เทคโนโลยีการวางสายเคเบิลและการติดตั้งสายไฟที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับสถานีผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์: วิธีการโดยใช้ BIM
1 การวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการวางสายเคเบิลและการติดตั้งสายไฟในสถานีพลังงานแสงอาทิตย์
1.1 การรวบรวมข้อมูล
ก่อนที่จะสร้างโมเดล BIM สำหรับการวางสายเคเบิล จำเป็นต้องเข้าใจอย่างลึกซึ้งถึงพารามิเตอร์ละเอียดของอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง สเปคของวัสดุที่ใช้ในการก่อสร้าง และสภาพของไซต์ เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการสร้างโมเดล ในการรับประกันว่าโมเดล BIM สามารถสะท้อนสถานการณ์จริงบนไซต์ก่อสร้างได้อย่างถูกต้อง หัวใจสำคัญอยู่ที่การรวบรวมและป้อนพารามิเตอร์ทางเทคนิคเฉพาะของอุปกรณ์หลักอย่างแม่นยำ ซึ่งรวมถึงขนาดที่แน่นอนของรางสายเคเบิล สเปคที่ละเอียดของกล่องกระจายไฟ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของสายเคเบิล และพารามิเตอร์เฉพาะของช่องใส่สายไฟ ความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์เหล่านี้กับโมเดลสายเคเบิลควรปฏิบัติตามกฎต่อไปนี้:
ในสูตร P คือชุดพารามิเตอร์หลัก; I คือความแม่นยำของโมเดลการวางสายเคเบิล; f ทำให้ P เชื่อมโยงกับ I; และ g คือฟังก์ชันปรับแต่ง การรวบรวมพารามิเตอร์อย่างแม่นยำมีผลโดยตรงต่อการสร้างโมเดลในภายหลังและความเหมาะสมในการใช้งาน ในระหว่างการรวบรวมข้อมูล พารามิเตอร์ของอุปกรณ์มีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด การเปลี่ยนแปลงข้อมูลของอุปกรณ์ใดอุปกรณ์หนึ่งอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแบบลูกโซ่ จำเป็นต้องปรับแต่งพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องอย่างทันท่วงที ดังนั้น ในระยะของการรวบรวมข้อมูล ควรปรับยุทธศาสตร์อย่างยืดหยุ่นตามสภาพจริงบนไซต์เพื่อรับประกันความสอดคล้องและความแม่นยำของข้อมูล
1.2 การสร้างโมเดลสายเคเบิล
ในการก่อสร้าง ตัวนำจะกลายเป็นสายเคเบิลหลังจากทำการหุ้ม ในการเชื่อมต่อสายเคเบิลกับเทอร์มินอลของอุปกรณ์ ติดตั้งคอนเน็กเตอร์ที่ปลายสายเคเบิล โมเดลเรขาคณิตของสายเคเบิลคือเอนเวลลอปจากการสแกนภาคตัดขวางตามแนวแกนกลาง ลดรูปภาคตัดขวางเป็นวงกลม (รัศมี r) และใช้ R(s) = (d1(s), d2(s), d3(s)) ในการกำหนดเฟรมพิกัดท้องถิ่นบนแกนกลาง S รูปทรงของสายเคเบิลถูกแสดงอย่างแม่นยำผ่านสมการพาราเมทริก ซึ่งบรรยายการสร้างพื้นผิวเอนเวลลอป
