Jaké komponenty tvoří návrh středně vysokovoltového kruhového distribučního rozvodu IEE-Business?

Jako odborník, který je již mnoho let hluboce zapojen do oblasti návrhu elektrických systémů, jsem vždy sledoval technologickou evoluci a aplikace středovoltového kruhového distribučního zařízení. Jako klíčové elektrické zařízení ve sekundárním distribučním článku elektrického systému jsou návrh a výkon takového zařízení přímo spojen s bezpečným a stabilním chodem distribuční sítě. Následuje odborná analýza klíčových návrhových bodů kruhového distribučního zařízení, kombinovaná se standardy průmyslu a inženýrskou praxí.

1. Celková návrhová logika a plánování architektury

Návrh kruhového distribučního rozvodu musí přísně odpovídat provozním požadavkům elektrického systému a národním standardům. Měl by se zaměřit na použití scénáře, kontrolované objekty a charakteristiky základních elektrických komponent, aby vytvořil systém funkčních jednotek. Hlavní spínače jsou primárně konfigurovány jako obvodní přerušovače a zátěžové spínače, a malé množství používá kombinované elektrické přístroje. Během návrhu se dává přednost “zátěžovému spínači + pojistce” kombinovanému obvodu— tento typ obvodu má složitou strukturu a může sloužit jako referenční pro určení celkové struktury, uspořádání a vnějších rozměrů zařízení. Jiné obvody, jako jsou čisté zátěžové spínačové obvody, by měly co nejvíce znovupoužít svůj zralý návrh, aby dosáhly standardizace a univerzálnosti.

Na základě výše uvedených základů vznikají různé druhy skříní: zátěžové spínačové skříně, kombinované elektrické přístrojové skříně, obvodní přerušovačové skříně, vícekruhové skříně atd. Návrh hlavního vodičového obvodu musí systematicky zohlednit tři základní prvky: nosnost proudů, odolnost proti elektrické síle a účinnost vedení tepla:

• Uspořádání komponentů: Chytrě využijte uzavírací elektrickou sílu, abyste zajistili, že pohyblivé styčné body se neodtáhnou během dynamických a tepelných stabilitních testů, dosažení koordinace mechanických a elektrických vlastností.

• Výběr sběrnice: Přesně vyberte kruhovou nebo plochou sběrnici podle nosnosti proudů, rozumně ovládejte hustotu proudu a vyvažujte nosnost proudů a vedení tepla.

• Optimalizace elektrického spojení: Dynamické a statické styčné body, klouzavé/pohyblivé spojení musí zajistit nízký styčný odpor. Při spojování různých kovových vodičů se používají procesy jako cínení a stříbření k potlačení elektrochemické korozí a eliminaci skryté hrozby selhání styku.

Návrh oddílů následuje princip “bezpečnost především, adaptace procesu a snadná operace a údržba”: ochranné stupně nejsou nižší než IP3X, materiál dělení (kov/nekov) je volen podle potřeby, a jsou konfigurovány tlakové vypouštěcí zařízení a opatření pro omezení poruchového oblouku— během vnitřních obloukových poruch lze vysokotlaké plyny uvolnit přes vypouštěcí kanál, aby se zajistila bezpečnost zařízení a osob.

2. Vícedimenzionální zvážení při návrhu izolační struktury

Spínačové skříně musí dlouhodobě odolat maximálnímu pracovnímu napětí a krátkodobému přetlaku (atmosférickému a vnitřnímu přetlaku). Návrh izolace musí komplexně zohlednit faktory jako adaptabilita prostředí, výběr materiálů, optimalizace struktury a kontrola procesů:

(1) Optimalizace elektrického pole a koordinace izolace

Tvar vodičů přímo ovlivňuje rozložení elektrického pole uvnitř skříně. V návrhu by se měly používat zaoblené měděné tyče, kulaté tyčové sběrnice a byly by měly být optimalizovány tvary dynamických a statických styčných sedadel, vnitřních vodičů a podpěrných elektrod, aby se odstranily ostré okraje a hranice, čímž by se elektrické pole stalo víc rovnoměrné. S pomocí software konečných prvků (např. ANSYS Maxwell) lze přesně lokalizovat slabá místa izolace. Prostřednictvím úpravy rozvržení a strukturní optimalizace (jako je použití štítovacích technologií) lze elektrické pole rovnoměrně rozložit a snížit maximální intenzitu pole, čímž se zlepší spolehlivost izolace.

(2) Aplikační logika více izolačních médií

• Izolace vzduchem: Pro kompozitní izolaci s vzduchem jako hlavním tělem musí být v návrhu přísně dodrženy elektrické mezery a vzdálenosti stoupání stanovené normami, aby se vyrovnala izolační výkonnost a kompaktnost zařízení.

