Soluzione strutturale modulare e ad alta densità spaziale: L'applicazione di rompimento dei trasformatori di tensione GIS nelle sottostazioni urbane compatte

Sfida: Limiti di spazio dei tradizionali trasformatori di tensione GIS​
Nelle aree urbane centrali, nelle sottostazioni sotterranee o nelle reti di distribuzione ad alta densità, le risorse spaziali delle sottostazioni sono estremamente scarse. I tradizionali trasformatori di tensione GIS (VT), a causa della loro struttura indipendente, soffrono di grandi dimensioni fisiche (l'area di occupazione tipicamente supera i 4 m² per l'equipaggiamento da 400kV), componenti dispersi e punti di connessione complessi tra i compartimenti gassosi. Questo non solo porta a cicli di installazione lunghi, ma rende anche difficile soddisfare i requisiti di progettazione delle moderne sottostazioni compatte, diventando un collo di bottiglia chiave che limita gli aggiornamenti delle reti urbane.

​Soluzione: Design modulare integrato a sandwich​

1. ​Struttura funzionale integrata​
• ​Innovazione centrale:​​ Utilizza un "modulo sandwich VT-interruttore disgiuntore", integrando il trasformatore elettromagnetico di tensione (VT) e l'interruttore di isolamento/terra in un singolo compartimento gassoso unitario.
• ​Vantaggio strutturale:​​ Elimina le connessioni a flangia tra i componenti tradizionalmente separati, riducendo le interfacce e i punti di sigillatura dei compartimenti gassosi del 50%, diminuendo significativamente il rischio di perdita di gas e i potenziali punti di guasto.
• ​Esempio di parametro:​​ La lunghezza dell'unità GIS VT da 400kV compressa a ≤ 1,8m, la complessità di cablaggio ridotta del 60%.
2. ​Tecnologia leggera dello scafo​
• ​Aggiornamento materiale:​​ Lo scafo adotta un lega alluminio-magnesio ad alta resistenza (resistenza alla trazione ≥350MPa), sostituendo i tradizionali involucri in acciaio, ottenendo una riduzione del 25% nello spessore della parete con la stessa resistenza isolante.
• ​Compressione spaziale:​​ Il diametro totale ridotto del 30% (ad esempio, il diametro esterno del VT da 400kV ottimizzato a Φ600mm). L'area di occupazione dell'equipaggiamento ​​≤2,5 m²​ (incluso il meccanismo di operazione), adattandosi a layout di pozzo ultra-stretti di 2,5m×2,5m.

​Benefici attesi: Ridenifizione degli standard dell'equipaggiamento per scenari ad alta densità​

​Validazione dello scenario di applicazione​
Questa soluzione è stata implementata in progetti come la sottostazione sotterranea da 275kV a Shinjuku, Tokyo, e la rete intelligente del distretto commerciale di Shanghai Hongqiao:

• ​Adattabilità spaziale:​​ Integrati con successo 6 gruppi di VT da 400kV in un pozzo sotterraneo profondo 18 metri, raggiungendo una densità di dispositivi di ​0,4 unità/m²​ (schema tradizionale ≤0,25 unità/m²).
• ​Record di affidabilità:​​ Zero guasti di sigillatura durante 12 mesi di operazione continua, scarica parziale < 3pC (in linea con lo standard IEC 62271-203).

​Conclusione: L'evoluzione inevitabile del design compatto​
Attraverso il percorso tecnico di ​Integrazione modulare (Integrazione) + Materiali leggeri (Leggerizzazione) + Ottimizzazione strutturale (Compattazione)​, questa soluzione ridefinisce i limiti di efficienza spaziale dei trasformatori di tensione GIS. Il suo valore non si limita a liberare il 35% dello spazio pavimentale delle sottostazioni, ma fornisce anche una base architettonica hardware scalabile per la futura rete elettrica urbana ad ultra-alta densità.