중압 링 네트워크 배전 개스킷의 설계는 어떤 구성 요소로 이루어져 있습니까

수년간 전력 시스템 설계 분야에서 깊이 관여해온 전문가로서 중압 링 메인 배전 장비의 기술 발전과 응용 실습에 항상 주목해 왔습니다. 이러한 장비는 전력 시스템의 2차 배전 링크에서 핵심적인 전기 장치로, 그 설계와 성능은 공급망의 안전하고 안정적인 운영과 직접적으로 관련되어 있습니다. 다음은 산업 표준과 공학적 실천을 결합한 링 메인 배전 장비의 주요 설계 포인트에 대한 전문적인 분석입니다.

1. 전체 설계 논리 및 구조 계획

링 메인 배전 스위치 기어의 설계는 반드시 전력 시스템의 운전 요구 사항과 국가 표준에 엄격히 부합해야 합니다. 사용 시나리오, 제어 대상, 핵심 전기 구성 요소의 특성을 중심으로 기능 단위 시스템을 구축해야 합니다. 주 스위치는 주로 회로 차단기와 부하 스위치로 구성되며, 일부는 복합 전기 장치를 사용합니다. 설계 시 우선 “부하 스위치 + 퓨즈” 복합 회로를 고려합니다. 이 유형의 회로는 복잡한 구조를 가지고 있으며, 장비의 전체 구조, 배치, 외부 치수를 결정하는 데 참고할 수 있습니다. 순수 부하 스위치 회로와 같은 다른 회로는 가능한 한 그 성숙한 설계를 재사용하여 표준화와 일반성을 달성해야 합니다.

위의 기반 위에서 여러 유형의 캐비닛이 파생됩니다: 부하 스위치 캐비닛, 복합 전기 장치 캐비닛, 회로 차단기 캐비닛, 다중 회로 캐비닛 등. 일차 도전 회로의 설계는 전류 용량, 전기력 내구성, 열 방출 효율이라는 세 가지 핵심 요소를 체계적으로 고려해야 합니다:

• 구성 요소 배치: 폐쇄 전기력을 효과적으로 활용하여 동적 및 열적 안정성 테스트 중에 움직이는 접점이 후퇴하지 않도록 하여 기계적 및 전기적 성능의 조화를 이루어야 합니다.

• 버스바 선택: 전류 용량에 따라 원형 또는 평면 버스바를 정확하게 매칭하고, 전류 밀도를 합리적으로 제어하며, 전류 용량과 열 방출 사이의 균형을 유지해야 합니다.

• 전기 연결 최적화: 동적 및 정적 접점, 슬라이딩/고정 연결은 저 접촉 저항을 보장해야 합니다. 서로 다른 금속 도체를 연결할 때는 납땜 및 은 도금과 같은 공정을 사용하여 전기화학적 부식을 억제하고 접촉 실패의 잠재적 위험을 제거해야 합니다.

구획의 설계는 “안전이 먼저, 공정 적응, 편리한 운전 및 유지보수”의 원칙을 따릅니다: 보호 수준은 IP3X 이상이며, 분할 재료(금속/비금속)는 필요에 따라 선택되고, 압력 해방 장치와 고장 아크 제한 조치가 구성됩니다. 내부 아크 고장 시 고압 가스가 해방 통로를 통해 배출되어 장비 및 인원의 안전을 보장합니다.

2. 절연 구조 설계의 다차원적 고려사항

스위치 기어는 장기간 최대 운전 전압과 단기 과전압(대기 및 내부 과전압)을 견뎌내야 합니다. 절연 설계는 환경 적응성, 재료 선택, 구조 최적화, 공정 관제 등의 요소를 종합적으로 고려해야 합니다:

(1) 전기장 최적화 및 절연 조정

도체의 형태는 캐비닛 내부의 전기장 분포에 직접적인 영향을 미칩니다. 설계 시 둥근 구리 바, 원형 바 버스바를 사용하고, 동적 및 정적 접점 좌석, 내부 도체, 지지 전극의 형태를 최적화하여 날카로운 부분과 모서리를 제거하고 전기장을 더 균일하게 만들어야 합니다. 유한 요소 분석 소프트웨어(예: ANSYS Maxwell)를 이용하면 약한 절연 링크를 정확하게 위치시킬 수 있으며, 레이아웃 조정 및 구조 최적화(예: 차폐 기술 적용)를 통해 전기장을 균일화하고 최대 전기장을 감소시켜 절연 신뢰성을 개선할 수 있습니다.

(2) 다양한 절연 매체의 적용 논리

• 공기 절연: 공기가 주체인 복합 절연의 경우, 설계 시 표준에 명시된 전기 간격 및 크리피지 거리를 엄격히 준수하여 절연 성능과 장비의 컴팩트함 사이의 균형을 맞추어야 합니다.

