Anong mga komponento ang bumubuo sa disenyo ng medium-voltage ring network distribution switchgear?

Bilang isang eksperto na matagal nang nakasalubong sa larangan ng disenyo ng power system, palaging inaantabay ko ang teknolohikal na ebolusyon at praktikal na aplikasyon ng medium-voltage ring main distribution equipment. Bilang pangunahing elektrikal na aparato sa ikalawang distribusyon ng link ng power system, ang disenyo at pagganap ng ganitong kagamitan ay direktang may kaugnayan sa ligtas at matatag na operasyon ng power supply network. Ang sumusunod ay isang propesyonal na analisis ng mga key design points ng ring main distribution equipment, na pinagsama ang industriyal na pamantayan at engineering practices.

1. Kabuuang Pagsusunod sa Lojika at Arkitektura ng Plano

Ang disenyo ng ring main distribution switchgear ay dapat maipakita ang mahigpit na pagsusunod sa operasyonal na pangangailangan ng power system at pambansang pamantayan. Dapat ito magtutok sa mga sitwasyon ng paggamit, kontrolado na mga obhekto, at mga katangian ng mga pangunahing elektrikal na komponente upang mabuo ang functional unit system. Ang pangunahing switches ay pangunahin na nakonfigure bilang circuit breakers at load switches, at isang maliit na bilang ay gumagamit ng combined electrical appliances. Sa panahon ng disenyo, binibigyan ng prayoridad ang “load switch + fuse” combined circuit—ang uri ng circuit na ito ay may komplikadong istraktura at maaaring gamitin bilang sanggunian para sa pagtukoy ng kabuuang istraktura, layout, at panlabas na dimensyon ng kagamitan. Ang iba pang circuits, tulad ng pure load switch circuits, ay dapat muling gumamit ng sapat na maturing disenyo para makamit ang standardization at universality.

Batay sa nabanggit na pundasyon, nagkaroon ng maraming uri ng cabinets: load switch cabinets, combined electrical appliance cabinets, circuit breaker cabinets, multi-circuit cabinets, atbp. Ang disenyo ng primary conductive circuit nangangailangan ng sistemang pag-consider ng tatlong core elemento: current-carrying capacity, electric force withstand capability, at heat dissipation efficiency:

• Pagkakasunod-sunod ng Komponente: Maabilidad na gamitin ang closing electric force upang siguruhin na ang moving contacts ay hindi aalis sa panahon ng dynamic at thermal stability tests, na nagpapahiwatig ng pagkakaisa ng mekanikal at elektrikal na performance.

• Pagpili ng Busbar: Tumpak na tugma ang circular o flat busbars batay sa current-carrying capacity, masusing kontrolin ang current density, at balansehin ang current-carrying at heat dissipation.

• Optimization ng Electrical Connection: Ang dynamic at static contacts, sliding/fixed connections ay dapat tiyakin ang mababang contact resistance. Kapag konektado ang iba't ibang metal conductors, ginagamit ang proseso tulad ng tinning at silver plating upang supilin ang electrochemical corrosion at alisin ang hidden danger ng contact failure.

Ang disenyo ng compartments ay sumusunod sa prinsipyong “safety first, process adaptation, at convenient operation and maintenance”: ang protection level ay hindi bababa sa IP3X, ang partition material (metal/non-metal) ay pinipili kung kinakailangan, at pressure relief devices at fault arc limiting measures ay nakonfigure—sa panahon ng internal arc faults, maaari ang mataas na presyur na gas na ipalabas sa pamamagitan ng relief channel upang matiyak ang kaligtasan ng kagamitan at mga tao.

2. Maramihang Pag-iisip sa Disenyo ng Insulation Structure

Ang switchgear ay kailangang matiisin ang maximum operating voltage at short-term overvoltage (atmospheric at internal overvoltage) sa mahabang panahon. Ang insulation design ay kailangang buong pag-consider ang mga factor tulad ng environmental adaptability, material selection, structure optimization, at process control:

(1) Electric Field Optimization at Insulation Coordination

Ang hugis ng conductor ay direktang may epekto sa electric field distribution sa loob ng cabinet. Sa disenyo, ginagamit ang rounded copper bars, round bar busbars, at ino-optimize ang mga hugis ng dynamic at static contact seats, internal conductors, at support electrodes upang alisin ang mga pointed at edges, na nagbibigay ng mas pantay na electric field. Sa tulong ng finite element analysis software (tulad ng ANSYS Maxwell), maaaring tumpakin ang weak insulation links. Sa pamamagitan ng pag-aadjust ng layout at structure optimization (tulad ng application ng shielding technology), maaaring pantayin ang electric field at bawasan ang maximum field strength, na nagpapataas ng insulation reliability.

