Kateri komponente sestavljajo projektorsko opremo za distribucijo v srednjepolmerne kolobarne omrežne napetosti?

Kot strokovnjak, ki sem se dolgo leta ukvarjal z oblikovanjem elektroenergetskega sistema, sem vedno sledil tehnološkemu razvoju in uporabniški praksi srednje napetostne krožne glavne distribucijske opreme. Kot ključna električna naprava v sekundarnem distribucijskem povezavi električnega sistema je oblika in delovanje take opreme neposredno povezano z varnostnim in stabilnim delovanjem omrežja za oskrbo z energijo. Spodaj sledi strokovna analiza ključnih točk oblikovanja krožne glavne distribucijske opreme, združena z industrijskimi standardi in inženirsko prakso.

1. Splošna logika oblikovanja in načrtovanje arhitekture

Oblikovanje krožne glavne distribucijske komutatorske opreme mora strogo ustrezati operacijskim zahtevam električnega sistema in nacionalnim standardom. Prva prednost mora biti posvečena uporabniškim scenarijem, kontroliranim objektom in lastnostim ključnih električnih komponent, da bi bila zgrajena funkcionalna enota. Glavni preklopniki so predvsem konfigurirani kot prekinitve in obremenitveni preklopniki, nekateri pa uporabljajo kombinirane električne naprave. Med oblikovanjem je prednost dana “obremenitveni preklopnik + stekalo” kombiniranemu obvodu - ta vrsta obvoda ima kompleksen zgradbo in lahko služi kot referenca za določanje splošne strukture, razporeditve in zunanjih dimenzij opreme. Drugi obvodi, kot so čisti obremenitveni preklopniki, bi morali čim več ponoviti njegovo zrelo oblikovanje, da bi dosegli standardizacijo in univerzalnost.

Na tem podlagi izvirajo več vrst skrinj: obremenitvene preklopne skrinje, kombinirane električne naprave, prekinjalne skrinje, večobvodne skrinje itd. Oblikovanje primarne vodilne ceste mora sistematično upoštevati tri ključne elemente: nosilnost toka, zmogljivost odporovanja električni sili in učinkovitost ohlajevanja:

• Razporeditev komponent: Umetno uporaba zapirne električne sile zagotavlja, da se premični kontakti ne umakneta med testi dinamske in termalne stabilnosti, kar doseže usklajevanje mehaničnih in električnih lastnosti.

• Izbira busbarjev: Točno prilagodite krožne ali ravninske busbare glede na nosilnost toka, razumno nadzirate gostoto toka in uravnotežite prenos toka in ohlajevanje.

• Optimizacija električne povezave: Dinamični in statični kontakti, drsniki/fiksni povezave morajo zagotavljati nizko upornost kontakta. Pri povezovanju različnih kovinskih vodil se uporabljajo postopki, kot so tiniranje in srebrjenje, za zatiranje elektrokemijske korozije in odstranitev tajnega nevarnega stanja odpovedi kontakta.

Oblikovanje odsekov sledi principu “varnost je na prvem mestu, prilagoditev procesu in pripravljenost na vzdrževanje”: stopnja zaščite ni nižja od IP3X, material particija (metal/nemetalski) je izbran po potrebi, in so konfigurirani spustni napravi in omejevalni ukrepi za ograjevanje - med notranjimi luknji visok tlak plina lahko izteče preko spustnega kanala, da zagotovi varnost opreme in osebja.

2. Večdimenzionalne razlage za oblikovanje izolacijske strukture

Komutatorska oprema mora dolgo časa zdrževati največjo delovno napetost in kratkoročno prekomerno napetost (atmosferska in notranja prekomerna napetost). Izolacijsko oblikovanje mora celovito upoštevati dejavnike, kot so prilagodljivost okolja, izbira materialov, optimizacija strukture in nadzor postopkov:

(1) Optimizacija električnega polja in koordinacija izolacije

Oblika vodil neposredno vpliva na porazdelitev električnega polja znotraj skrinje. V oblikovanju bi morali biti uporabljeni zaobljeni bakreni traki, krožni traki in optimizirane oblike dinamičnih in statičnih kontaktov, notranjih vodil in podpornih elektrod, da bi bile odstranjene ostre točke in robovi, kar električno polje naredi bolj enakomerno. S pomočjo programske opreme za končne elemente (tako kot ANSYS Maxwell) lahko točno lokalizirate šibke izolacijske povezave. Z uskladitvijo razporeditve in strukturno optimizacijo (na primer z uporabo tehnologije ščitnice) lahko električno polje izenačite in zmanjšate maksimalno moč polja, kar izboljša zanesljivost izolacije.

(2) Logika uporabe več izolacijskih medijev

• Zračna izolacija: Za kombinirano izolacijo, ki ima zrak kot glavni del, morajo v oblikovanju strogo upoštevati električne razmike in povlečne razdalje, določene s standardi, da bi uravnotežili izolacijske lastnosti in kompaktnost opreme.

