ساختار مدولار و فضایی-گسترده: کاربرد پیشرفت‌یافته ترانسفورماتورهای ولتاژ GIS در زیرстанسیون‌های شهری فشرده
چالش: محدودیت‌های فضایی ترانسفورماتورهای ولتاژ GIS سنتی
در مناطق مرکزی شهری، زیرگذرها یا شبکه‌های توزیع برق با تراکم بالا، منابع فضایی زیرگذر بسیار نادر هستند. ترانسفورماتورهای ولتاژ GIS (VTs) سنتی به دلیل ساختار مستقل خود، از حجم فیزیکی بزرگ (مساحت پایه معمولاً بیش از ۴ متر مربع برای تجهیزات ۴۰۰ کیلوولت)، قطعات پخش شده و نقاط اتصال پیچیده‌ی کامپارتمان‌های گازی رنج می‌برند. این موضوع نه تنها منجر به دوره‌های نصب طولانی می‌شود بلکه مشکلی برای تأمین نیازهای طراحی زیرگذرهای فشرده‌ی مدرن ایجاد می‌کند و یک گلوگاه کلیدی برای به‌روزرسانی شبکه‌های شهری می‌شود.
راه‌حل: طراحی یکپارچه‌ی ماژولی در سبک ساندویچ
- ساختار عملکردی یکپارچه
- نوآوری اصلی: استفاده از ماژول "ساندویچ VT-سوئیچ جداکننده"، که ترانسفورماتور ولتاژ الکترومغناطیسی (VT) و سوئیچ جداسازی/زمین‌کردن را در یک واحد کامپارتمان گازی یکپارچه می‌کند.
- مزیت ساختاری: حذف اتصالات فلنگی بین قطعات سنتی جداگانه، کاهش ۵۰٪ نقاط اتصال و مهر و موم کامپارتمان‌های گازی، کاهش قابل توجه خطر نشت گاز و نقاط احتمالی خرابی.
- پارامتر نمونه: طول واحد GIS VT ۴۰۰ کیلوولت فشرده شده به ≤ ۱.۸ متر، پیچیدگی سیم‌کشی کاهش یافته به ۶۰٪.
- فناوری پوسته‌ی سبک‌وزن
- به‌روزرسانی مواد: پوسته از آلیاژ آلومینیوم-منیزیم مقاوم (مقاومت کششی ≥۳۵۰MPa) استفاده می‌کند که جایگزین پوشش‌های فولادی سنتی می‌شود، که منجر به کاهش ۲۵٪ ضخامت دیواره تحت قدرت عایق‌بندی معادل می‌شود.
- فشرده‌سازی فضا: قطر کلی کاهش یافته به ۳۰٪ (مثلاً قطر خارجی VT ۴۰۰ کیلوولت بهینه‌سازی شده به Φ۶۰۰ میلی‌متر). مساحت پایه تجهیز ≤۲.۵ متر مربع (شامل مکانیسم عملیاتی)، تطبیق با طرح‌های محوطه‌ی بسیار باریک ۲.۵m×۲.۵m.
مزایای مورد انتظار: تعریف مجدد استانداردهای تجهیزات برای سناریوهای با تراکم بالا
|
شاخص |
نرخ بهبود |
ارزش عملی |
|
ساعت‌کار نصب |
کوتاه شده ۴۰٪ |
زمان نصب VT تکی از ۱۲ → ۷.۲ ساعت |
|
استفاده از فضا |
افزایش ۳۵٪ |
صرفه‌جویی ۱/۳ مساحت پایه تجهیز برای ظرفیت زیرگذر یکسان |
|
سناریوهای قابل اعمال |
حدود شکسته |
زیرگذرهای زیرزمینی / زیرگذرهای چندسطحی / به‌روزرسانی زیرگذرهای قدیمی |
|
هزینه‌ی چرخه‌ی عمر |
کاهش ۱۸٪ |
پیچیدگی O&M کاهش یافته ↓ + نرخ خرابی کاهش یافته ↓ + مصرف انرژی کاهش یافته ↓ |
اعتبارسنجی سناریوی کاربرد
این راه‌حل در پروژه‌هایی مانند زیرگذر ۲۷۵ کیلوولت زیرزمینی در شینجوكو، توکیو و شبکه‌ی هوشمند برق در منطقه‌ی تجاری هونگ‌چیاو شانگهای نصب شده است:
- تأ nghiaptation فضایی: ادغام موفق ۶ گروه VT ۴۰۰ کیلوولت در محوطه‌ی زیرزمینی ۱۸ متری، دستیابی به چگالی تجهیزات ۰.۴ واحد/متر مربع (طرح سنتی ≤۰.۲۵ واحد/متر مربع).
- ضبط قابلیت اطمینان: عدم وجود خرابی مهر و موم در ۱۲ ماه عملکرد مداوم، تخلیه‌ی جزئی < ۳pC (با استاندارد IEC ۶۲۲۷۱-۲۰۳).
نتیجه‌گیری: تکامل حتمی طراحی فشرده
از طریق مسیر فنی یکپارچه‌سازی ماژولی (یکپارچه‌سازی) + مواد سبک‌وزن (سبک‌وزن‌سازی) + بهینه‌سازی ساختار (فشرده‌سازی)، این راه‌حل مرزهای کارایی فضایی ترانسفورماتورهای ولتاژ GIS را تعریف مجدد می‌کند. ارزش آن نه تنها در آزادسازی ۳۵٪ از فضای زیرگذر، بلکه در ارائه‌ی یک معماری سخت‌افزاری قابل مقیاس برای شبکه‌ی برق شهری با تراکم فوق‌العاده‌ی آینده نیز قرار دارد.
