Optimerad kabelläggning och ledningskonstruktionsteknik för fotovoltaiska kraftstationer: En BIM-baserad metod

1 Forskning om kabelläggning och ledningsanläggningsmetoder för solcellspark

1.1 Datainsamling

Innan BIM-modellen för kabelläggning konstrueras, är det nödvändigt att djupt förstå de detaljerade parametrarna för de involverade utrustningsspecifikationerna, de material som används under anläggningen och platsförhållandena, med målet att förbättra modellens noggrannhet. För att säkerställa att BIM-modellen kan korrekt återspegla den faktiska situationen på arbetsplatsen ligger kärnan i att samla in och mata in de specifika tekniska parametrarna för viktig utrustning. Dessa inkluderar de exakta dimensionerna av kabelfossor, de detaljerade specifikationerna för distributionslådor, kablarnas yttre diameterdimensioner och de specifika parametrarna för ledningskanaler. Relationen mellan dessa parametrar och kabellmodellen bör följa följande regler:

I formeln är P mängden av viktiga parametrar; I är precisionen hos kabelläggningsmodellen; f mappar P till I; och g är justeringsfunktionen. Noggrann parameterinsamling påverkar direkt den efterföljande modellbyggnaden och dess praktiska tillämpbarhet. Under datainsamlingen är utrustningsparametrarna tätt sammankopplade. En ändring i data för någon enskild enhet kan utlösa kedjereaktioner, vilket kräver omedelbara justeringar av relaterade parametrar. Således, under datainsamlingsfasen, justera strategier flexibelt baserat på platsförhållanden för att säkerställa datans konsekvens och noggrannhet.

1.2 Bygge av kabellmodellen

Under anläggningen bildar ledningar kablar efter beklädnad. För att ansluta kablar till utrustningsterminaler installeras kopplingar vid kabländar. En kabls geometriska modell är en omhölje från skanning av dess tvärsnitt längs medelpunktslinjen. Förenkla tvärsnittet till en cirkel (radie r), och använd R(s) = (d1(s), d2(s), d3(s)) för att definiera det lokala koordinatsystemet på medelpunktslinjen S. Kablens geometri uttrycks exakt genom en parametriserad ekvation, vilket beskriver konstruktionen av omhöljesytan.

I formeln representerar W det lokala gränsmatrisen; C(s) representerar den globala koordinatpositionspunkten; M(s) representerar roteringstransformationsmatrisen. Den kablageometriska modellen byggd på denna formel visas i figur 1.

I figur 1 markerar streckade linjen S tydligt kablens medelpunkt. Ett karakteristiskt punkt på S tas som nod q, där ett lokalt koordinatsystem R byggs för att beskriva tvärsnittets riktningsegenskaper. Specifikt definierar d1 (enhetsvektor i huvudnormalriktningen) huvudnormalorienteringen för tvärsnittet; d2 (enhetsvektor i binormalriktningen, vinkelrät mot d1) förfinar riktningsbeskrivningen; d3 (enhetsvektor i tangentriktningen längs S) visar kablens utvidgningsriktning vid q. Tvärsnittet vid q antas vara cirkulärt med radie r0, vilket tillsammans med riktningsvektorer bildar en fullständig geometrisk modell för efterföljande kablanalys.

Som visas i figur 2 definieras kablinstanten av fyra hörn v1–v4, vilket delar den i tre segment l1: v1–v2; l2: v2–v3; l3: v3–v4, med v1 och v4 som ändpunkter. För varje segment bestäms dess tvärsnitts riktningsegenskaper och form av dess position/längd på S och geometriska modellen. Således motsvarar segmenten l1–l3 tvärsnitten C1–C3, vilka tillsammans bildar kablens geometriska representation.

1.3 Kabelläggning

Genom att integrera detaljer från figur 1 och 2 kan man få en exakt uppfattning om kablageometriska modellerings- och segmenteringsdrag. Modellen ger en precis beskrivning av kärngeometriska element (medelpunkt, tvärsnittsform, riktningsegenskaper) och möjliggör en djupgående kablanalys genom förfinad segmentering, vilket ger en teoretisk grund för effektiv läggning.

Under förberedelserna inför läggningen beräknas totala längder för kablar av olika specifikationer baserat på modellen. Organisera data i standardiserade tabeller per kablar, vilket ger exakt information och vägledning för anläggningen. För läggningsmetoden använder detta projekt direkta begravningsmetoder för att säkerställa professionell och effektiv läggning.