• Plinska izolacija: Plinsko izolirane skrinje največ uporabljajo SF₆, N₂, suho stisnjen zrak ali mešanice plinov kot izolacijske medije (v nizek tlak). Čeprav ni veliko plinskog tla, je bistveno tesno oblikovanje - treba je paziti na spremembe sestavine plina zaradi penetracije med dolgoročnim delovanjem (kot je zračna infiltracija in izpiranje izolacijskega plina). Za plinsko polne odseke brez proizvodov luka mora biti natančno nadzorovana vlažnost: ko je imenovano tlak ≤ 0,05 MPa, mora biti ≤ 2000 µL/L; ko je > 0,05 MPa, je dopustna vrednost vlažnosti izračunana glede na nasiteno parovno tlak pri -10 °C.

• Vmesnik in trda izolacija: Ko so trde izolacijske dele združeni, se uporabljajo elastični materiali, kot so silikonski gumen, za odstranitev zračnih lukenj in izboljšanje ravni izolacije vmesnika (s povezavo z površinskim tlakom, dokončnostjo in dolžino stika). Uporaba materialov, kot so epoksidni smole in silikonski gumen, za levanje in vulkanizacijo ter pakiranje visokonapetostnih komponent in pokritje s talom/podtalom, lahko zelo izboljša stopnjo varnosti, zmanjša prostornino opreme in poenostavi razporeditev.

3. Natančno oblikovanje mehanske prenose in zaklepne sisteme

Mehanski prenos pokriva povezave, kot so operacijski mehanizmi prekiniteljev, odvajalnikov, zazemljevalnih preklopnikov in zaklepov vrata. Oblikovanje mora biti optimizirano glede na razsežnosti, kot so načelo, razporeditev, način sile (tlač/tok), span, prenosni odnos, kot hodnega kota in mehanska učinkovitost: poenostavite strukturo, zmanjšajte število delov in znižajte operacijsko silo, da dosežete “zdraven prenos sile, zanesljivo prenašanje, stabilno delovanje in lahek dostop do vzdrževanja”.

“Petpreprečevalni” zaklep je srce za zagotavljanje varnosti delovanja - prednost je dana mehanskemu zaklpu (sastavljen iz leverjev, povezovalnih palic, preprečevalnih palic itd. za oblikovanje zaklpa, z jasnimi postopki, intuitivno in zanesljivo); če so komponente oddaljene ali je težko izvesti mehanski zaklep, se dodaja električni zaklep; inteligentne skrinje lahko dodate mikro računalniško programsko zaklepno interakcijo (uporabljeno skupaj s mehanskim zaklepom) za gradnjo večstopnje varnostne zaščitne strukture.

4. Gradnja zanesljivega sistema zazemljevanja

Oblikovanje zazemljevanja mora zajeti dvojne zahteve “varnost pri delu” in “trajanje kriv”:

• Med vzdrževanjem lahko zazemljevalni preklopnik zanesljivo zazemljuje glavni obvod glede na predpise.

• Spodnji okvir lupine je opremljen z vodili in terminali, primeren za pogoje pri krivih, in skrinje so povezane z vodili, s posebnim obvodom med zazemljevalnim preklopnikom in zazemljevalnim vodilom.

• Zazemljevalni vodili, povezovalni obvodi in povezave med skrinjami morajo zdrževati imenovano kratkoročno/vrhunskega prenašanja toka.

• Okvir, pokrovna plošča, vrata, particija in drugi deli morajo biti električno zvezni, da zagotovijo zazemljevalno povezavo funkcionalnih enot.

• Nizi napon padca iz katere koli točke metalnih delov lupine do zazemljevalnega vodila preko 30 A je ≤ 3 V, kar zagotavlja učinkovitost zazemljevanja.

5. Tehnološki razvoj in smer razvoja

S procesom preoblikovanja električnega omrežja in podzemljanja kablov se večobvodne distribucijske enote hitro iterirajo proti “miniaturizaciji, modularizaciji in avtomatizaciji”, kar spodbuja inovativni razvoj tehnologij SF₆ in kombinirane izolacije ter visoko zmogljivih komponent. V prihodnosti je treba posvetiti pozornost nadgradnji proizvodnih postopkov (kot so natančna obdelava in integrirano pakiranje), optimizaciji konektorjev kabla, iteraciji omejevalnih stekal, raziskovanju in razvoju majhnih operacijskih mehanizmov in inovacij pomožnih komponent, da bi izboljšali raven oblikovanja in izdelave domače krožne glavne distribucijske opreme. Razvoj nove generacije krožnih glavnih skrinj z “popolno prilagoditvijo delovnih stanj, brez vzdrževanja, visoko zanesljivost in miniaturizacija” za omogočanje avtomatizacije distribucije bo postal ključna smer za industrijske preboje.