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
- 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%.
- 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
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Indicatore |
Tasso di miglioramento |
Valore pratico |
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Ore uomo di installazione |
Ridotte del 40% |
Tempo di installazione di un singolo VT da 12 → 7,2 ore |
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Utilizzo dello spazio |
Aumentato del 35% |
Risparmia 1/3 dell'area di occupazione dell'equipaggiamento per la stessa capacità della sottostazione |
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Scenari applicabili |
Limiti superati |
Sottostazioni sotterranee / Sottostazioni multi-livello / Aggiornamento di vecchie stazioni |
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Costo di ciclo di vita |
Ridotto del 18% |
Complessità di manutenzione ridotta ↓ + Riduzione del tasso di guasti ↓ + Riduzione del consumo energetico ↓ |
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.