ในสูตร W แทนเมทริกซ์ขอบเขตท้องถิ่น; C(s) แทนจุดตำแหน่งพิกัดโลก; M(s) แทนเมทริกซ์การหมุนแปลง โมเดลเรขาคณิตของสายเคเบิลที่สร้างขึ้นตามสูตรนี้แสดงในรูปที่ 1
ในรูปที่ 1 เส้นประ S ระบุแกนกลางของสายเคเบิลอย่างชัดเจน จุดสำคัญบน S ถูกเลือกเป็นโหนด q ที่สร้างระบบพิกัดท้องถิ่น R เพื่ออธิบายคุณสมบัติทางทิศทางของภาคตัดขวาง โดยเฉพาะ d1 (เวกเตอร์หน่วยในทิศทางปกติหลัก) กำหนดทิศทางปกติหลักของภาคตัดขวาง; d2 (เวกเตอร์หน่วยในทิศทางไบ-นอร์มัล ตั้งฉากกับ d1 ปรับปรุงคำอธิบายทิศทาง; d3 (เวกเตอร์หน่วยในทิศทางสัมผัสตาม S) แสดงแนวโน้มการขยายตัวของสายเคเบิลที่ q ภาคตัดขวางที่ q ถูกสมมติเป็นวงกลมรัศมี r0 สร้างโมเดลเรขาคณิตครบถ้วนพร้อมเวกเตอร์ทิศทางสำหรับการวิเคราะห์ตัวอย่างสายเคเบิลในภายหลัง
ดังแสดงในรูปที่ 2 ตัวอย่างสายเคเบิลถูกกำหนดโดยสี่จุดยอด v1–v4 แบ่งออกเป็นสามส่วน l1: v1–v2; l2: v2–v3; l3: v3–v4 โดย v1 และ v4 เป็นจุดปลาย สำหรับแต่ละส่วน คุณสมบัติทางทิศทางและรูปร่างของภาคตัดขวางถูกกำหนดโดยตำแหน่ง/ความยาวบน S และโมเดลเรขาคณิต ดังนั้น ส่วน l1–l3 ตรงกับภาคตัดขวาง C1–C3 ร่วมกันสร้างการนำเสนอเรขาคณิตของสายเคเบิล
1.3 การวางสายเคเบิล
การผสานรายละเอียดจากภาพที่ 1 และ 2 ช่วยให้เข้าใจการสร้างโมเดลเรขาคณิตและการแบ่งส่วนของสายเคเบิลได้อย่างแม่นยำ โมเดลนี้บรรยายองค์ประกอบเรขาคณิตหลัก (แกนกลาง รูปร่างภาคตัดขวาง คุณสมบัติทางทิศทาง) และสามารถวิเคราะห์สายเคเบิลได้ลึกซึ้งผ่านการแบ่งส่วนอย่างละเอียด ให้พื้นฐานทฤษฎีสำหรับการวางสายเคเบิลที่มีประสิทธิภาพ
ในการเตรียมการก่อนการวาง คำนวณความยาวรวมของสายเคเบิลประเภทต่างๆ ตามโมเดล จัดเรียงข้อมูลในตารางมาตรฐานตามประเภทของสายเคเบิล มอบข้อมูลและแนวทางที่แม่นยำสำหรับการก่อสร้าง สำหรับวิธีการวาง โครงการนี้ใช้วิธีฝังโดยตรงเพื่อรับประกันความมืออาชีพและประสิทธิภาพ
เมื่อวางในรางสายเคเบิล วางฐานทราย/ดินละเอียดให้สม่ำเสมอเพื่อรักษารัศมีโค้งของสายเคเบิลให้อยู่ในขอบเขต ใช้เครื่องดึงไฟฟ้าในการลาก เมื่อวางสายเคเบิลหลายแกน ต้องปฏิบัติตามข้อจำกัดรัศมีโค้งอย่างเคร่งครัด:
