Komponen apa saja yang membentuk desain switchgear distribusi jaringan cincin tegangan menengah

Sebagai seorang ahli yang telah terlibat dalam bidang desain sistem tenaga listrik selama bertahun-tahun, saya selalu memperhatikan evolusi teknologi dan praktik penerapan peralatan distribusi utama cincin tegangan menengah. Sebagai perangkat listrik inti dalam tautan distribusi sekunder sistem tenaga listrik, desain dan kinerja peralatan tersebut secara langsung berhubungan dengan operasi aman dan stabil dari jaringan pasokan listrik. Berikut adalah analisis profesional terhadap poin-poin desain kunci peralatan distribusi utama cincin, menggabungkan standar industri dan praktek teknik.

1. Logika Desain Keseluruhan dan Perencanaan Arsitektur

Desain switchgear distribusi utama cincin harus sesuai ketat dengan persyaratan operasi sistem tenaga listrik dan standar nasional. Harus fokus pada skenario penggunaan, objek kontrol, dan karakteristik komponen listrik inti untuk membangun sistem unit fungsional. Saklar utama sebagian besar dikonfigurasikan sebagai pemutus sirkuit dan saklar beban, dan sejumlah kecil menggunakan peralatan listrik kombinasi. Dalam desain, prioritas diberikan pada rangkaian "saklar beban + fusible" — jenis rangkaian ini memiliki struktur kompleks dan dapat digunakan sebagai referensi untuk menentukan struktur keseluruhan, tata letak, dan dimensi eksternal peralatan. Rangkaian lainnya, seperti rangkaian saklar beban murni, sebaiknya memanfaatkan desain matangnya sebanyak mungkin untuk mencapai standarisasi dan universalitas.

Berdasarkan dasar di atas, beberapa jenis lemari diturunkan: lemari saklar beban, lemari peralatan listrik kombinasi, lemari pemutus sirkuit, lemari multi-sirkuit, dll. Desain sirkuit konduktif utama perlu mempertimbangkan secara sistematis tiga elemen inti: kapasitas penghantar arus, daya tahan gaya listrik, dan efisiensi pendinginan:

• Penataan Komponen: Manfaatkan dengan cerdas gaya listrik penutupan untuk memastikan kontak bergerak tidak mundur selama uji stabilitas dinamis dan termal, mencapai koordinasi kinerja mekanis dan listrik.

• Pemilihan Busbar: Sesuaikan busbar bulat atau datar dengan tepat berdasarkan kapasitas penghantar arus, kendalikan secara wajar densitas arus, dan seimbangkan penghantaran arus dan pendinginan.

• Optimasi Koneksi Listrik: Kontak dinamis dan statis, koneksi geser/tetap harus memastikan resistansi kontak rendah. Saat menghubungkan konduktor logam berbeda, proses seperti timah dan pelapisan perak digunakan untuk menekan korosi elektrokimia dan menghilangkan ancaman gagal kontak.

Desain kompartemen mengikuti prinsip "keselamatan pertama, adaptasi proses, dan operasi serta pemeliharaan yang mudah": tingkat perlindungan tidak kurang dari IP3X, bahan partisi (logam/non-logam) dipilih sesuai kebutuhan, dan perangkat pelepas tekanan dan langkah-langkah pembatasan busur gangguan dikonfigurasi — selama gangguan busur internal, gas bertekanan tinggi dapat dibuang melalui saluran pelepasan untuk memastikan keselamatan peralatan dan personil.

2. Pertimbangan Multi-dimensi untuk Desain Struktur Isolasi

Switchgear perlu menahan tegangan operasi maksimum dan tegangan over singkat (overvoltage atmosfer dan internal) dalam jangka waktu lama. Desain isolasi perlu mempertimbangkan secara komprehensif faktor-faktor seperti adaptabilitas lingkungan, pemilihan bahan, optimasi struktur, dan kontrol proses:

(1) Optimasi Medan Listrik dan Koordinasi Isolasi

Bentuk konduktor secara langsung mempengaruhi distribusi medan listrik di dalam lemari. Dalam desain, batang tembaga berbentuk bulat, busbar batang bulat harus digunakan, dan bentuk tempat duduk kontak dinamis dan statis, konduktor internal, dan elektroda pendukung harus dioptimalkan untuk menghilangkan titik-titik tajam dan tepi, membuat medan listrik lebih seragam. Dengan bantuan perangkat lunak analisis elemen hingga (seperti ANSYS Maxwell), tautan isolasi lemah dapat ditempatkan dengan akurat. Melalui penyesuaian tata letak dan optimasi struktur (seperti aplikasi teknologi perisai), medan listrik dapat diseragamkan dan intensitas medan maksimum dapat dikurangi, meningkatkan keandalan isolasi.

