Орта басындағы айналмалы тармактың распределюторлық коммутаторының құрылымын қандай компоненттер құрайды

Көптеген жылдар бойы электр энергиялық жүйелердің құрылымдауы тармасында әзірленген эксперт ретінде, мен әрқашан орта басынды кабырға распределациялық құпиялықтың технологиялық өсуі мен қолданыс практикасына назар аударып келдім. Электр энергиялық жүйенің екінші распределациялық бөлігіндегі негізгі электр құпиясы ретінде, сияқты құпияның құрылымы мен өнімділігі электр энергиясы беру тармалығының қауіпсіздікпен және стабилдетілген жұмысына közі тура келеді. Төменде отрасынды стандарттар мен инжендерлік практиканы қосқанда, кабырға распределациялық құпиялардың маңызды құрылымдау нүктелерін зерттеу.

1. Жалпы құрылымдау логикасы және архитектуралық планировка

Кабырға распределациялық шығу-кіру құпияларының құрылымдауы электр энергиялық жүйенің жұмыс істеу талаптарына және ұлттық стандарттарына сәйкес болуы қажет. Олар пайдаланылу сценарийлеріне, басқару объекттеріне және негізгі электр құпияларының өзіндік мүшелеріне назар аудару арқылы функционалдық бірлік жүйесін құрастыруға тырысады. Негізгі шығу-кіру коммутаторлары вакуумдық автоматты коммутаторлар және жүктік шығу-кіру коммутаторлары ретінде конфигуридалады, ал аз саны комбинді электр құпияларын қолданады. Құрылымдау кезінде “жүктік шығу-кіру коммутатор + авариялық шығу-кіру коммутатор” комбинді цепьге өтінемін - бұл типтегі цепь құпияның жалпы құрылымына, орналасуына және сыртқы өлшемдеріне негізделу үшін қолданылады. Басқа цептер, мисалы, таза жүктік шығу-кіру коммутатор цептері, оның даяр құрылымын максатқа жеткізу үшін қолданылатын болуы қажет, бұл стандарттық және ұйымдасқан болуына ықпал етеді.

Бұл негізде, бірнеше түрлерінен кабинеттер пайда болады: жүктік шығу-кіру коммутатор кабинеттері, комбинді электр құпиялар кабинеттері, вакуумдық автоматты коммутатор кабинеттері, бірнеше цептік кабинеттері және т.б. Бірінші жолдың құрылымдауы үшін үш негізгі элементке системалық түрде назар аудару қажет: жүкті басу қабілеті, электр күшін тасымалдау қабілеті және жылу айналдыру үшін:

• Модулдерді орналастыру: Күштің жабылу күшін қолдану арқылы динамикалық және термостабилді тесттер кезінде қозғалыс контакттары шығуын қолдайды, механикалық және электр қабілеттердің координациялануын қамтамасыз етеді.

• Шинаны таңдау: Жүкті басу қабілетіне сәйкес шын немесе тең жатқан шиналарды тиімді таңдау, жүктің тығыздығын тиімді басқару және жүкті басу және жылу айналдыру арасында балансты қолдау.

• Электр байланыстарын оптимизациялау: Динамикалық және статикалық контакттар, скользящие/фиксированные соединения низкое контактное сопротивление обеспечивать должны. Различные металлические проводники при соединении требуют процессов, таких как оловянирование и серебрение, чтобы подавить электрохимическую коррозию и устранить потенциальную опасность отказа контактов.

Отделы дизайна следуют принципу “безопасность прежде всего, приспособление к процессу, удобство эксплуатации и обслуживания”: уровень защиты не ниже IP3X, разделительный материал (металл/неметалл) выбирается по необходимости, и настраивается устройство для сброса давления и меры по ограничению дуговых повреждений — при внутренних дуговых повреждениях высокое давление газа может быть выпущено через канал сброса, чтобы обеспечить безопасность оборудования и персонала.

2. Изоляционная конструкция дизайна многомерного рассмотрения

Выключатель должен длительно выдерживать максимальное рабочее напряжение и кратковременные перенапряжения (атмосферные и внутренние перенапряжения). Дизайн изоляции должен комплексно учитывать факторы, такие как адаптивность к окружающей среде, выбор материала, оптимизация структуры и контроль за процессом:

(1) Оптимизация электрического поля и координация изоляции

Форма проводников напрямую влияет на распределение электрического поля внутри корпуса. В дизайне следует использовать круглые медные шины, круглые шинные проводники, и оптимизировать форму динамических и статических контактных сидений, внутренних проводников и поддерживающих электродов, чтобы устранить острые углы и грани, делая электрическое поле более равномерным. С помощью программного обеспечения для анализа методом конечных элементов (например, ANSYS Maxwell) можно точно определить слабые звенья изоляции. Через корректировку расположения и оптимизацию структуры (например, применение технологии экранирования) можно равномеризовать электрическое поле и снизить максимальную напряженность поля, улучшая надежность изоляции.

