Que componentes conforman o deseño do conmutador de distribución en rede anular de media tensión

Como experto profundamente involucrado no campo do deseño de sistemas eléctricos durante moitos anos, sempre prestei atención á evolución tecnolóxica e á práctica de aplicación do equipo de distribución en anel de media tensión. Como dispositivo eléctrico central no segundo elo de distribución do sistema eléctrico, o deseño e o rendemento deste equipo están directamente relacionados coa operación segura e estable da rede de suministro eléctrico. A continuación, presenta unha análise profesional dos puntos clave de deseño do equipo de distribución en anel, combinando estándares da industria e prácticas de enxeñaría.

1. Lóxica xeral de deseño e planificación arquitectónica

O deseño do equipo de distribución en anel debe alinear estritamente cos requisitos de operación do sistema eléctrico e os estándares nacionais. Debe centrarse nos escenarios de uso, os obxectos de control e as características dos componentes eléctricos centrais para construír un sistema de unidades funcionais. Os interruptores principais son principalmente configurados como interruptores automáticos e interruptores de carga, e un número reducido usa equipos eléctricos combinados. Durante o deseño, dáse prioridade ao circuito combinado “interruptor de carga + fusible”—este tipo de circuito ten unha estrutura complexa e pode servir como referencia para determinar a estrutura xeral, a disposición e as dimensións externas do equipo. Outros circuitos, como os circuitos de interruptor de carga puro, deben reutilizar o seu deseño maduro tanto como sexa posible para lograr a estandarización e universalidade.

Basándose nesta base, derívase múltiples tipos de armarios: armarios de interruptor de carga, armarios de equipos eléctricos combinados, armarios de interruptor automático, armarios de múltiples circuitos, etc. O deseño do circuito conductor principal necesita considerar sistematicamente tres elementos nucleares: capacidade de corrente, resistencia á forza eléctrica e eficiencia de disipación de calor:

• Disposición de componentes: Utilice habilidosamente a forza eléctrica de pechado para asegurar que os contactos móveis non se retiren durante as probas de estabilidade dinámica e térmica, logrando a coordinación do rendemento mecánico e eléctrico.

• Selección de barras colectoras: Adapte precisamente as barras colectoras circulares ou planas de acordo coa capacidade de corrente, controle razonablemente a densidade de corrente e equilibre a conducción de corrente e a dissipación de calor.

• Optimización de conexión eléctrica: Os contactos dinámicos y estáticos, conexiones deslizantes/fijas deben asegurar unha baixa resistencia de contacto. Ao conectar diferentes conductores metálicos, utilízanse procesos como el estañado e el plateado para suprimir a corrosión electroquímica e eliminar o perigo oculto de fallo de contacto.

O deseño das compartimentacións segue o principio de “seguridade primeiro, adaptación ao proceso, e operación e mantemento convenientes”: o nivel de protección non é inferior a IP3X, selecciona-se o material de partición (metálico/no metálico) según sea necesario, e configúranse dispositivos de liberación de presión e medidas limitadoras de arco de fallo—durante os fallos de arco internos, o gas de alta presión pode ser liberado a través do canal de liberación para garantir a seguridade do equipo e do persoal.

2. Consideracións multidimensionais para o deseño da estrutura de aislamento

Os equipos de manobra deben soportar a máxima tensión de operación e a sobretensión a curto prazo (atmosférica e interna) por un tempo prolongado. O deseño de aislamento necesita considerar comprehensivamente factores como adaptabilidade ambiental, selección de materiais, optimización de estructura e control de proceso:

(1) Optimización do campo eléctrico e coordinación de aislamento

A forma dos conductores afecta directamente a distribución do campo eléctrico dentro do armario. No deseño, deben usarse barras de cobre redondeadas, barras colectoras redondas, e optimizarse as formas dos asentos de contactos dinámicos y estáticos, conductores internos y electrodos de soporte para eliminar picos e bordes, facendo que o campo eléctrico sexa máis uniforme. Con a axuda de software de análise de elementos finitos (como ANSYS Maxwell), poden localizarse con precisión os puntos débiles de aislamento. A través da axuste de disposición e optimización de estructura (como a aplicación de tecnoloxía de blindaxe), o campo eléctrico pode ser uniformizado e a máxima intensidade de campo pode ser reducida, mellorando a fiabilidade do aislamento.

(2) Lóxica de aplicación de múltiples medios de aislamento

• Aislamiento aéreo: Para o aislamiento composto con aire como corpo principal, debe seguirse estritamente a separación eléctrica e a distancia de rastreo especificada polos estándares no deseño para equilibrar o rendemento de aislamento e a compactación do equipo.