(2) Logika Aplikasi Media Isolasi Ganda

• Isolasi Udara: Untuk isolasi komposit dengan udara sebagai badan utama, jarak listrik dan jarak merayap yang ditentukan oleh standar harus diikuti secara ketat dalam desain untuk menyeimbangkan kinerja isolasi dan kepadatan peralatan.

• Isolasi Gas: Lemari isolasi gas sebagian besar menggunakan SF₆, N₂, udara kering tertekan, atau gas campuran sebagai media isolasi (dalam rentang tekanan rendah). Meskipun tekanan gas tidak tinggi, desain penyegelan sangat penting — perhatian harus diberikan pada perubahan komponen gas karena penetrasi selama operasi jangka panjang (seperti infiltrasi udara dan eksudasi gas isolasi). Untuk kompartemen berisi gas tanpa produk dekomposisi busur, kadar kelembaban harus dikendalikan dengan tepat: saat tekanan nominal ≤ 0.05MPa, harus ≤ 2000μL/L; saat > 0.05MPa, nilai yang diperbolehkan dari kadar kelembaban dihitung berdasarkan tekanan uap air jenuh pada -10°C.

• Antarmuka dan Isolasi Padat: Ketika bagian isolasi padat disambung, bahan elastis seperti karet silikon digunakan untuk menghilangkan celah udara dan meningkatkan level isolasi antarmuka (terkait dengan tekanan permukaan, finishing, dan panjang kontak). Menggunakan bahan seperti resin epoksi dan karet silikon untuk mencetak dan vulkanisasi serta membungkus komponen tegangan tinggi, dan menutupinya dengan lapisan grounding/konduktif semikonduktor, dapat secara signifikan meningkatkan tingkat keamanan, mengurangi volume peralatan, dan menyederhanakan tata letak.

3. Desain Mekanisme Transmisi dan Sistem Penguncian yang Tepat

Transmisi mekanis mencakup tautan seperti mekanisme operasi pemutus sirkuit, pemutus, saklar tanah, dan penguncian pintu. Desain perlu dioptimalkan dari aspek-aspek seperti prinsip, tata letak, mode gaya (tekanan/tarikan), rentang, rasio transmisi, sudut langkah, dan efisiensi mekanis: sederhanakan struktur, kurangi jumlah bagian, dan kurangi gaya operasi, mencapai "penyampaian gaya yang wajar, transmisi yang andal, operasi yang stabil, dan operasi serta pemeliharaan yang mudah".

"Penguncian lima-preventif" adalah inti untuk memastikan keamanan operasi — penguncian mekanis diprioritaskan (terdiri dari tuas, batang penghubung, penghalang, dll. untuk membentuk kunci, dengan prosedur yang jelas,直观且可靠）；如果部件相距较远或难以实现机械联锁，则补充电气联锁；智能柜可以叠加微机软件编程联锁（与机械联锁结合使用）来构建多层次的安全保护系统。

4. Pembangunan Sistem Penyambungan Ground yang Andal

Desain penyambungan ground perlu mencakup dua persyaratan "keamanan operasi" dan "tahanan gangguan":

• Selama pemeliharaan, saklar ground dapat menghubungkan ground sirkuit utama sesuai dengan peraturan.

• Rangka bawah casing dilengkapi dengan konduktor dan terminal ground yang cocok untuk kondisi gangguan, dan lemari-lemari dihubungkan oleh konduktor, dengan sirkuit khusus antara saklar ground dan konduktor ground.

• Konduktor ground, sirkuit koneksi, dan koneksi antar lemari harus mampu menahan arus tahanan singkat/puncak yang ditentukan.

• Rangka, pelat penutup, pintu, partisi, dan komponen lainnya harus bersambungan listrik untuk memastikan koneksi ground unit fungsional.

• Penurunan tegangan DC dari titik mana pun pada bagian logam casing ke konduktor ground melalui 30A adalah ≤ 3V, memastikan efektivitas penyambungan ground.

5. Evolusi Teknologi dan Arah Pengembangan

Dengan proses transformasi jaringan listrik dan pengubahan kabel menjadi bawah tanah, unit distribusi multi-sirkuit berkembang pesat menuju "miniaturisasi, modularisasi, dan otomatisasi", yang mendorong perkembangan inovatif teknologi isolasi SF₆ dan komposit serta komponen-komponen performa tinggi. Di masa depan, perlu fokus pada peningkatan proses manufaktur (seperti pemrosesan presisi dan kemasan terintegrasi), optimasi konektor kabel, iterasi fusible pembatas arus, riset dan pengembangan mekanisme operasi kecil, dan inovasi komponen bantu, sehingga meningkatkan tingkat desain dan manufaktur peralatan distribusi utama cincin domestik. Pengembangan lemari utama cincin generasi baru dengan "adaptasi kondisi kerja penuh, bebas pemeliharaan, keandalan tinggi, dan miniaturisasi" untuk mendukung otomatisasi distribusi akan menjadi arah kunci untuk terobosan industri.