الهيكل المعياري والمكثف للحلول: التطبيق الثوري لمحولات الجهد في محطات التحويل الحضرية المدمجة
التحدي: قيود المساحة لمحولات الجهد التقليدية في أنظمة المعلومات الجغرافية
في المناطق الحضرية المركزية، محطات التحويل تحت الأرض، أو شبكات توزيع الطاقة ذات الكثافة العالية، موارد مساحة محطة التحويل نادرة للغاية. محولات الجهد التقليدية (VTs) لأنظمة المعلومات الجغرافية، بسبب هيكلها المستقل، تعاني من حجم جسدي كبير (مساحة القاعدة عادة ما تتجاوز 4 م² للآلات 400 كيلوفولت)، ومركبات متناثرة، ونقاط اتصال معقدة للغرف الغازية. هذا يؤدي ليس فقط إلى دورة تركيب طويلة ولكن أيضًا يجعل من الصعب تحقيق متطلبات تصميم محطات التحويل المدمجة الحديثة، مما يصبح عقبة رئيسية تقييد تحديث شبكات المدينة.
الحل: تصميم متكامل مودولي بنمط الساندويتش
- الهيكل الوظيفي المتكامل
- الابتكار الرئيسي: يستخدم "وحدة مودول ساندويتش VT-المفتاح المنفصل"، حيث يتم دمج محول الجهد الكهرومغناطيسي (VT) والمفتاح العازل/المُرَّبط في وحدة غرفة غاز واحدة.
- مزايا الهيكل: يزيل الاتصالات الفلينية بين المكونات التقليدية المنفصلة، مما يقلل من واجهات الغرف الغازية ونقاط الختم بنسبة 50٪، وبالتالي يقلل بشكل كبير من خطر تسرب الغاز ونقاط الفشل المحتملة.
- مثال على المعلمة: طول وحدة GIS VT 400 كيلوفولت مضغوط إلى ≤ 1.8 متر، مع تقليل التعقيد في التوصيل بنسبة 60٪.
- تكنولوجيا الغلاف الخفيف الوزن
- تحديث المادة: يستخدم الغلاف سبيكة الألومنيوم-المغنيسيوم عالية القوة (قوة الشد ≥350MPa)، بدلاً من أغلفة الفولاذ التقليدية، مما يحقق تقليل بنسبة 25٪ في سمك الجدار تحت قوة العزل المكافئة.
- ضغط المساحة: قطر الإجمالي مخفض بنسبة 30٪ (على سبيل المثال، تم تحسين قطر الخارجي لـ 400 كيلوفولت VT إلى Φ600mm). مساحة قاعدة الجهاز ≤2.5 م² (بما في ذلك آلية التشغيل)، مما يناسب تخطيطات العمود الفقري الفائقة الضيق 2.5م×2.5م.
الفوائد المتوقعة: إعادة تعريف معايير المعدات للسيناريوهات ذات الكثافة العالية
|
مؤشر |
معدل التحسين |
القيمة العملية |
|
ساعات التركيب |
تقلصت بنسبة 40٪ |
وقت التركيب لـ VT واحد من 12 → 7.2 ساعات |
|
استخدام المساحة |
زاد بنسبة 35٪ |
يوفر ثلث مساحة قاعدة الجهاز لنفس طاقة المحطة |
|
السيناريوهات التطبيقية |
كسر الحدود |
محطات التحويل تحت الأرض / محطات التحويل متعددة المستويات / تحديث المحطات القديمة |
|
تكلفة الدورة الحياتية |
تقلصت بنسبة 18٪ |
تقليل تعقيد التشغيل والصيانة ↓ + تقليل معدل الفشل ↓ + تقليل استهلاك الطاقة ↓ |
تحقق من صحة السيناريو التطبيقي
تم تنفيذ هذا الحل في مشاريع مثل محطة التحويل تحت الأرض 275 كيلوفولت في شينجوكو، طوكيو، وشبكة الطاقة الذكية في منطقة الأعمال هونغ كاو بشنغهاي:
- قابلية التكيف مع المساحة: تم دمج 6 مجموعات من VTs 400 كيلوفولت في عمود تحت الأرض بعمق 18 متر، مما حقق كثافة أجهزة تبلغ 0.4 وحدة/م² (الخطة التقليدية ≤0.25 وحدة/م²).
- سجل الموثوقية: لم تحدث أي فشل في الختم خلال 12 شهرًا من التشغيل المستمر، التفريغ الجزئي < 3pC (وفقًا للمعيار IEC 62271-203).
الخاتمة: التطور الضروري للتصميم المدمج
من خلال المسار التقني لـ التكامل المودولي (التكامل) + المواد الخفيفة الوزن (التخفيف) + التحسين الهيكلي (الضغط)، يعيد هذا الحل تعريف حدود الكفاءة المكانية لمحولات الجهد في أنظمة المعلومات الجغرافية. قيمة هذا الحل لا تقتصر فقط على تحرير 35٪ من مساحة قاعدة المحطة بل تشمل أيضًا توفير أساس معماري قابل للتوسع للشبكة الحضرية فائقة الكثافة المستقبلية.
