Apakah komponen yang membentuk reka bentuk peralatan pengagihan jaringan cincin voltan sederhana?

Sebagai seorang ahli yang telah terlibat dalam bidang perancangan sistem tenaga selama bertahun-tahun, saya selalu memperhatikan evolusi teknologi dan praktik aplikasi peralatan distribusi cincin tegangan menengah. Sebagai perangkat elektrik inti dalam tautan distribusi sekunder sistem tenaga, perancangan dan prestasi peralatan ini secara langsung berkaitan dengan operasi yang selamat dan stabil jaringan bekalan tenaga. Berikut adalah analisis profesional terhadap titik-titik reka bentuk utama peralatan distribusi cincin, menggabungkan standard industri dan amalan kejuruteraan.

1. Logik Reka Bentuk Secara Keseluruhan dan Perancangan Arkitektur

Reka bentuk peralatan pemutus litar distribusi cincin mesti selaras dengan ketat kepada keperluan operasi sistem tenaga dan standard nasional. Ia harus fokus pada skenario penggunaan, objek kawalan, dan ciri-ciri komponen elektrik inti untuk membina sistem unit fungsi. Pemutus litar utama biasanya dikonfigurasikan sebagai pemutus litar dan pemutus beban, dan sebilangan kecil menggunakan alat elektrik kombinasi. Semasa reka bentuk, prioritas diberikan kepada rangkaian "pemutus beban + fus" kombinasi—jenis rangkaian ini mempunyai struktur yang kompleks dan boleh digunakan sebagai rujukan untuk menentukan struktur keseluruhan, susunan, dan dimensi luaran peralatan. Rangkaian lain, seperti rangkaian pemutus beban murni, harus mengulangi sebanyak mungkin reka bentuk matangnya untuk mencapai standardisasi dan universaliti.

Berdasarkan asas di atas, beberapa jenis lemari diturunkan: lemari pemutus beban, lemari alat elektrik kombinasi, lemari pemutus litar, lemari rangkaian berganda, dll. Reka bentuk litar konduktif utama perlu mempertimbangkan tiga elemen inti secara sistematik: kapasiti muatan arus, kebolehan menahan daya elektrik, dan kecekapan penyejukan:

• Penempatan Komponen: Manfaatkan dengan cekap daya penutupan elektrik untuk memastikan kontak bergerak tidak mundur semasa ujian kestabilan dinamik dan termal, mencapai koordinasi prestasi mekanikal dan elektrik.

• Pilihan Busbar: Padankan tepat busbar bulat atau datar mengikut kapasiti muatan arus, kawal dengan wajar ketumpatan arus, dan seimbangkan muatan arus dan penyejukan.

• Optimisasi Sambungan Elektrik: Kontak dinamik dan statik, sambungan gelincir/tetap mesti memastikan rintangan kontak rendah. Apabila menyambung konduktor logam berbeza, proses seperti timah dan pelapisan perak digunakan untuk menekan korosi elektrokimia dan menghapuskan bahaya kegagalan kontak.

Reka bentuk bilik mengikuti prinsip "keselamatan dahulu, adaptasi proses, dan operasi dan penyelenggaraan mudah": tahap perlindungan tidak kurang dari IP3X, bahan pembahagian (logam/non-logam) dipilih sesuai keperluan, dan peranti pelepasan tekanan dan langkah-langkah pembatasan lengkung arus rosak dikonfigurasikan—semasa rosak lengkung arus dalaman, gas bertekanan tinggi dapat dilepaskan melalui saluran pelepasan untuk memastikan keselamatan peralatan dan orang ramai.

2. Pertimbangan Multi-dimensi untuk Reka Bentuk Struktur Isolasi

Alat pemutus litar perlu menahan voltan operasi maksimum dan overvoltan jangka pendek (atmosfer dan overvoltan dalaman) untuk tempoh yang lama. Reka bentuk isolasi perlu mempertimbangkan faktor-faktor seperti adaptabilitas lingkungan, pemilihan bahan, optimalisasi struktur, dan kawalan proses:

(1) Optimalisasi Medan Elektrik dan Koordinasi Isolasi

Bentuk konduktor secara langsung mempengaruhi taburan medan elektrik di dalam lemari. Dalam reka bentuk, batang tembaga bulat, busbar batang bulat harus digunakan, dan bentuk tempat duduk kontak dinamik dan statik, konduktor dalaman, dan elektrod sokongan harus dioptimalkan untuk menghilangkan puncak dan tepi, membuat medan elektrik lebih seragam. Dengan bantuan perisian analisis unsur terhingga (seperti ANSYS Maxwell), tautan isolasi lemah dapat ditempatkan dengan tepat. Melalui penyesuaian susun atur dan optimisasi struktur (seperti penggunaan teknologi perisai), medan elektrik dapat diseragamkan dan kuat medan maksimum dapat dikurangi, meningkatkan keandalan isolasi.

