引言
数字化设计技术以其前瞻的设计理念将网络技术、建模技术及信息技术在设计环节进行集成,契合了当前电网的发展需求,将输变电工程设计对象数字化,最终形成囊括设计对象数据及工程全过程信息的高质量、精细化、数字化的设计成果,用于指导变电站工程项目的施工、运维及设备设施检修、改造工作,全面提升电网建设管理水平。
1预制光缆选型
预制光缆是指依据业主及项目实际需求,光缆在出厂前做好连接器(分支器)、尾纤、终端连接器及各种防护外套、现场免熔接的一类光缆的统称。预制光缆分为三大类,一类是无断点分支式预制光缆;一类是航插式预制光缆,又分为低密度航插式预制光缆和高密度航插式预制光缆;一类是数据中心采用的MPO式预制光缆。(1)分支式预制光缆分支式预制光缆采用一体化设计,结构紧凑,密封性能好;分支部分尾纤及连接器采用耐压、抗拉、防水护套保护;适用于光纤用量大的变电站、数据中心、直流站、换流站、通信机站。分支式预制光缆的特点:预制芯量大(2~256芯);全程无断点、无熔接点、无插接点损耗降为最低(除本身材料损耗外无其它衰减);通信性能优越,防护等级高(IP68)。
2网格划分
网格的划分是有限元建模过程中的关键环节。网格划分的合理性对有限元计算结果的影响较大:网格划分若过于粗糙,则有可能导致有限元计算结果失真;网格划分若太过精细,则需要较多的计算分析时间,占用过多的计算机资源,甚至出现不收敛的情况。因此,对于网格的划分应注意采用适当的网格密度以及良好的单元形状。
3不同接触条件下的有限元分析
建立仅接触条件为单一变量的箱型钢筋混凝土柱有限元模型,并在低周往复荷载作用下比较三者的抗震性能。结构受荷载后,当荷载大于一定程度后,在卸载时,就会产生残余应变,这时候会出现“滞后”现象,即荷载卸至零,而变形却不为零。这样经过一个加载周期后,荷载—位移曲线就形成了一个圆环,这就是滞回环,当经过多个加载周期后,由多个滞回环就组成了滞回曲线。滞回曲线又叫恢复力曲线,能够反映结构或构件受到反复荷载时的变形等一系列性能特征。滞回曲线的典型形状一般有四种:梭型、弓型、反S型和Z型。梭型说明滞回曲线的形状非常饱满,能够反映出结构的塑性变形能力很强,具有很好的抗震性能和耗能能力;弓型具有“捏缩”效应,表明滞回曲线受到了一定的滑移影响,曲线形状比较饱满,反映出结构的塑性变形能力比较强;反S型反映了更多的滑移影响,滞回曲线的形状不饱满,说明该结构延性和吸收地震能量的能力较差;Z型则反映出滞回曲线受到了大量的滑移影响,具有滑移性质。通过比较摩擦型、嵌入型、绑定型接触对有限元分析的结果,发现型钢混凝土柱在小变形下结构处于弹性可恢复状态,滞回曲线近似直线,当变形继续增大,滞回曲线呈梭形,表明型钢混凝土柱有着较好的变形能力。当型钢与混凝土接触形式为嵌入型和绑定型下滞回曲线完全一致,表明这两种接触形式对结构力学性能影响是相同的,与采用摩擦型接触时的极限荷载大小相比也近乎相同。
4基于CDEGS的220kV户内变电站接地网设计
近年来,伴随气体绝缘金属封闭开关设备的大量普及、沿海发达地区的变电站用地指标愈发紧张,城市变电站的占地面积变得越来越小;同时城市电网日益紧密,入地短路电流越来越大,导致小面积接地网与大入地短路电流在接地网设计上存在突出矛盾。占地面积小还意味着采用户内变电站设计的可能性越来越大,根据GB50065—2011《交流电气装置的接地设计规范》要求,GIS置于建筑物内时,主接地网宜采用铜或铜覆钢材,因此变电站接地费用大幅上升。在接地网的设计中,评判接地网安全性能主要指标包括接地电阻、接触电势、跨步电压、接地网与大地零电位点之间的电位差(GPR)、接地网电位差(GPD)等。
5“即插即用”预制光缆电缆优化整合
本次参考的全户内变电站依据面向电压等级的理念按220kV、110kV、10kV电压等级划分子模块。下放布置的间隔层、过220kV、110kV采用过程层、间隔层设备纵向集成技术,取消间隔内单独的智能组件、电能表,简化二次虚回路。(1)220kV间隔采用“保护合智1+保护合智2+测控合计”配置,每个间隔集成为3个装置,保护合智集成保护、智能终端、合并单元功能,测控合计集成测控、合并单元与计量功能;(2)110kV间隔采用“五合一”装置。纵向集成的过程层、间隔层二次设备与一次设备一体化设计,一体化安装,组成一体化预制式智能控制柜;(3)主变保护、测控屏布置于二次设备室,本期#1主变保护屏1面,测控屏1面,预留#2、#3主变保护测控屏4面,组成主变压器设备子模块,采用独立组屏方式。下放布置于220kVGIS室的公用二次设备(220kV母线保护屏、220kV公用测控及对时屏、220kV直流分电屏、220kV磷酸铁锂蓄电池屏),下放布置于110kVGIS室的公用二次设备(110kV母差保护屏、110kV直流分电屏、110kV公用测控及对时屏、110kV磷酸铁锂蓄电池屏)采用面向功能的模块化设计,采用独立组屏、集中布置方案。通过规范屏柜标准化接口,采用预制光缆实现设备的“即插即用”功能。
6结语
220kV全户内变电站作为电力建设的重要组成部分,做好该方面的设计,不仅可以有利于220kV全户内变电站工程的具体落实,也可以大大提升电力系统的运行性能。但是,由于220kV全户内变电站设计具有一定的复杂性,所以在设计的时候,了解220kV全户内变电站概述以后,逐一落实其设计内容,并且明确和掌握其注意事项,这样可以大大提升220kV全户内变电站设计的效果,避免设计问题的产生,为后期的落实提供严谨性、专业性、准确性等方面较强的设计方案,起到一定的指导作用,进而促进电力系统的发展进程。
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