मध्य-वोल्टेज रिंग नेटवर्क वितरण स्विचगियर के डिजाइन में कौन से घटक संगठित होते हैं

पेवर सिस्टम डिजाइन के क्षेत्र में लंबे समय से गहराई से लगी हुई एक विशेषज्ञ के रूप में, मैंने मध्य वोल्टेज रिंग मेन वितरण उपकरणों के प्रौद्योगिकी विकास और अनुप्रयोग व्यवहार पर हमेशा ध्यान दिया है। पेवर सिस्टम के द्वितीय वितरण लिंक में एक महत्वपूर्ण विद्युत उपकरण के रूप में, ऐसे उपकरणों का डिजाइन और प्रदर्शन बिजली आपूर्ति नेटवर्क के सुरक्षित और स्थिर संचालन से सीधे संबंधित है। निम्नलिखित उद्योग मानकों और इंजीनियरिंग अभ्यासों को संयोजित करके रिंग मेन वितरण उपकरणों के महत्वपूर्ण डिजाइन बिंदुओं का एक व्यापक विश्लेषण है।

1. समग्र डिजाइन तर्क और आर्किटेक्चर योजना

रिंग मेन वितरण स्विचगियर का डिजाइन पेवर सिस्टम के संचालन आवश्यकताओं और राष्ट्रीय मानकों के साथ ठीक-ठीक मेल खाता होना चाहिए। इसे उपयोग की स्थितियों, नियंत्रण वस्तुओं, और मुख्य विद्युत घटकों की विशेषताओं पर ध्यान केंद्रित करके एक कार्यात्मक यूनिट सिस्टम बनाना चाहिए। मुख्य स्विचों को मुख्य रूप से सर्किट ब्रेकर और लोड स्विच के रूप में व्यवस्थित किया जाता है, और एक छोटी संख्या में संयुक्त विद्युत उपकरणों का उपयोग किया जाता है। डिजाइन के दौरान, “लोड स्विच + फ्यूज” संयुक्त परिपथ को प्राथमिकता दी जाती है—इस प्रकार के परिपथ की जटिल संरचना होती है और उपकरण की समग्र संरचना, ब्लॉक आउट, और बाहरी आयामों को निर्धारित करने के लिए इसका उपयोग किया जा सकता है। अन्य परिपथ, जैसे कि शुद्ध लोड स्विच परिपथ, इसके परिपक्व डिजाइन का जितना हो सके उतना पुनरुपयोग करें ताकि मानकीकरण और सामान्यता प्राप्त की जा सके।

उपरोक्त आधार पर, कई प्रकार के कैबिनेट विकसित होते हैं: लोड स्विच कैबिनेट, संयुक्त विद्युत उपकरण कैबिनेट, सर्किट ब्रेकर कैबिनेट, बहु-परिपथ कैबिनेट, आदि। प्राथमिक चालक परिपथ के डिजाइन में तीन मुख्य तत्वों को प्रणालीगत रूप से विचार करना चाहिए: धारा-वहन क्षमता, विद्युत बल सहन क्षमता, और ऊष्मा निकासी की कुशलता:

• घटक व्यवस्था: बंद विद्युत बल का चतुर उपयोग करें ताकि गतिशील और ऊष्मीय स्थिरता परीक्षणों के दौरान गतिशील संपर्क निकल न जाएं, यांत्रिक और विद्युत प्रदर्शन को समन्वित करें।

• बसबार चयन: धारा-वहन क्षमता के अनुसार गोलाकार या फ्लैट बसबार को सटीक रूप से मेल करें, धारा घनत्व को विन्यस्त रूप से नियंत्रित करें, और धारा-वहन और ऊष्मा निकासी को संतुलित करें।

• विद्युत संपर्क ऑप्टिमाइजेशन: गतिशील और स्थिर संपर्क, स्लाइडिंग/स्थिर कनेक्शन को कम संपर्क प्रतिरोध की गारंटी देना चाहिए। अलग-अलग धातु चालकों को जोड़ते समय, टिनिंग और सिल्वर प्लेटिंग जैसी प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाता है ताकि विद्युत-रासायनिक विकार को दबाया जा सके और संपर्क विफलता की गुप्त खतरे को दूर किया जा सके।