• Izolace plyny: Plynově izolované skříně často používají SF₆, N₂, sušený stlačený vzduch nebo směs plynu (v nízkém tlaku) jako izolační médium. I když je tlak plynu nízký, je klíčový design uzavření—nutno se zaměřit na změny složení plynu v důsledku permeace během dlouhodobého provozu (jako je infiltrace vzduchu a exudační produkty izolačního plynu). Pro plněné oddíly bez produktů dekompozice oblouku musí být přesně řízen obsah vlhkosti: při nominálním tlaku ≤ 0,05 MPa by měl být ≤ 2000 μL/L; při > 0,05 MPa je povolená hodnota obsahu vlhkosti vypočtena podle nasyceného parního tlaku při -10 °C.

• Rozhraní a tuhé izolace: Když jsou tuhé izolační části spojeny, jsou použity elastické materiály, jako je silikonový kauciuk, k odstranění vzduchových mezer a zlepšení úrovně izolace rozhraní (souvisí s povrchovým tlakem, dokončením a délkou kontaktu). Použitím materiálů, jako jsou epoxidové pryskyřice a silikonový kauciuk, k lisování a vulkanizaci a balení vysokonapěťových komponent, a pokrytí jejich vrstvou zazemlení/ polovodičovou vrstvou, lze výrazně zlepšit bezpečnostní úroveň, snížit objem zařízení a zjednodušit rozvržení.

3. Přesný návrh mechanické přenosové soustavy a interlockového systému

Mechanická přenosová soustava zahrnuje články, jako jsou mechanismy pro pohyb obvodních přerušovačů, odpojovacích spínačů, zazemlovacích spínačů a interlockových dveří. Návrh musí být optimalizován z hlediska principu, rozvržení, síly (tlaku/tahu), rozpětí, přenosového poměru, úhlu pohybu a mechanické efektivity: zjednodušte strukturu, snižte počet dílů a snižte sílu pohybu, dosažení “rozumného zatížení, spolehlivého přenosu, stabilního chodu a snadného obsluhování a údržby”.

“Pětitelé” interlock je jádro zajištění bezpečnosti provozu—preferuje se mechanický interlock (tvořený pákami, spojkami, zábranami atd. k vytvoření zámku, s jasnými postupy, intuitivní a spolehlivé); pokud jsou komponenty vzdálené nebo je obtížné implementovat mechanický interlock, doplňuje se elektrický interlock; inteligentní skříně mohou být posíleny mikroprocesorovým softwarem programovacího interlocku (použitý spolu s mechanickým interlockem) k vytvoření víceúrovňového systému bezpečnosti.

4. Vytvoření spolehlivého zazemlovacího systému

Návrh zazemlení musí pokrýt dvojitý požadavek “bezpečnosti provozu” a “odolnosti proti poruchám”:

• Během údržby může zazemlovací spínač spolehlivě zazemlit hlavní obvod podle předpisů.

• Dno rámu obalu je vybaveno zazemlovacími vodiči a terminály vhodnými pro poruchové podmínky, a skříně jsou propojeny vodiči, s významnou cestou mezi zazemlovacím spínačem a zazemlovacím vodičem.

• Zazemlovací vodiče, spojovací obvody a spojení mezi skříněmi musí odolat nominálnímu krátkodobému/vrstevnatému odolnému proudu.

• Rám, víko, dveře, dělicí stěna a další komponenty jsou elektricky spojité, aby zajistily zazemlení funkčních jednotek.

• Střídavé napětí ze všech bodů kovových částí obalu ke zazemlovacímu vodiči při 30A je ≤ 3V, což zajišťuje účinnost zazemlení.

5. Technologická evoluce a směr vývoje

S transformací elektrické sítě a podzemním vedením kabelů se vícekruhové distribuční jednotky rychle vyvíjejí směrem k “miniaturizaci, modularizaci a automatizaci”, což podporuje inovační vývoj technologií SF₆ a kompozitní izolace a vysokovýkonné komponenty. V budoucnu bude nutné se zaměřit na modernizaci výrobních procesů (jako je přesná obrábění a integrované balení), optimalizaci konektorů kabelů, iteraci proudově omezujících pojistek, vývoj malých pohonných mechanismů a inovace pomocných komponent, aby se zlepšila úroveň návrhu a výroby domácích kruhových distribučních zařízení. Vytvoření nové generace kruhových skříní s “úplnou adaptací k pracovním stavům, bezúdržbou, vysokou spolehlivostí a miniaturizací” pro umožnění distribuční automatizace se stane klíčovým směrem pro průlom v odvětví.