• 가스 절연: 가스 절연 캐비닛은 대부분 SF₆, N₂, 건조 압축 공기 또는 혼합 가스(저압 범위)를 절연 매체로 사용합니다. 비록 가스 압력이 높지 않지만, 밀봉 설계는 중요합니다. 장기 운전 중에 투과로 인한 가스 구성 변화(예: 공기 유입 및 절연 가스 누출)에 주의해야 합니다. 아크 분해 제품이 없는 가스 충전 구획의 경우에는 습도를 정밀하게 제어해야 합니다: 정격 압력 ≤ 0.05MPa일 때는 ≤ 2000μL/L, > 0.05MPa일 때는 -10°C에서의 포화 수증기 압력에 따라 습도 허용치를 계산합니다.

• 인터페이스 및 고체 절연: 고체 절연 부품이 접합될 때는 실리콘 고무와 같은 탄성 재료를 사용하여 공기 간극을 제거하고 인터페이스 절연 수준을 향상시켜야 합니다(표면 압력, 마감, 접촉 길이와 관련). 에폭시 수지 및 실리콘 고무와 같은 재료를 사용하여 고압 부품을 주조 및 가열 경화하여 포장하고, 접지/반도체층으로 덮으면 안전 수준을 크게 향상시키고 장비 부피를 줄이며 레이아웃을 단순화할 수 있습니다.

3. 기계 전송 및 상호 잠금 시스템의 정밀 설계

기계 전송은 회로 차단기 작동 기구, 분리기, 접지 스위치, 문 상호 잠금 등과 같은 링크를 포함합니다. 설계는 원리, 레이아웃, 힘 모드(압력/장력), 스팬, 변환비, 스트로크 각도, 기계 효율 등의 차원에서 최적화되어야 합니다: 구조를 단순화하고 부품 수를 줄이고 작동 힘을 낮추어 “합리적인 힘 받기, 신뢰성 있는 전송, 안정적인 작동, 편리한 운전 및 유지보수”를 달성해야 합니다.

“5개의 예방” 상호 잠금은 운전 안전을 보장하는 핵심입니다. 기계적 상호 잠금(레버, 연결 막대, 장벽 등을 사용하여 잠금을 형성, 절차가 명확하고 직관적이며 신뢰성 있음)을 우선적으로 고려해야 합니다. 부품들이 멀리 떨어져 있거나 기계적 상호 잠금이 어려울 경우 전기적 상호 잠금을 보완할 수 있습니다. 지능형 캐비닛은 미세 컴퓨터 소프트웨어 프로그래밍 상호 잠금(기계적 상호 잠금과 함께 사용)을 중첩하여 다중 수준의 안전 보호 시스템을 구축할 수 있습니다.

4. 신뢰성 있는 접지 시스템 구축

접지 설계는 “운전 안전”과 “고장 내구성”의 이중 요구 사항을 충족해야 합니다:

• 유지보수 중에는 접지 스위치가 규정에 따라 주 회로를 신뢰성 있게 접지할 수 있어야 합니다.

• 케이스의 바닥 프레임은 고장 조건에 적합한 접지 도체와 단자를 장착하고, 캐비닛들은 도체로 연결되며, 접지 스위치와 접지 도체 사이에 전용 회로가 있습니다.

• 접지 도체, 연결 회로, 캐비닛 간의 연결은 정격 단시간/피크 내구 전류를 견뎌내야 합니다.

• 프레임, 덮개, 문, 분할판 등은 전기적으로 연속되어 기능 단위의 접지 연결을 보장해야 합니다.

• 케이스 금속 부품의 어떤 점에서도 접지 도체까지 30A를 통한 DC 전압 강하가 ≤ 3V이어야 하며, 이를 통해 접지의 효과를 보장합니다.

5. 기술 진화 및 발전 방향

전력망 변환과 케이블 지중화 과정과 함께 다중 회로 배전 단위는 “미니어처화, 모듈화, 자동화”로 빠르게 변화하고 있습니다. 이는 SF₆ 및 복합 절연 기술과 고성능 부품의 혁신적인 발전을 촉진합니다. 향후에는 제조 공정 개선(예: 정밀 가공 및 통합 포장), 케이블 커넥터 최적화, 제한형 퓨즈의 반복, 소형 작동 기구 연구개발, 보조 부품 혁신 등에 집중하여 국내 링 메인 배전 장비의 설계 및 제조 수준을 향상시켜야 합니다. 모든 작업 조건 적응, 유지보수 없음, 고 신뢰성, 미니어처화를 갖춘 새로운 세대의 링 메인 캐비닛을 개발하여 배전 자동화를 가능하게 하는 것이 산업의 주요 돌파 방향이 될 것입니다.