कक्षों का डिजाइन “सुरक्षा पहले, प्रक्रिया अनुकूलन, और सुविधाजनक संचालन और रखरखाव” के सिद्धांत का पालन करता है: सुरक्षा स्तर IP3X से कम नहीं होना चाहिए, विभाजन सामग्री (धातु/गैर-धातु) की आवश्यकता के अनुसार चुनी जाती है, और दबाव मुक्ति उपकरण और दोष आर्क सीमित करने के उपाय व्यवस्थित होते हैं—आंतरिक आर्क दोषों के दौरान, उच्च दबाव वाली गैस मुक्ति चैनल के माध्यम से निकाली जा सकती है ताकि उपकरण और कर्मचारियों की सुरक्षा सुनिश्चित की जा सके।

2. इंसुलेशन संरचना डिजाइन के लिए बहु-आयामी विचार

स्विचगियर को लंबे समय तक अधिकतम संचालन वोल्टेज और लघु-अवधि ओवरवोल्टेज (वायुमंडलीय और आंतरिक ओवरवोल्टेज) सहन करना चाहिए। इंसुलेशन डिजाइन में वातावरणीय अनुकूलन, सामग्री चयन, संरचना ऑप्टिमाइजेशन, और प्रक्रिया नियंत्रण जैसे कारकों को व्यापक रूप से विचार करना चाहिए:

(1) विद्युत क्षेत्र ऑप्टिमाइजेशन और इंसुलेशन समन्वय

चालकों का आकार कैबिनेट के अंदर विद्युत क्षेत्र वितरण को प्रत्यक्ष रूप से प्रभावित करता है। डिजाइन में, गोलाकार तांबे की बार, गोल बार बसबार का उपयोग किया जाना चाहिए, और गतिशील और स्थिर संपर्क सीट, आंतरिक चालक, और समर्थन इलेक्ट्रोड के आकार को ऑप्टिमाइज़ किया जाना चाहिए ताकि तीखे बिंदु और किनारे को दूर किया जा सके, विद्युत क्षेत्र को अधिक समान बनाया जा सके। एकीकृत तत्व विश्लेषण सॉफ्टवेयर (जैसे ANSYS Maxwell) की मदद से, कमजोर इंसुलेशन लिंक को सटीक रूप से स्थानांतरित किया जा सकता है। ब्लॉक आउट और संरचना ऑप्टिमाइजेशन (जैसे आवरण तकनीक का उपयोग) के माध्यम से, विद्युत क्षेत्र को समान बनाया जा सकता है और अधिकतम क्षेत्र तीव्रता को कम किया जा सकता है, इंसुलेशन की विश्वसनीयता को सुधारते हुए।

(2) बहु-इंसुलेशन मीडिया के अनुप्रयोग तर्क

• हवा इंसुलेशन: हवा आधारित बहु-इंसुलेशन के लिए, डिजाइन में मानकों द्वारा निर्धारित विद्युत दूरी और क्रीपेज दूरी का नियमित रूप से पालन किया जाना चाहिए ताकि इंसुलेशन प्रदर्शन और उपकरण की घनत्व को संतुलित किया जा सके।

• गैस इंसुलेशन: गैस-इंसुलेटेड कैबिनेट अधिकतर SF₆, N₂, सूखी संपीड़ित हवा, या मिश्रित गैसों (कम दबाव वाले परिसर में) का उपयोग करते हैं। हालांकि गैस दबाव उच्च नहीं होता, सीलिंग डिजाइन महत्वपूर्ण है—लंबे समय तक संचालन के दौरान गैस के घटकों में परिवर्तन (जैसे हवा का निसर्गीकरण और इंसुलेशन गैस का निसर्गीकरण) पर ध्यान देना चाहिए। आर्क विघटन उत्पादों के बिना गैस-भरे कक्षों के लिए, आर्द्रता को सटीक रूप से नियंत्रित करना चाहिए: जब निर्धारित दबाव ≤ 0.05MPa, तो यह ≤ 2000μL/L होना चाहिए; जब > 0.05MPa, तो आर्द्रता की अनुमत राशि -10°C पर संतुलित जल वाष्प दबाव के अनुसार गणना की जाती है।

• इंटरफेस और ठोस इंसुलेशन: जब ठोस इंसुलेशन भागों को जोड़ा जाता है, तो सिलिकॉन रबर जैसे लोचदार सामग्रियों का उपयोग किया जाता है ताकि हवा की रिक्तियाँ दूर की जा सकें और इंटरफेस इंसुलेशन स्तर को सुधारा जा सके (यह सतह दबाव, फिनिश, और संपर्क लंबाई से संबंधित है)। एपोक्सी रेजिन और सिलिकॉन रबर जैसी सामग्रियों का उपयोग करके उच्च-वोल्टेज घटकों को ढाला और वल्कनाइज़ किया जाता है, और उन्हें ग्राउंड/अर्ध-संवाहक लेयर से कवर किया जाता है, जो सुरक्षा स्तर को महत्वपूर्ण रूप से सुधारता है, उपकरण का आयाम कम करता है, और ब्लॉक आउट को सरल बनाता है।