(2) Логика применения нескольких изоляционных сред

• Воздушная изоляция: Для композитной изоляции с воздухом в качестве основы, в дизайне необходимо строго соблюдать электрический зазор и ползучесть, предусмотренные стандартами, чтобы сбалансировать изоляционные характеристики и компактность оборудования.

• Газовая изоляция: Газовые изолированные шкафы в основном используют SF₆, N₂, сухой сжатый воздух или смеси газов в качестве изоляционных сред (в диапазоне низкого давления). Хотя давление газа невелико, герметичность дизайна критически важна — следует обращать внимание на изменения состава газа вследствие проникновения при длительной эксплуатации (например, проникновение воздуха и выделение изоляционного газа). Для газонаполненных отсеков без продуктов дугового разложения содержание влаги должно быть точно контролируемо: при номинальном давлении ≤ 0.05MPa, оно должно быть ≤ 2000μL/L; когда > 0.05MPa, допустимое значение влажности рассчитывается по насыщенному парциальному давлению воды при -10°C.

• Интерфейс и твердая изоляция: При стыковке твердых изоляционных частей используются эластичные материалы, такие как силиконовый каучук, чтобы устранить воздушные зазоры и улучшить уровень интерфейсной изоляции (связано с поверхностным давлением, отделкой и длиной контакта). Использование материалов, таких как эпоксидная смола и силиконовый каучук, для заливки и вулканизации, а также упаковки высоковольтных компонентов, и покрытие их заземляющим/полупроводящим слоем, может значительно повысить уровень безопасности, уменьшить объем оборудования и упростить расположение.

3. Точный дизайн механической передачи и системы блокировки

Механическая передача охватывает механизмы управления выключателями, разъединителями, заземляющими выключателями и блокировками дверей. Дизайн должен быть оптимизирован по таким параметрам, как принцип, расположение, режим силы (давление/натяжение), пролет, передаточное отношение, угол хода и механическая эффективность: упрощение структуры, сокращение количества деталей, снижение усилия оперирования, достижение “разумного распределения нагрузки, надежной передачи, стабильной работы и удобства эксплуатации и обслуживания”.

“Пять предохранений” являются ключевыми для обеспечения безопасности эксплуатации — предпочтительно механическая блокировка (состоит из рычагов, тяг, заглушек и т.д., образующих замок, с четкими процедурами, интуитивно понятными и надежными); если компоненты находятся далеко друг от друга или механическая блокировка трудно реализуема, используется электрическая блокировка; интеллектуальные шкафы могут быть дополнены программным обеспечением микрокомпьютера для программирования блокировки (используется совместно с механической блокировкой) для создания многоуровневой системы безопасности.

4. Построение надежной системы заземления

Дизайн заземления должен охватывать двойные требования “безопасности эксплуатации” и “выдерживаемости неисправностей”:

• При техническом обслуживании заземляющий выключатель может надежно заземлять главную цепь в соответствии с правилами.

• Нижняя рама корпуса оснащена заземляющими проводниками и зажимами, подходящими для условий неисправностей, и шкафы соединены проводниками, с отдельным контуром между заземляющим выключателем и заземляющим проводником.

• Заземляющие проводники, соединительные контуры и соединения между шкафами должны выдерживать номинальный кратковременный/пиковое выдерживаемое ток.

• Рама, крышка, дверь, перегородка и другие компоненты электрически непрерывны, чтобы обеспечить заземление функциональных единиц.

• Падение постоянного напряжения от любой точки металлических частей корпуса до заземляющего проводника через 30А ≤ 3V, что обеспечивает эффективность заземления.

5. Технологическое развитие и направление развития

С развитием модернизации электросетей и подземной прокладки кабелей, многоконтурные распределительные устройства быстро развиваются в направлении “миниатюризации, модульности и автоматизации”, что стимулирует инновационное развитие технологий SF₆ и композитной изоляции, а также высокопроизводительных компонентов. В будущем необходимо сосредоточиться на обновлении производственных процессов (например, точная обработка и интегрированная упаковка), оптимизации кабельных соединителей, итерации предохранителей, исследовании и разработке малых механизмов управления и инновациях вспомогательных компонентов, чтобы улучшить уровень проектирования и производства отечественного кольцевого распределительного оборудования. Разработка нового поколения кольцевых распределительных шкафов с “полной адаптацией к рабочим условиям, без обслуживания, высокой надежностью и миниатюризацией” для автоматизации распределения станет ключевым направлением прорыва в отрасли.