ในสูตร rmin แทนขีดจำกัดการโค้งปลอดภัยของสายเคเบิล; cr แทนรัศมีโค้งขั้นต่ำที่ปลอดภัยของสายเคเบิล หลังจากเสร็จสิ้นการวางสายเคเบิล จำเป็นต้องยื่นคำขอตรวจสอบโครงการซ่อนอย่างเป็นทางการต่อแผนกที่รับผิดชอบในการตรวจสอบคุณภาพโครงการ หลังจากผ่านกระบวนการตรวจสอบ ให้โรยดินละเอียดอย่างสม่ำเสมอทั้งด้านบนและด้านล่างของสายเคเบิลเป็นชั้นป้องกัน แล้วปิดทับสายเคเบิลด้วยฝาครอบสายเคเบิล นอกจากนี้ ในการวางแผนเส้นทางของสายเคเบิล ควรให้เส้นทางอยู่ใกล้กับพื้นผิวของอุปสรรคที่อนุญาตให้วางสาย:
ในสูตร qi คือโหนดเฉพาะบนแกนกลางเส้นทางสายเคเบิล; OS คือโหนดพื้นผิวอุปสรรค; Rr คือรัศมีของสายเคเบิล; Inter dis คือระยะทางสั้นที่สุดระหว่างจุด ก่อนที่จะกลบดิน ตรวจสอบเพื่อยืนยันว่าโครงการซ่อนทั้งหมดตรงตามมาตรฐาน แล้วบดอัดดินกลบเพื่อรับประกันความหนาแน่นและความมั่นคง ตามข้อกำหนด
หลังจากบดอัด ฝังเสาบ่งบอกทิศทางที่ตำแหน่งสำคัญ (จุดตัด จุดเชื่อม จุดโค้ง) ห่อสายเคเบิลด้วยเส้นใยฝ้ายเพื่อป้องกัน เมื่อสายเคเบิลฝังโดยตรงผ่านอาคาร ตรวจสอบความแตกต่างระดับของท่อภายในและภายนอก หากท่อภายนอกสูงกว่า ให้ใช้การกันน้ำเพื่อรับประกันความปลอดภัยในการวาง
1.4 การติดตั้งสายเคเบิล
ในฐานะขั้นตอนสำคัญในการก่อสร้างสถานีพลังงานแสงอาทิตย์ การติดตั้งสายเคเบิลต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดและขั้นตอนอย่างเคร่งครัดเพื่อรับประกันการเชื่อมต่อไฟฟ้าที่มั่นคง เชื่อถือได้ และปลอดภัย
ก่อนติดตั้ง จัดเตรียมเครื่องมือ (เครื่องตัดสาย คีมกด ปลอกฉนวน ขั้วต่อ เทปฉนวน) และวัสดุที่ครบถ้วนและได้มาตรฐาน รับประกันว่าสายเคเบิลตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ ผ่านการตรวจสอบคุณภาพ (ไม่มีความเสียหาย ฉนวนสมบูรณ์)
ก่อนติดตั้ง ทำการตัดสายเคเบิลอย่างแม่นยำ: ใช้เครื่องตัดสายเพื่อเอาเปลือกนอกและฉนวนภายในออกตามความต้องการของเทอร์มินอล เปิดเผยตัวนำ (กำจัดเศษและสารออกซิไดซ์) เลือกขั้วต่อที่เหมาะสมตามพื้นที่ภาคตัดขวางของตัวนำและข้อกำหนดในการติดตั้ง สมการคือดังนี้:
ในสูตร T คือประเภทของขั้วต่อ; A คือพื้นที่ภาคตัดขวางของตัวนำสายเคเบิล; R หมายถึงพารามิเตอร์การติดตั้ง; S คือฟังก์ชันการทำแผนที่ ใช้คีมกดเพื่อกดตัวนำและขั้วต่อให้แน่น รับประกันว่าไม่มีการคลายหรือการติดต่อไม่ดี ในการติดตั้ง ปฏิบัติตามภาพวาดและข้อกำหนดการออกแบบอย่างเคร่งครัด เพื่อเชื่อมต่อขั้วต่อที่กดแล้วกับเทอร์มินอลของอุปกรณ์ รับประกันความแน่นหนา
