Mis komponendid moodustavad keskisepärase ringverkunõudlase jaotussüsteemi disaini

Kui inimene, kes on juba mitmeid aastaid sügavalt osalenud elektrivõrgu projekteerimise valdkonnas, olen alati jälginud keskvooluliste ringjuhtelementide tehnoloogilist evolutsiooni ja rakendust. Kuna selline seade on elektrivõrgu teise distributsioonikäigus oluline elektrooniline seade, on selle disain ja toimetus otseselt seotud võrgu turvalise ja stabiilse tööga. Järgneb professionaalne analüüs ringjuhtelementide põhidisaini punktide kohta, mis ühendab tööstuse standarde ja inseneripraktikat.

1. Üldine disainilogika ja arhitektuuriplaneerimine

Ringjuhtelementide disain peab rangelt vastama elektrivõrgu töö nõuetele ja riiklikele standarditele. Tuleb keskenduda kasutusskenaarile, juhtobjektidele ja põhielemendite omadustele, et luua funktsionaalne üksuste süsteem. Peamised lülited on konfigureeritud tavaliselt katkesturitena ja laadilülitajatena, mõned kasutavad kombineritud elektroonilisi seadmeid. Disaini käigus prioriteediks on “laadilülitaja + katkestussegur” kombinatsioon – see tüüp tsirkuit on keerukas struktuuri poolest ja saab seda kasutada viiteks kogu seadme üldise struktuuri, paigutuse ja välisdimensioonide määramisel. Muud tsirkuid, näiteks puhtad laadilülitajatsirkuid, peaksid maksimaalselt taaskasutama selle täiustatud disaini, et saavutada standardimine ja üldisus.

Seejärel tekivad mitmed tüübid kaape: laadilülitajakaapid, kombineritud elektrooniliste seadmete kaapid, katkesturikaapid, mitmetsirkuitekaapid jne. Põhilise joontejoone disaini korral tuleb süstemaatiliselt arvesse võtta kolme põhielementi: vooluvõime, elektrilise jõu kandevõime ja soojuslahenduse efektiivsust:

• Komponendid: Tehniliselt kasutada sulgemise elektrilist jõudu, et tagada, et liiguv kontakt ei lahkuks dünaamilistes ja soojuslikult stabiilsustestides, saavutades mehaanilise ja elektrilise toimingu kooskõla.

• Muuturivalik: Täpne vastendamine ring- või platmuuturiga vooluvõimele, mõõdukas voolutihe kontroll, tasakaalustades vooluvõime ja soojuslahendust.

• Elektrilise ühenduse optimeerimine: Dünaamilised ja staatsed kontaktid, liuguv/fikseeritud ühendused peavad tagama madala kontaktresistentsi. Erinevate metallide joontepindade ühendamisel kasutatakse protsesse nagu tinamis ja hõbedamis, et takistada elektrokeemia korrosiooni ja eemaldada kontaktijätkude ohu.

Sektorite disain järgib “turbvaldkonna esimest, protsesside kohandamist, mugava hoolduse ja operatsiooni” põhimõtet: kaitsetase ei ole alla IP3X, jagamaterjal (metall/ne-metall) valitakse vajaduse järgi, ja paindlikud segureid ning veafokustrükide piiramismeetmed on paigutatud – sisemistes veefokustrükkides saab kõrge rõhk vabaneda kanali kaudu, tagades seadme ja töötajate ohutuse.

2. Mitmemõõtmeline lähenemine eraldusstruktuuri disainile

Lülitekaapid peavad pikas perspektiivis kannatada maksimaalse tööpinge ja lühiajaliste ülepingete (atmosfääriliste ja sisemiste ülepingete) eest. Eraldusdisain peab üldiselt arvestama tegureid nagu keskkonnakohanemine, materjalivalik, struktuuri optimeerimine ja protsesskontroll:

(1) Elektrivälja optimeerimine ja eralduse koordineerimine

Joontejoonte kuju mõjutab otse elektrivälja jaotust kaapi sees. Disainis tuleb kasutada ümmargust vaski, ringvormilisi muutureid, ja optimiseerida dünaamiliste ja staatsed kontaktide istumiste, siseseedrite ja toetuselektride kujud, et eemaldada teravaid servasid ja nurki, tehes elektrivälja ühtlasemaks. Abil finiitselementanalüüsil (nagu ANSYS Maxwell) saab täpselt tuvastada nõrkad eralduslinkid. Paigutuse korrigeerimise ja struktuuri optimeerimise (nt ekraani tehnikate rakendamise) abil saab elektrivälja ühtlustada ja maksimaalse välimõõdu vähendada, parandades eralduse usaldusväärsust.

(2) Mitte ühe eraldusmeediumi rakendusloogika

• Õhueraldus: Õhu põhise kombinatuurse eralduse korral tuleb disainis rangelt järgida standartite poolt määratud elektrilist pingelõiku ja kriipelukuupääsu, et tasakaalustada eralduse toimivust ja seadme kompaktsust.

