Anong mga komponento ang bumubuo sa disenyo ng medium-voltage ring network distribution switchgear?

Bilang isang eksperto na naka-immerse sa larangan ng disenyo ng power system sa maraming taon, laging pinansin ko ang teknolohikal na ebolusyon at praktikal na aplikasyon ng medium-voltage ring main distribution equipment. Bilang pangunahing electrical device sa secondary distribution link ng power system, direktang may kaugnayan ang disenyo at performance ng ganitong klaseng equipment sa ligtas at matatag na operasyon ng power supply network. Ang sumusunod ay isang propesyonal na analisis ng mga key design points ng ring main distribution equipment, na naglalakip ng industry standards at engineering practices.

1. Pambuod na Disenyo at Plano ng Arkitektura

Ang disenyo ng ring main distribution switchgear ay dapat malapatan ng mahigpit sa operational requirements ng power system at pambansang standards. Dapat ito magfocus sa mga scenario ng paggamit, control objects, at mga katangian ng core electrical components upang makabuo ng functional unit system. Ang mga pangunahing switches ay pangunahing nakonfigure bilang circuit breakers at load switches, at isang maliit na bilang ay gumagamit ng combined electrical appliances. Sa panahon ng disenyo, binibigyan ng prayoridad ang “load switch + fuse” combined circuit—ang uri ng circuit na ito ay may mahirap na estruktura at maaaring gamitin bilang sanggunian para sa pagtatakda ng buong estruktura, layout, at external dimensions ng equipment. Ang iba pang circuits, tulad ng pure load switch circuits, ay dapat muling gumamit ng sapat na madurog na disenyo upang maabot ang standardization at universality.

Batay sa nabanggit na pundasyon, maraming uri ng cabinets ang lumilikha: load switch cabinets, combined electrical appliance cabinets, circuit breaker cabinets, multi-circuit cabinets, atbp. Ang disenyo ng primary conductive circuit nangangailangan ng sistematikong pag-consider ng tatlong core elements: current-carrying capacity, electric force withstand capability, at heat dissipation efficiency:

• Pagkakasunod-sunod ng Mga Component: Maingat na gamitin ang closing electric force upang tiyakin na hindi umuwi ang moving contacts sa panahon ng dynamic at thermal stability tests, na nagbibigay ng coordination ng mechanical at electrical performance.

• Pagpili ng Busbar: Tumpak na pagtugma ng circular o flat busbars batay sa current-carrying capacity, maaring kontrolin nang wasto ang current density, at balansehin ang current-carrying at heat dissipation.

• Optimization ng Electrical Connection: Ang dynamic at static contacts, sliding/fixed connections ay dapat siguraduhing may mababang contact resistance. Kapag konektado ang iba't ibang metal conductors, ginagamit ang proseso tulad ng tinning at silver plating upang supilin ang electrochemical corrosion at alisin ang hidden danger ng contact failure.

Ang disenyo ng compartments ay sumusunod sa prinsipyong “safety first, process adaptation, at convenient operation and maintenance”: ang protection level ay hindi bababa sa IP3X, ang partition material (metal/non-metal) ay pinipili batay sa pangangailangan, at inconfigure ang pressure relief devices at fault arc limiting measures—sa panahon ng internal arc faults, maaaring ilabas ang high-pressure gas sa pamamagitan ng relief channel upang tiyakin ang ligtas ng equipment at personnel.

2. Multi-dimensional Considerations for Insulation Structure Design

Ang switchgear ay kailangang matiis ang pinakamataas na operating voltage at short-term overvoltage (atmospheric at internal overvoltage) sa mahabang panahon. Ang insulation design ay kailangang komprehensibong isipin ang mga factor tulad ng environmental adaptability, pagpili ng materyales, optimization ng estruktura, at process control:

(1) Optimization ng Electric Field at Insulation Coordination

Ang hugis ng mga conductor ay direktang nakakaapekto sa electric field distribution sa loob ng cabinet. Sa disenyo, dapat gamitin ang rounded copper bars, round bar busbars, at i-optimize ang mga hugis ng dynamic at static contact seats, internal conductors, at support electrodes upang alisin ang mga pointed at sharp edges, na nagbibigay ng mas pantay na electric field. Sa tulong ng finite element analysis software (tulad ng ANSYS Maxwell), maaaring ma-locate nang tumpak ang weak insulation links. Sa pamamagitan ng adjustment ng layout at optimization ng estruktura (tulad ng application ng shielding technology), maaaring pantayin ang electric field at bawasan ang maximum field strength, na nagpapataas ng insulation reliability.