(2) Logik Aplikasi Media Isolasi Berganda

• Isolasi Udara: Untuk isolasi komposit dengan udara sebagai badan utama, jarak listrik dan jarak merayap yang ditentukan oleh standard harus dipatuhi dengan ketat dalam reka bentuk untuk menyeimbangkan prestasi isolasi dan padatnya peralatan.

• Isolasi Gas: Lemari isolasi gas kebanyakan menggunakan SF₆, N₂, udara terkompresi kering, atau gas campuran sebagai media isolasi (dalam julat tekanan rendah). Walaupun tekanan gas tidak tinggi, reka bentuk kedap sangat penting—perhatian harus diberikan kepada perubahan komponen gas akibat penetrasi semasa operasi jangka panjang (seperti infiltrasi udara dan eksudasi gas isolasi). Untuk bilik berisi gas tanpa produk dekomposisi lengkung arus, kandungan kelembapan harus dikawal dengan tepat: apabila tekanan nominal ≤ 0.05MPa, ia harus ≤ 2000μL/L; apabila > 0.05MPa, nilai yang dibenarkan kandungan kelembapan dikira berdasarkan tekanan uap air jenuh pada -10°C.

• Antarmuka dan Isolasi Padat: Apabila bagian isolasi padat disambung, bahan elastis seperti karet silikon digunakan untuk menghilangkan celah udara dan meningkatkan tahap isolasi antarmuka (terkait dengan tekanan permukaan, kehalusan, dan panjang kontak). Menggunakan bahan seperti resin epoksi dan karet silikon untuk mencetak dan vulkanisasi serta membungkus komponen bertegangan tinggi, dan menutupinya dengan lapisan grounding/semi-konduktif, dapat secara signifikan meningkatkan tahap keamanan, mengurangi volume peralatan, dan menyederhanakan susun atur.

3. Reka Bentuk Tepat Sistem Penghantaran Mekanikal dan Interlock

Penghantaran mekanikal mencakup tautan seperti mekanisme operasi pemutus litar, pemutus, sakelar tanah, dan interlock pintu. Reka bentuk perlu dioptimalkan dari dimensi seperti prinsip, susun atur, mode gaya (tekanan/tarikan), rentang, rasio transmisi, sudut stroke, dan efisiensi mekanikal: menyederhanakan struktur, mengurangi jumlah komponen, dan menurunkan gaya operasi, mencapai "penahanan gaya yang wajar, transmisi yang andal, operasi yang stabil, dan operasi dan pemeliharaan yang mudah".

"Interlock lima-prevention" adalah inti dari memastikan keselamatan operasi—interlock mekanikal diprioritaskan (terdiri dari tuas, batang penghubung, penahan, 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（与机械联锁配合使用），构建多层次的安全保护系统。

4. Pembinaan Sistem Grounding yang Handal

Reka bentuk grounding perlu mencakup keperluan ganda "keselamatan operasi" dan "tahanan kesalahan":

• Semasa penyelenggaraan, sakelar grounding dapat meng-grounding litar utama dengan andal sesuai peraturan.

• Rangka bawah kerangka dilengkapi dengan konduktor dan terminal grounding yang sesuai untuk keadaan kesalahan, dan lemari dihubungkan oleh konduktor, dengan litar khusus antara sakelar grounding dan konduktor grounding.

• Konduktor grounding, litar sambungan, dan sambungan antara lemari harus mampu menahan arus tahanan singkat/jangka waktu puncak yang ditetapkan.

• Rangka, tutup, pintu, partisi, dan komponen lainnya harus berkelanjutan secara elektrik untuk memastikan sambungan grounding unit fungsi.

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

5. Evolusi Teknologi dan Arah Pengembangan

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