• Gaasi eraldus: Gaaside eralduskaapid kasutavad tavaliselt SF₆, N₂, kuiva kompreseeritud õhu või segagaaseid (madalapingealas). Kuigi gaasi rõhk ei ole kõrge, on oluline sealundis disain – tuleb märkida gaasi komponentide muutusi permeatsiooniga pikas ajas (nt õhu infiltreerimine ja eraldusgaasi eksudatsioon). Lämmastega kaapide korral, kus pole veefokustrükke, tuleb täpselt kontrollida niiskuse sisaldust: kui niminaalne rõhk ≤ 0.05MPa, siis see peaks olema ≤ 2000μL/L; kui > 0.05MPa, siis lubatud niiskuse sisalduse arvutatakse -10°C saturatsioonil.

• Liides ja solide eraldus: Kui solide eralduskomponendid on ühendatud, kasutatakse silikoongumi kalduvat materjali, et eemaldada õhuvahikuid ja parandada liidese eraldustaseme (seostatud pinnarõhu, poliituse ja kontakti pikkusega). Kasutades materjale nagu epoksirasin ja silikoongumi, cast-and-cure ja pakendatakse kõrgepinge komponente, ja neid katatakse maandus-/pooljuhitava kihi, mis võib oluliselt parandada turvalisust, vähendada seadme mahut ja lihtsustada paigutust.

3. Mehaanilise edastamise ja lukitusüsteemi täpne disain

Mehaaniline edastamine hõlmab elemente nagu katkesturite operatsioonimehhanism, lahti panekute, maandumislülitajad ja ukse lukid. Disain tuleb optimeerida mõõtmetest nagu printsiip, paigutus, jõu mood (rõhk/vold), ulatus, edastamissuhe, sildamisaasta ja mehaaniline tõhusus: lihtsustada struktuuri, vähendada osade arvu, ja alandada tööjõudu, saavutades “põhjendatud jõueel, usaldusväärne edastamine, stabiilne töö, ja mugav hooldus ja operatsioon”.

“Viis-lukistus” lukitus on oluline osa operatsiooniturvalisuse tagamisel – esimesena on eelistatav mehaaniline lukitus (koosneb levist, ühendustubadest, blokeerijatest jne, et moodustada lukitus, selged protseduurid, intuitiivne ja usaldusväärne); kui osad on kaugel või mehaaniline lukitus on raske ellu viia, lisatakse elektriline lukitus; intelligentsed kaapid võivad lisada mikroarvuti tarkvara programmeerimise lukitu (kasutatakse koos mehaanilise lukitu), et luua mitmekihilist turvakaitse süsteemi.

4. Usaldusväärse maandumissüsteemi ehitamine

Maandumisseadmine peab hõlmama “operatsiooniturvalisuse” ja “vea kandmise” kahte nõuet:

• Hoolduse ajal saab maandumislülitaja vastavalt reguleeringule usaldusväärselt maandada peameelejoond.

• Kaapi kesta alumine raam on varustatud maandumisjuhtmetega ja terminaalidega, mis sobiv veaolukorraga, ja kaapid on ühendatud juhtmetega, eraldi tsirkvit maandumislülitajast maandumisjuhmenteni.

• Maandumisjuhmed, ühenduskitsendused ja kaapide vahelised ühendused peavad kannatada määratud lühiajalise/pikiplikse veakandmise eest.

• Raam, katteplaadid, uksed, jagajad ja muud elemendid on elektriliselt jätklikud, et tagada funktsionaalsete üksuste maandumisühendus.

• DC-voltmik iga punktist kaapi metalliosast maandumisjuhmeni 30A kaudu on ≤ 3V, tagades maandumise tõhususe.

5. Tehnoloogiline areng ja arendamisuuringud

Kaugel asuvate ja kabelede alliksidest tingitud elektrivõrgu transformeerimisprotsessi käigus, mitmetsirkuite distributsioonüksused kiiresti iteratsioneeritakse suunas “miniaturiseerimine, modulaarsemaks, automaatiseerimine”, mis innustab SF₆ ja kombinatsioonieralduse tehnoloogiate ning kõrgetehnoloogiliste komponentide innovatiivset arengut. Tulevikus on vaja keskenduda valmistusprotsesside uuendustele (nt täpne töötlemine ja integreeritud pakendamine), kaabeli ühendite optimeerimisele, piirikatega segureide iteratsioonile, väikeste operatsioonimehhanismide uurimisele ja arendamisele, ning abikomponentide innovatsioonile, et parandada kodumaist ringjuhtelementide disaini ja valmistamise taseme. Uue põlvkonna ringjuhtkaapid, mis vastavad “kõigile töötingimustele, vaba hoolduse, kõrgele usaldusväärsusele ja miniaturiseerimisele”, saavad oluliseks suunaks tööstuse läbimurdeks, võimaldades distributsiooniautomaatiseerimist.