(2) Application Logic ng Multiple Insulation Media

• Air Insulation: Para sa composite insulation na may air bilang pangunahing bahagi, ang electrical clearance at creepage distance na ipinagbibigay alam ng mga pamantayan ay dapat maipakita sa disenyo upang balansehin ang insulation performance at compactness ng kagamitan.

• Gas Insulation: Ang gas-insulated cabinets ay kadalasang gumagamit ng SF₆, N₂, dry compressed air, o mixed gases bilang insulation media (sa low-pressure range). Bagaman ang gas pressure ay hindi masyadong mataas, ang sealing design ay napakahalaga—dapat bigyang pansin ang component changes ng gas dahil sa permeation sa mahabang panahon ng operasyon (tulad ng air infiltration at insulation gas exudation). Para sa gas-filled compartments na walang arc decomposition products, ang moisture content ay dapat tumpak na kontrolin: kapag ang rated pressure ≤ 0.05MPa, ito ay dapat ≤ 2000μL/L; kapag > 0.05MPa, ang allowable value ng moisture content ay kinakalkula batay sa saturated water vapor pressure sa -10°C.

• Interface at Solid Insulation: Kapag ang solid insulation parts ay butted, ginagamit ang elastic materials tulad ng silicone rubber upang alisin ang air gaps at mapataas ang interface insulation level (kaugnay ng surface pressure, finish, at contact length). Ang paggamit ng materials tulad ng epoxy resin at silicone rubber upang cast at vulcanize at package high-voltage components, at pag-cover nito ng grounding/semiconductive layer, ay maaaring mapataas ang safety level, bawasan ang volume ng kagamitan, at simplipikahin ang layout.

3. Tumpak na Disenyo ng Mechanical Transmission at Interlocking System

Ang mechanical transmission ay kumakatawan sa mga link tulad ng circuit breaker operating mechanisms, disconnectors, earthing switches, at door interlocks. Ang disenyo ay kailangang i-optimize mula sa mga dimension tulad ng principle, layout, force mode (pressure/tension), span, transmission ratio, stroke angle, at mechanical efficiency: simplipikahin ang istraktura, bawasan ang bilang ng mga parte, at bawasan ang operating force, na nagpapahiwatig ng “reasonable force bearing, reliable transmission, stable operation, at convenient operation and maintenance”.

Ang “five-prevention” interlocking ay ang core ng pagtitiyak ng operational safety—ang mechanical interlocking ay binibigyan ng prayoridad (binubuo ng levers, connecting rods, baffles, atbp. upang bumuo ng lock, na may malinaw na proseso, intuitive at reliable); kung ang mga komponento ay malayo o mahirap ang mechanical interlocking, ang electrical interlocking ay idinagdag; ang intelligent cabinets ay maaaring idagdag ng microcomputer software programming interlocking (ginagamit kasama ang mechanical interlocking) upang bumuo ng multi-level safety protection system.

4. Pagtatayo ng Matatag na Earthing System

Ang earthing design ay kailangang saklawin ang doble na pangangailangan ng “operation safety” at “fault withstand”:

• Sa panahon ng maintenance, ang earthing switch ay maaaring tiyakin ang pag-earth ng main circuit ayon sa regulasyon.

• Ang ilalim na frame ng shell ay mayroong earthing conductors at terminals na angkop para sa fault conditions, at ang mga cabinets ay konektado sa pamamagitan ng conductors, na may dedicated circuit sa pagitan ng earthing switch at earthing conductor.

• Ang earthing conductors, connection circuits, at connections sa pagitan ng mga cabinets ay dapat matiisin ang rated short-time/peak withstand current.

• Ang frame, cover plate, door, partition, at iba pang mga komponente ay elektrikal na continuous upang matiyak ang earthing connection ng functional units.

• Ang DC voltage drop mula sa anumang punto ng metal parts ng shell patungo sa earthing conductor sa pamamagitan ng 30A ay ≤ 3V, na nagpapatunay ng effectiveness ng earthing.

5. Teknolohikal na Ebolusyon at Direksyon ng Pag-unlad

Kasama ang proseso ng power grid transformation at cable undergrounding, ang multi-circuit distribution units ay mabilis na umuusbong patungo sa “miniaturization, modularization, at automation”, na nagpapadala ng inobatibong pag-unlad ng SF₆ at composite insulation technologies at high-performance components. Sa hinaharap, kinakailangan ang pagtuon sa manufacturing process upgrades (tulad ng precision processing at integrated packaging), optimization ng cable connectors, iteration ng current-limiting fuses, research and development ng small operating mechanisms, at innovation ng auxiliary components, upang mapataas ang disenyo at manufacturing level ng lokal na ring main distribution equipment. Ang pagbuo ng bagong henerasyon ng ring main cabinets na may “full working condition adaptation, maintenance-free, high reliability, at miniaturization” upang mapabilis ang distribution automation ay magiging pangunahing direksyon para sa industry breakthroughs.