• Aislamiento gaseoso: Os armarios de aislamiento gaseoso usan principalmente SF₆, N₂, aire comprimido seco ou gases mixtos como medios de aislamento (na gama de baixa presión). Aínda que a presión do gas non sexa alta, o deseño de selo é crucial—debe prestar atención aos cambios nos componentes do gas debido á permeación durante a operación a longo prazo (como a infiltración de aire e a exudación de gas de aislamento). Para compartimentos de gas sen produtos de descomposición de arcos, o teor de humidade debe controlarse con precisión: cando a presión nominal ≤ 0,05MPa, debe ser ≤ 2000μL/L; cando > 0,05MPa, o valor permitido de teor de humidade calcula-se segundo a presión de vapor saturado a -10°C.

• Interfaz e aislamento sólido: Cando as partes de aislamento sólido están unidas, úsanse materiais elásticos como a caucho de silicón para eliminar as fendas de aire e mellorar o nivel de aislamento da interface (relacionado coa presión superficial, acabado e lonxitude de contacto). Usando materiais como resina epoxi e caucho de silicón para fundir e vulcanizar e embalar componentes de alta tensión, e cubriéndolos con unha capa de terra/conductiva, pode mellorar significativamente o nivel de seguridade, reducir o volume do equipo e simplificar a disposición.

3. Deseño preciso do sistema de transmisión mecánica e interbloqueo

A transmisión mecánica abarca eslabóns como mecanismos de operación de interruptores automáticos, cortacircuitos, interruptores de terra e interbloqueos de portas. O deseño necesita ser optimizado desde dimensións como principio, disposición, modo de forza (presión/tracción), alcance, relación de transmisión, ángulo de curso e eficiencia mecánica: simplificar a estrutura, reducir o número de pezas, e diminuir a forza de operación, logrando “carga de forza razonable, transmisión fiable, operación estable e mantemento conveniente”.

O “interbloqueo de cinco puntos” é o núcleo para garantir a seguridade da operación—prefírese o interbloqueo mecánico (compuesto por palancas, bielas, tabiques, etc. para formar un bloqueo, con procedimientos claros, intuitivo e fiable); se os componentes están distantes ou o interbloqueo mecánico é difícil de implementar, complementase co interbloqueo eléctrico; os armarios inteligentes poden superponerse coa programación de software de microordenador para interbloqueo (usado en combinación co interbloqueo mecánico) para construír un sistema de protección de múltiples niveis.

4. Construción dun sistema de terra fiable

O deseño de terra debe cubrir os dous requisitos de “seguridade de operación” e “resistencia a fallos”:

• Durante o mantemento, o interruptor de terra pode terra confiadamente o circuito principal segundo as rexulacións.

• A base do chasis está equipada con conductores e terminais de terra adecuados para condicións de fallo, e os armarios están interconectados por conductores, cun circuito dedicado entre o interruptor de terra e o conductor de terra.

• Os conductores de terra, os circuitos de conexión e as conexións entre armarios deben soportar a corrente de aguante a curto prazo/pico nominal.

• O chasis, a tapa, a porta, a partición e outros componentes son continuos eléctricamente para asegurar a conexión de terra das unidades funcionais.

• A caída de tensión DC de calquera punto das partes metálicas do chasis ata o conductor de terra a través de 30A é ≤ 3V, asegurando a efectividade do terra.

5. Evolución tecnolóxica e dirección de desenvolvemento

Con o proceso de transformación da rede eléctrica e a soterración de cables, as unidades de distribución de múltiples circuitos están iterando rapidamente cara a “miniaturización, modularización e automatización”, o que impulsa o desenvolvemento innovador das tecnoloxías de aislamiento de SF₆ e compósito e os componentes de alto rendemento. No futuro, será necesario centrarse nas actualizacións do proceso de fabricación (como o procesado de precisión e o empaquetado integrado), a optimización de conectores de cable, a iteración de fusibles limitadores de corrente, a investigación e desenvolvemento de mecanismos de operación pequenos e a innovación de componentes auxiliares, para mellorar o nivel de deseño e fabricación do equipo de distribución en anel doméstico. Desenvolver unha nova xeración de armarios de distribución en anel con “adaptación total a todas as condicións de traballo, libres de mantemento, alta fiabilidade e miniaturización” para permitir a automatización da distribución converterase nunha dirección clave para as rupturas da industria.