3. यांत्रिक प्रसारण और इंटरलॉकिंग सिस्टम का सटीक डिजाइन

यांत्रिक प्रसारण में सर्किट ब्रेकर संचालन यंत्र, डिसकनेक्टर, ग्राउंडिंग स्विच, और दरवाजा इंटरलॉक शामिल हैं। डिजाइन को सिद्धांत, ब्लॉक आउट, बल मोड (दबाव/तनाव), विस्तार, प्रसारण अनुपात, स्ट्रोक कोण, और यांत्रिक कार्यक्षमता जैसे आयामों से ऑप्टिमाइज किया जाना चाहिए: संरचना को सरल बनाएं, घटकों की संख्या कम करें, और संचालन बल को कम करें, “उचित बल वहन, विश्वसनीय प्रसारण, स्थिर संचालन, और सुविधाजनक संचालन और रखरखाव” प्राप्त करें।

“पांच-रोकथाम” इंटरलॉकिंग संचालन सुरक्षा को सुनिश्चित करने का कोर है—यांत्रिक इंटरलॉकिंग प्राथमिक रूप से (लेवर, कनेक्टिंग रोड, बैफल्स आदि से बनी लॉक, स्पष्ट तरीके, स्पष्ट और विश्वसनीय); यदि घटक दूर हों या यांत्रिक इंटरलॉकिंग को लागू करना कठिन हो, तो विद्युत इंटरलॉकिंग का समर्थन किया जाता है; बुद्धिमत्ता वाले कैबिनेटों में माइक्रोकंप्यूटर सॉफ्टवेयर प्रोग्रामिंग इंटरलॉकिंग (यांत्रिक इंटरलॉकिंग के साथ उपयोग किया जाता है) को अधिक स्तरों की सुरक्षा संरक्षण प्रणाली बनाने के लिए जोड़ा जा सकता है।

4. एक विश्वसनीय ग्राउंडिंग सिस्टम का निर्माण

ग्राउंडिंग डिजाइन को “संचालन सुरक्षा” और “दोष सहन क्षमता” दोनों की दोहरी आवश्यकताओं को कवर करना चाहिए:

• रखरखाव के दौरान, ग्राउंडिंग स्विच नियमों के अनुसार मुख्य परिपथ को विश्वसनीय रूप से ग्राउंड कर सकता है।

• शेल के बेस फ्रेम में दोष स्थितियों के लिए उपयुक्त ग्राउंडिंग कंडक्टर और टर्मिनल लगाए जाते हैं, और कैबिनेटों को कंडक्टरों द्वारा आपस में जोड़ा जाता है, ग्राउंडिंग स्विच और ग्राउंडिंग कंडक्टर के बीच एक विशेष परिपथ होता है।

• ग्राउंडिंग कंडक्टर, कनेक्शन परिपथ, और कैबिनेटों के बीच कनेक्शन निर्धारित लघु-अवधि/शिखर सहन करने वाली धारा को सहन करना चाहिए।

• फ्रेम, कवर प्लेट, दरवाजा, विभाजन, और अन्य घटक विद्युत संतुलित होते हैं ताकि फंक्शनल यूनिटों के ग्राउंडिंग कनेक्शन को सुनिश्चित किया जा सके।

• शेल के धातु भागों से ग्राउंडिंग कंडक्टर तक 30A के माध्यम से डीसी वोल्टेज गिरावट ≤ 3V, ग्राउंडिंग की प्रभावशीलता सुनिश्चित करता है।

5. प्रौद्योगिकी विकास और विकास की दिशा

पेवर ग्रिड रूपांतरण और केबल अंडरग्राउंडिंग की प्रक्रिया के साथ, बहु-परिपथ वितरण यूनिट तेजी से “छोटे, मॉड्यूलर, और स्वचालित” की ओर जा रहे हैं, जो SF₆ और कंपोजिट इंसुलेशन तकनीकों और उच्च प्रदर्शन वाले घटकों के नवीनीकरण और विकास को बढ़ावा देते हैं। भविष्य में, निर्माण प्रक्रिया अपग्रेड (जैसे यथार्थ निर्माण और एकीकृत पैकेजिंग), केबल कनेक्टरों का ऑप्टिमाइजेशन, धारा-सीमित फ्यूज का इतरास, छोटे संचालन यंत्रों का अनुसंधान और विकास, और सहायक घटकों का नवीनीकरण पर ध्यान देना चाहिए, ताकि घरेलू