(2) Application Logic ng Multiple Insulation Media

• Air Insulation: Para sa composite insulation na may air bilang pangunahing bahagi, dapat malapatan ng mahigpit ang mga electrical clearance at creepage distance na ipinagbibigay alam ng standards sa disenyo upang balansehin ang insulation performance at compactness ng equipment.

• Gas Insulation: Ang mga gas-insulated cabinets ay karaniwang gumagamit ng SF₆, N₂, dry compressed air, o mixed gases bilang insulation media (sa low-pressure range). Bagama't ang gas pressure ay hindi mataas, ang sealing design ay napakahalaga—dapat bigyang pansin ang pagbabago ng component ng gas dahil sa permeation sa mahabang panahon ng operasyon (tulad ng air infiltration at insulation gas exudation). Para sa mga gas-filled compartments na walang arc decomposition products, dapat tumpakin ang moisture content: kapag ang rated pressure ≤ 0.05MPa, dapat ≤ 2000μL/L; kapag > 0.05MPa, ang allowable value ng moisture content ay kinakalkula batay sa saturated water vapor pressure sa -10°C.

• Interface at Solid Insulation: Kapag butted ang solid insulation parts, ginagamit ang elastic materials tulad ng silicone rubber upang alisin ang air gaps at mapataas ang interface insulation level (kaugnay ng surface pressure, finish, at contact length). Ang paggamit ng materyales tulad ng epoxy resin at silicone rubber para cast at vulcanize at i-package ang high-voltage components, at sakupin ito ng grounding/semiconductive layer, ay maaaring mapataas nang siyentipiko ang safety level, bawasan ang volume ng equipment, at simplipikahin ang layout.

3. Precise Design of Mechanical Transmission and Interlocking System

Ang mechanical transmission ay nagsasaklaw sa mga link tulad ng circuit breaker operating mechanisms, disconnectors, earthing switches, at door interlocks. Ang disenyo ay kailangang i-optimize mula sa mga dimension tulad ng principle, layout, force mode (pressure/tension), span, transmission ratio, stroke angle, at mechanical efficiency: simplipikahin ang estruktura, bawasan ang bilang ng mga part, at bawasan ang operating force, na nagtatamo ng “reasonable force bearing, reliable transmission, stable operation, at convenient operation and maintenance”.

Ang “five-prevention” interlocking ay ang core ng pagtiyak ng operational safety—pinapaboran ang mechanical interlocking (binubuo ng levers, connecting rods, baffles, atbp. upang bumuo ng lock, may malinaw na procedures, intuitive at reliable); kung ang mga component ay malayo o mahirap ang mechanical interlocking, idinagdag ang electrical interlocking; ang intelligent cabinets ay maaaring idagdag ang microcomputer software programming interlocking (ginagamit kasabay ng mechanical interlocking) upang bumuo ng multi-level safety protection system.

4. Construction of a Reliable Earthing System

Ang disenyo ng earthing ay kailangang saklawin ang dual requirements ng “operation safety” at “fault withstand”:

• Sa panahon ng maintenance, maaaring tiyaking i-earth ng earthing switch ang main circuit ayon sa regulasyon.

• Ang ilalim ng frame ng shell ay may earthing conductors at terminals na angkop sa fault conditions, at interconnected ang mga cabinets sa pamamagitan ng conductors, may dedicated circuit sa pagitan ng earthing switch at earthing conductor.

• Ang earthing conductors, connection circuits, at connections sa pagitan ng mga cabinets ay dapat matiis ang rated short-time/peak withstand current.

• Ang frame, cover plate, door, partition, at iba pang components ay elektrikamente continuous upang tiyakin ang earthing connection ng functional units.

• Ang DC voltage drop mula sa anumang punto ng metal parts ng shell hanggang sa earthing conductor sa pamamagitan ng 30A ay ≤ 3V, na nagtitiyak ng effectiveness ng earthing.

5. Technological Evolution and Development Direction

Kasabay ng proseso ng power grid transformation at cable undergrounding, ang multi-circuit distribution units ay mabilis na nangyayari patungo sa “miniaturization, modularization, at automation”, na nagdudulot ng innovative development ng SF₆ at composite insulation technologies at high-performance components. Sa hinaharap, kailangang mag-focus sa manufacturing process upgrades (tulad ng precision processing at integrated packaging), optimization ng cable connectors, iteration ng current-limiting fuses, research and development ng small operating mechanisms, at innovation ng auxiliary components, upang mapataas ang disenyo at manufacturing level ng domestic ring main distribution equipment. Ang pagbuo ng bagong henerasyon ng ring main cabinets na may “full working condition adaptation, maintenance-free, high reliability, at miniaturization” upang mabigyan ng pwersa ang distribution automation ay magiging pangunahing direksyon para sa industry breakthroughs.