 1에서 점선 S는 케이블의 중심축을 명확히 표시합니다. S의 특징점인 q는 노드로 취해지고, 여기서 로컬 좌표계 R이 횡단면의 방향 속성을 설명하기 위해 구성됩니다. 특히, d₁(주 법선 방향의 단위 벡터)는 횡단면의 주 법선 방향을 정의하며; d₂(d₁에 수직인 비노말 방향의 단위 벡터)는 방향 설명을 세분화합니다; d₃(S를 따라 접선 방향의 단위 벡터)는 q에서 케이블의 확장 추세를 보여줍니다. q에서의 횡단면은 반지름 r₀의 원으로 가정되며, 방향 벡터와 함께 후속 케이블 인스턴스 분석을 위한 완전한 기하학적 모델을 형성합니다.

그림 2에 표시된 바와 같이, 케이블 인스턴스는 네 개의 꼭짓점 v₁–v₄로 정의되며, 이를 세 개의 세그먼트 l₁: v₁–v₂; l₂: v₂–v₃; l₃: v₃–v₄로 나눕니다. v₁와 v₄는 끝점입니다. 각 세그먼트의 횡단면의 방향 속성과 형태는 S에서의 위치/길이와 기하학적 모델에 의해 결정됩니다. 따라서 세그먼트 l1–l3은 횡단면 C₁–C₃에 해당하며, 이들은 함께 케이블의 기하학적 표현을 형성합니다.

1.3 케이블 배선

그림 1과 2의 세부 정보를 통합하면 케이블의 기하학적 모델링과 세분화 특성을 정확하게 파악할 수 있습니다. 이 모델은 핵심 기하학적 요소(중심축, 횡단면 형태, 방향 속성)를 정확하게 묘사하고, 세분화를 통해 케이블의 심도 있는 분석을 가능하게 하며, 효율적인 배선을 위한 이론적 기초를 제공합니다.

배선 준비 단계에서, 모델을 기반으로 다양한 사양의 케이블의 총 길이를 도출합니다. 케이블 유형별로 데이터를 표준화된 표로 정리하여 건설에 필요한 정확한 정보와 지침을 제공합니다. 배선 방법으로는 직장 매설을 채택하여 전문성과 효율성을 보장합니다.

케이블 관에서 배선할 때, 케이블의 굽힘 반경이 제한 내에 있도록 균일한 모래/자갈 쿠션을 배치합니다. 전기 윈치를 사용하여 견인합니다. 다중 코어 케이블을 배선할 때는 굽힘 반경 제한을 엄격히 준수해야 합니다:

공식에서, r_min는 케이블의 안전 굽힘 한계를 나타내고, cr는 케이블의 최소 안전 회전 반경을 나타냅니다. 케이블 배선 작업이 완료되면, 공사 품질 검사 부서에 숨겨진 공사 검수 신청을 공식적으로 제출해야 합니다. 검수가 성공적으로 통과되면, 케이블의 상하부에 고르게 자갈을 깔아 보호층을 형성하고, 그 위에 케이블 덮개를 덮습니다. 또한, 케이블 경로를 계획할 때는 우선적으로 경로가 배선 가능한 장애물 표면에 밀착하도록 해야 합니다:

공식에서, q_i는 케이블 경로 중심선의 특정 노드이며, OS는 장애물 표면 노드이고, R_r는 케이블 반지름이며, Inter dis는 두 점 사이의 최단 거리를 나타냅니다. 역토작업 전에는 모든 숨겨진 공사가 표준을 충족하는지 확인하고, 역토를 압축하여 밀도와 안정성이 사양에 맞도록 합니다.

압축 후, 주요 위치(케이블 교차점, 연결점, 회전점)에 방향 표시자를 매립합니다. 케이블을 마늘로 감싸 보호합니다. 직장 매설 케이블이 건물을 통과할 때는 실외-실내 파이프 높이 차이를 확인하고, 실외 파이프가 더 높으면 방수 처리를 적용하여 배선 안전을 보장합니다.

