Quins components formen el disseny del quadro de distribució en anell de mitja tensió?

Com a expert en el disseny de sistemes elèctrics amb molts anys d'experiència, sempre he estat atent a l'evolució tecnològica i la pràctica d'aplicació de l'equipament de distribució de mà principal de mitja tensió. Com a dispositiu elèctric central en l'enllaç secundari de distribució del sistema elèctric, el disseny i el rendiment d'aquest equipament estan directament relacionats amb l'operació segura i estable de la xarxa d'abastament. A continuació es presenta un anàlisi professional dels punts clau de disseny de l'equipament de distribució de mà principal, combinant normes de l'indústria i pràctiques d'enginyeria.

1. Lògica de Disseny Global i Planificació Arquitectònica

El disseny del quadre de distribució de mà principal ha de estar estrictament alineat amb els requisits operatius del sistema elèctric i les normes nacionals. S'ha de centrar en els escenaris d'ús, els objectes de control i les característiques dels components elèctrics principals per construir un sistema d'unitats funcionals. Els commutadors principals són principalment configurats com interruptors i commutadors de càrrega, i una petita quantitat utilitza aparells elèctrics combinats. En el disseny, se dóna prioritat al circuit combinat "commutador de càrrega + fusible" - aquest tipus de circuit té una estructura complexa i pot servir com a referència per determinar l'estructura general, la disposició i les dimensions externes de l'equipament. Altres circuits, com els circuits purament de commutador de càrrega, haurien de reutilitzar el seu disseny madur tant com sigui possible per aconseguir la normalització i universalitat.

Basant-nos en aquesta base, es deriven diversos tipus de quadres: quadres de commutador de càrrega, quadres d'aparells elèctrics combinats, quadres d'interruptor, quadres multiconductors, etc. El disseny del circuit conductor principal necessita considerar de manera sistemàtica tres elements fonamentals: capacitat de conducció, resistència a la força elèctrica i eficiència de dissipació de calor:

• Disposició de Components: Utilitza habilitat la força de tancament per assegurar que els contactes mòbils no es retirin durant les proves de stabilitat dinàmica i tèrmica, assolint la coordinació del rendiment mecànic i elèctric.

• Selecció de Barra de Distribució: Es fa correspondre amb precisió barras de distribució circulars o planes segons la capacitat de conducció, controlant razonablement la densitat de corrent i equilibrant la conducció de corrent i la dissipació de calor.

• Optimització de la Connexió Elèctrica: Els contactes dinàmics i estàtics, les connexions deslizants/fixes han de garantir una baixa resistència de contacte. Quan es connecten conductors metàl·lics diferents, s'utilitzen processos com l'estanat i la plata per suprimir la corrosió electroquímica i eliminar el perill d'error de contacte.

El disseny de les compartiments segueix el principi de "seguretat primer, adaptació del procés i operació i manteniment fàcils": el nivell de protecció no és inferior a IP3X, el material de partició (metàl·lic/no metàl·lic) es selecciona segons la necessitat, i es configuren dispositius de descàrrega de pressió i mesures limitadores d'arc de fallada - durant els arcs internes, el gas a alta pressió es pot descarregar a través del canal de descàrrega per assegurar la seguretat de l'equipament i el personal.

2. Consideracions Multidimensionals per al Disseny de l'Estructura d'Aïllament

L'armari electrònic ha de suportar la tensió màxima d'operació i la sobretensió a curt termini (atmosfèrica i interna) durant molt temps. El disseny d'aïllament necessita considerar de manera integral factors com l'adaptabilitat ambiental, la selecció de materials, l'optimització de l'estructura i el control de processos:

(1) Optimització del Camp Elèctric i Coordinació d'Aïllament

La forma dels conductors afecta directament la distribució del camp elèctric dins de l'armari. En el disseny, s'han d'utilitzar barres de cobre arrodonides, barres de distribució circulars, i s'han d'optimitzar les formes dels seats de contacte dinàmic i estàtic, els conductors interns i els electrodos de suport per eliminar puntes i vares, fent que el camp elèctric sigui més uniforme. Amb l'ajuda de programari d'anàlisi d'elements finits (com ANSYS Maxwell), es poden localitzar amb precisió els punts febles d'aïllament. A través de l'ajust de la disposició i l'optimització de l'estructura (com l'aplicació de tecnologia d'escudat), es pot uniformitzar el camp elèctric i reduir la màxima intensitat del camp, millorant la fiabilitat de l'aïllament.

(2) Lògica d'Aplicació de Múltiples Medis d'Aïllament

• Aïllament Aeri: Per a l'aïllament compost amb l'aire com a element principal, en el disseny s'ha de seguir estrictament la separació elèctrica i la distància de creixement especificades per les normes per equilibrar el rendiment d'aïllament i la compactesa de l'equipament.