När kablar läggs i kabelfossor, placera en jämn sand/finkornig jordkudd för att hålla kablens böjningsradie inom gränser. Använd elektriska vinchmaskiner för dragning. Vid läggning av flerkabelskablar, följ strikt böjningsradiobegränsningar:

I formeln representerar r_min den säkra böjningsgränsen för kablen; cr representerar den minsta säkra svängningsradien för kablen. Efter slutfört kabelläggningsarbete måste ett formellt ansökan om godkännande av dolda projekt inkomma till den enhet som ansvarar för projektkvalitetskontroll. När godkännandeproceduren har passerats, lägg jämnt finkornig jord både över och under kablen som skyddsskikt, och täck sedan kablen med en kabellucka. Dessutom, när kabellinjen planeras, bör prioritet ges åt att ha linjen tätt intill ytan av kablagings-tillåtna hinder:

I formeln är q_i en specifik nod på kabellinjens medelpunktslinje; OS är hinderytan nod; R_r är kablens radie; Inter dis är den kortaste avståndet mellan punkter. Innan tillbakafyllning, granska för att bekräfta att alla dolda projekt uppfyller standarder. Sedan komprimera tillbakafyllningen för att säkerställa dess densitet och stabilitet, i enlighet med specifikationer.

Efter komprimering, begrava riktningsmarkörer vid viktiga platser (kablkorsningar, anslutningar, svängar). Vindla kablar med hamp för skydd. När direktbegravda kablar går genom byggnader, kontrollera höjdskillnader mellan utomhus-inomhusrörsystem; tillämpa vattentäthet om utomhusrörsystem är högre för att säkerställa läggnings-säkerheten.

1.4 Kabelanläggning

Som en viktig länk i anläggningen av solcellspark, måste kablanläggning följa strikta specifikationer/procedurer för att säkerställa stabila, tillförlitliga och säkra elektriska anslutningar.

Först, förbered fullständiga/kvalificerade verktyg (isoleringsskalare, kramningstänger, isoleringsmuffar, terminaler, isoleringsband) och material. Se till att kablar uppfyller designspecifikationer, passerar kvalitetskontroller (utan skador, intakt isolering).

Innan kablanläggning, avskala kablar exakt: använd isoleringsskalare för att ta bort yttre skal/inre isolering enligt terminalkraven, exponera ledare (ta bort fransar/oxid). Välj lämpliga terminaler baserat på ledarsnittsarea och kabblanläggningsbehov. Formeln är som följer:

I formeln, T är terminaltyp; A är kablers ledarsnittsarea; R betecknar kabblanläggningsparametrar; S är mappningsfunktion. Använd kramningstänger för att fast kramma ledare och terminaler, säkerställ ingen lossning eller dålig kontakt. Under kablanläggningen, följ strikt ritningar och specifikationer för att exakt ansluta krammade terminaler med utrustningsterminaler, säkerställ stramhet.

För flerkabelskablar, matcha färger/nummer för att undvika felanslutningar. Efter kablanläggning, vindla anslutningar med isoleringsmuffar/band för att förbättra isolering och förhindra inträngande av fukt eller damm. Sammanfattningsvis är kablanläggning kritisk för solcellsparkanläggning, kräver strikt följsamhet till specifikationer för att säkerställa kvalitet och säkerhet, lägger en solid grund för stabil drift.

2 Experimentell analys

För att verifiera effektiviteten och genomförbarheten av den föreslagna metoden för kabelläggning och kablanläggning för solcellspark, jämförs den med traditionella metoder.

2.1 Experimentella objekt

Experimentet utförs under laboratorievillkor med MATLAB för simulering av vägplanering. Tjugofem standardiserade uppgifter för kabelläggning och kablanläggning väljs och delas in i 4 grupper (5 uppgifter per grupp) för att minska slumpmässiga fel genom statistisk spridning, vilket ökar resultatets stabilitet.

2.2 Experimentell förberedelse

Hårdvara inkluderar datorer med 500GB lagring, 32GB minne och Windows 10. Dessa är felsökta och optimerade för att säkerställa stabil drift, simulerar exakt verkliga villkor för tillförlitliga resultat.

2.3 Experimentella resultat och analys

Tre metoder jämförs med den föreslagna; resultaten visas i tabell 1.

3 Slutsats

Analys av data i tabell 1 visar att den föreslagna lösningen för kabelläggning och kablanläggning har framstående fördelar. Dess vägdesign (≈50m) är 40m, 45m och 50m kortare än metoderna 1, 2, 3. Detta bevisar inte bara effektiv vägplanering, utan visar också enormt tillämpningspotential i solcellsparkprojekt, ger värdefulla referenser för energisektorn.

Denna artikel utforskar kabelläggning och kablanläggning för solcellspark, använder BIM-modellering för att öka effektiviteten och säkerheten. Experiment visar att metoden överträffar traditionella metoder i vägplanering—förkortar längder och förbättrar kvalitet. Det stödjer solcellsanläggning och drivs en hållbar industriutveckling.

I framtiden, integration av intelligenta anläggning och stordata kommer att göra dessa teknologier smartare och mer effektiva, driver en grönare, låg-kolenergiindustri. Vi förväntar oss mer innovation för att optimera processer, sänka kostnader och uppgradera den globala energistrukturen.