สำหรับสายเคเบิลหลายแกน ให้ตรงกับสีและหมายเลขเพื่อป้องกันการเชื่อมต่อผิดหลังจากติดตั้ง ห่อรอบการเชื่อมต่อด้วยปลอกฉนวนหรือเทปฉนวนเพื่อเพิ่มฉนวนป้องกันและป้องกันการแทรกซึมของความชื้นหรือฝุ่น สรุปแล้ว การติดตั้งสายเคเบิลเป็นสิ่งสำคัญในการก่อสร้างสถานีพลังงานแสงอาทิตย์ ต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดอย่างเคร่งครัดเพื่อรับประกันคุณภาพและความปลอดภัย สร้างรากฐานที่มั่นคงสำหรับการทำงานอย่างมั่นคง
2 การวิเคราะห์ทดลอง
เพื่อยืนยันความมีประสิทธิภาพและความเป็นไปได้ของเทคโนโลยีการวางและติดตั้งสายเคเบิลที่เสนอสำหรับสถานีพลังงานแสงอาทิตย์ ได้เปรียบเทียบกับวิธีการดั้งเดิม
2.1 วัตถุทดลอง
การทดลองดำเนินการภายใต้เงื่อนไขห้องปฏิบัติการโดยใช้ MATLAB สำหรับการจำลองการวางแผนเส้นทาง เลือกงานการวางและติดตั้งสายเคเบิลมาตรฐาน 20 งาน และแบ่งออกเป็น 4 กลุ่ม (5 งานต่อกลุ่ม) เพื่อลดข้อผิดพลาดแบบสุ่มผ่านการกระจายสถิติ เพิ่มความมั่นคงของผลลัพธ์
2.2 การเตรียมการทดลอง
ฮาร์ดแวร์ประกอบด้วยคอมพิวเตอร์ที่มีพื้นที่จัดเก็บ 500GB แรม 32GB และ Windows 10 ได้รับการทดสอบและปรับปรุงเพื่อรับประกันการทำงานอย่างมั่นคง จำลองสภาพจริงอย่างแม่นยำเพื่อผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้
2.3 ผลการทดลองและการวิเคราะห์
เปรียบเทียบวิธีการ 3 วิธีกับวิธีการที่เสนอ ผลลัพธ์แสดงในตาราง 1
3 สรุป
จากการวิเคราะห์ข้อมูลในตาราง 1 พบว่าวิธีการวางและติดตั้งสายเคเบิลที่เสนอ มีข้อดีอย่างมาก การออกแบบเส้นทาง (≈50m) นั้นสั้นกว่าวิธีการที่ 1, 2, 3 ประมาณ 40m, 45m, และ 50m ตามลำดับ นี่ไม่เพียงแค่พิสูจน์การวางแผนเส้นทางอย่างมีประสิทธิภาพ แต่ยังแสดงถึงศักยภาพในการประยุกต์ใช้ในโครงการสถานีพลังงานแสงอาทิตย์ มอบแนวทางที่มีค่าให้กับวงการพลังงาน
บทความนี้สำรวจการวางและติดตั้งสายเคเบิลในสถานีพลังงานแสงอาทิตย์ โดยใช้การสร้างโมเดล BIM เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความปลอดภัย การทดลองแสดงให้เห็นว่าวิธีการนี้เหนือกว่าวิธีการดั้งเดิมในการวางแผนเส้นทาง ลดความยาวและปรับปรุงคุณภาพ สนับสนุนการก่อสร้างสถานีพลังงานแสงอาทิตย์และส่งเสริมการพัฒนาอุตสาหกรรมอย่างยั่งยืน
ในอนาคต การรวมการก่อสร้างอัจฉริยะและข้อมูลขนาดใหญ่จะทำให้เทคโนโลยีเหล่านี้ฉลาดและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ขับเคลื่อนอุตสาหกรรมพลังงานที่สะอาดและต่ำคาร์บอน เราคาดหวังว่าจะมีนวัตกรรมเพิ่มเติมในการปรับปรุงกระบวนการ ลดต้นทุน และอัปเกรดโครงสร้างพลังงานทั่วโลก