• Aïllament Gaseós: Els armaris aïllats gaseosos sovint utilitzen SF₆, N₂, aire comprès sec o gasos mixtes com a mitjans d'aïllament (en el rang de baixa pressió). Tot i que la pressió del gas no és alta, el disseny d'estanqueïtat és crucial - cal prestar atenció als canvis en la composició del gas deguts a la permeabilitat durant l'operació a llarg termini (com la infiltració d'aire i l'exsudació del gas aïllant). Per a les cambres plenes de gas sense productes de descomposició d'arc, el contingut d'aigua s'ha de controlar amb precisió: quan la pressió nominal ≤ 0.05MPa, ha de ser ≤ 2000μL/L; quan > 0.05MPa, el valor permès de contingut d'aigua es calcula segons la pressió de vapor saturat a -10°C.

• Interfície i Aïllament Sòlid: Quan es posen en contacte parts d'aïllament sòlid, s'utilitzen materials elàstics com el cau de sílica per eliminar espais d'aire i millorar el nivell d'aïllament de la interfície (relacionat amb la pressió superficial, el acabat i la longitud de contacte). Utilitzant materials com la resina epoxi i el cau de sílica per fundir i vulcanitzar i embolicar components de alta tensió, i cobrint-los amb una capa de terra/semiconductora, es pot millorar significativament el nivell de seguretat, reduir el volum de l'equipament i simplificar la disposició.

3. Disseny Precís del Sistema de Transmissió Mecànica i Interbloqueig

La transmissió mecànica abasta enllaços com els mecanismes d'operació dels interruptors, els interruptors de desconexió, els interruptors de terra i els interbloqueigs de portes. El disseny necessita ser optimitzat en dimensions com el principi, la disposició, el mode de força (pressió/tensió), l'amplada, la relació de transmissió, l'angle de recorregut i l'eficiència mecànica: simplificar l'estructura, reduir el nombre de peces i disminuir la força d'operació, assolint "una càrrega de força raonable, una transmissió fiable, una operació estable i una operació i manteniment fàcils".

L'interbloqueig "de cinc punts" és el nucli per assegurar la seguretat de l'operació - es prefereix l'interbloqueig mecànic (format per llargs, varilles, barreres, etc. per formar un bloqueig, amb procediments claros, intuïtius i fiables); si els components estan lluny o l'interbloqueig mecànic és difícil d'implementar, es completa amb l'interbloqueig elèctric; els armaris intel·ligents poden superposar-se amb la programació d'interbloqueig de microordinadors (utilitzat en conjunt amb l'interbloqueig mecànic) per construir un sistema de protecció de seguretat multinivell.

4. Construcció d'un Sistema de Terra Fiable

El disseny de terra necessita cobrir els doble requisits de "seguretat operativa" i "resistència a la fallada":

• Durant la mantenedora, l'interruptor de terra pot terra el circuit principal de manera fiable segons les normes.

• El marc inferior de la carcassa està dotat de conductors i terminals de terra adequats per a condicions de fallada, i els armaris estan interconnectats per conductors, amb un circuit dedicat entre l'interruptor de terra i el conductor de terra.

• Els conductors de terra, els circuits de connexió i les connexions entre armaris han de suportar la corrent de curta durada/punta nominal.

• El marc, la tapa, la porta, la partició i altres components són elèctricament contínus per assegurar la connexió de terra de les unitats funcionals.

• La caiguda de tensió CC des de qualsevol punt de les parts metàl·liques de la carcassa fins al conductor de terra a través de 30A és ≤ 3V, assegurant l'eficàcia de la terra.

5. Evolució Tecnològica i Direcció de Desenvolupament

Amb el procés de transformació de la xarxa elèctrica i la subterrani de cables, les unitats de distribució multiconductor s'estan iterant ràpidament cap a "miniaturització, modularització i automatització", el que impulsa el desenvolupament innovador de les tecnologies d'aïllament de SF₆ i compostes i els components de alt rendiment. En el futur, cal centrar-se en l'actualització dels processos de fabricació (com la processament de precisió i l'emballatge integrat), l'optimització dels connectors de cable, l'iteració dels fusibles limitadors de corrent, la investigació i desenvolupament de petits mecanismes d'operació i la innovació de components auxiliars, per a millorar el nivell de disseny i fabricació de l'equipament de distribució de mà principal domèstic. Desenvolupar una nova generació de quadres de mà principal amb "adaptació total a les condicions de treball, sense necessitat de manteniment, alta fiabilitat i miniaturització" per habilitar l'automatització de la distribució es convertirà en una direcció clau per a les ruptures de l'indústria.