1.4 케이블 배선

태양광 발전소 건설의 핵심 단계인 케이블 배선은 엄격한 사양과 절차를 따르아 안정적이고 신뢰성 있으며 안전한 전기 연결을 보장해야 합니다.

먼저, 완전하고 적합한 도구(와이어 스트리퍼, 크림핑 플라이어, 절연 소켓, 단자, 절연 테이프)와 재료를 준비합니다. 케이블이 설계 사양을 충족하고, 품질 검사를 통과했으며(손상 없음, 절연 상태 양호)를 확인합니다.

배선 전에, 케이블을 정확하게 스트립합니다: 와이어 스트리퍼를 사용하여 단자 요구 사항에 따라 외부 피복과 내부 절연재를 제거하고, 도체를 노출시킵니다(バリューバリューを削除し、酸化物を除去します). 配线需求选择合适的端子。公式如下：

공식에서, T는 단자 유형입니다; A는 케이블 도체의 단면적입니다; R은 배선 파라미터를 나타내며; S는 매핑 함수입니다. 크림핑 플라이어를 사용하여 도체와 단자를 단단히 크림핑하여 느슨하거나 접촉이 불량하지 않도록 합니다. 배선 중에는 설계 도면과 사양을 엄격히 준수하여 크림핑된 단자를 장비 단자와 정확하게 연결하여 견고성을 보장합니다.

다중 코어 케이블의 경우, 색상과 번호를 일치시키어 잘못 연결되지 않도록 합니다. 배선 후, 절연 소켓이나 테이프로 연결 부분을 감싸 절연성을 강화하고 습기나 먼지의 침입을 방지합니다. 요약하면, 케이블 배선은 태양광 발전소 건설의 핵심이며, 사양을 엄격히 준수하여 품질과 안전을 보장해야 하며, 안정적인 운영을 위한 튼튼한 기반을 마련합니다.

2 실험 분석

제안된 태양광 발전소의 케이블 배선 및 배선 기술의 효과성과 실행 가능성을 검증하기 위해, 이를 전통적인 방법과 비교합니다.

2.1 실험 대상

실험은 MATLAB을 사용하여 경로 계획 시뮬레이션을 수행하는 실험실 조건에서 진행됩니다. 20개의 표준화된 케이블 배선 및 배선 작업을 선택하고, 4개 그룹(각 그룹 5개 작업)으로 나누어 무작위 오류를 줄이고 결과의 안정성을 향상시킵니다.

2.2 실험 준비

하드웨어는 500GB 저장 용량, 32GB 메모리, Windows 10을 갖춘 컴퓨터입니다. 이들 장비는 디버깅 및 최적화를 거쳐 안정적인 작동을 보장하고, 실제 환경을 정확하게 시뮬레이션하여 신뢰할 수 있는 결과를 얻습니다.

2.3 실험 결과 및 분석

제안된 방법과 세 가지 방법을 비교한 결과는 표 1에 표시되어 있습니다.

3 결론

표 1의 데이터를 분석하면, 제안된 케이블 배선 및 배선 솔루션이 뚜렷한 장점을 가지고 있음을 알 수 있습니다. 경로 설계(≈50m)는 방법 1, 2, 3보다 각각 40m, 45m, 50m 짧습니다. 이는 효율적인 경로 계획을 증명하며, 태양광 발전소 프로젝트에서 큰 응용 잠재력을 보여주며, 전력 산업에 귀중한 참고 자료를 제공합니다.

본 논문은 BIM 모델링을 활용하여 태양광 발전소의 케이블 배선 및 배선을 탐구합니다. 실험 결과, 이 방법은 전통적인 방법보다 경로 계획에서 우수한 성능을 보이며, 길이를 단축하고 품질을 향상시킵니다. 이는 태양광 건설을 지원하고 지속 가능한 산업 발전을 촉진합니다.

미래에는 지능형 건설과 빅데이터의 통합을 통해 이러한 기술이 더욱 스마트하고 효율적이 될 것이며, 녹색, 저탄소 전력 산업을 주도할 것입니다. 우리는 더 많은 혁신을 기대하며, 공정을 최적화하고 비용을 절감하며, 글로벌 에너지 구조를 업그레이드할 것입니다.