Які компоненти входять до складу конструкції середньовольтного кільцевої мережі розподільчого комутаційного обладнання

Як експерт, який багато років глибоко занурений у сферу проектування систем живлення, завжди приділяв увагу технологічному розвитку та практичному застосуванню обладнання для кільцевого розподілу середнього напруги. Як ключовий електричний пристрій в другому посиланні на розподіл енергетичної системи, конструкція та характеристики такого обладнання безпосередньо пов'язані з безпечним і стабільним функціонуванням мережі живлення. Нижче наведено професійний аналіз ключових аспектів проектування обладнання для кільцевого розподілу, що базується на промислових стандартах та інженерних практиках.

1. Загальна логіка проектування та планування архітектури

Проектування комутаційного обладнання для кільцевого розподілу має строго відповідати вимогам до функціонування енергетичної системи та державним стандартам. Необхідно звернути увагу на сценарії використання, об'єкти управління та характеристики ключових електричних компонентів, щоб створити систему функціональних одиниць. Основні випадкові переривання налаштовуються переважно як автомати та вимикачі завантаження, а деякі використовують комбіноване електрообладнання. При проектуванні пріоритет надається комбінованій схемі "вимикач завантаження + плавкий вставок" — ця схема має складну структуру і може служити відправною точкою для визначення загальної структури, розташування та зовнішніх розмірів обладнання. Інші схеми, такі як чисті вимикачі завантаження, повинні максимально використовувати його зрілий дизайн для досягнення стандартизації та універсальності.

На основі вищезазначеного, виводяться різні типи шаф: шафи вимикачів завантаження, шафи комбінованого електрообладнання, шафи автоматів, шафи з кількома контурами тощо. Проектування первинного провідного контуру потребує системного розгляду трьох ключових елементів: здатності проводити струм, витривалості до електричних сил та ефективності теплообміну:

• Розташування компонентів: Виріште використати замкнутий електричний заряд, щоб забезпечити, що рухомі контакти не відхиляться під час динамічних та термічних тестів на стабільність, досягаючи координації механічних та електричних характеристик.

• Вибір шин: Точне відповідність круглих або плоских шин за здатністю проводити струм, раціональне контролювання густини струму та балансування провідності струму та теплообміну.

• Оптимізація електричних з'єднань: Динамічні та статичні контакти, зсувні / нерухомі з'єднання мають забезпечувати низьку контактну опір. При з'єднанні різних металевих провідників використовуються процеси, такі як олів’яннення та срібнення, щоб придушити електрохімічну корозію та усунути потенційну загрозу відмови контактів.

Проектування камери слід вести згідно з принципами "безпека на першому місці, адаптація процесу, зручність обслуговування": рівень захисту не нижче IP3X, матеріал перегородки (метал / неметал) вибирається за потребою, та конфігуруються пристрої для зниження тиску та обмеження аварійних дуг — під час внутрішніх аварійних дуг високотисковий газ може відводитися через канал зниження тиску, забезпечуючи безпеку обладнання та особистого складу.

2. Багаторівневі розгляди проектування ізоляційної структури

Комутаційне обладнання повинно протягом довгого часу витримувати максимальне робоче напругу та короткотривалий перенапругу (атмосферний та внутрішній перенапругу). Проект ізоляції потребує комплексного розгляду таких факторів, як адаптивність до оточення, вибір матеріалів, оптимізація структури та контроль процесів:

(1) Оптимізація електричного поля та координація ізоляції

Форма провідників безпосередньо впливає на розподіл електричного поля всередині шафи. У проектуванні слід використовувати закруглені медні шини, круглі шини, та оптимізувати форму динамічних та статичних контактних сидінь, внутрішніх провідників та опорних електродів, щоб усунути гострі кути та ребра, роблячи електричне поле більш рівномірним. За допомогою програмного забезпечення для аналізу методом скінченних елементів (наприклад, ANSYS Maxwell) можна точно визначити слабкі місця ізоляції. Через налаштування розташування та оптимізації структури (наприклад, застосування технологій екранирования), можна рівномірно розподілити електричне поле та знизити максимальну напругу, покращуючи надійність ізоляції.

(2) Логіка застосування різних ізоляційних середовищ

• Повітряна ізоляція: Для комбінованої ізоляції з повітрям як основою, в проектуванні слід строго дотримуватися електричних відстаней та відстаней по поверхні, визначених стандартами, щоб збалансувати ізоляційні характеристики та компактність обладнання.

• Газова ізоляція: Газонаповнені шафи переважно використовують SF₆, N₂, сухий стислий повітря або суміш газів як ізоляційні середовища (в діапазоні низького тиску). Хоча тиск газу невеликий, важливим є герметичний дизайн — слід звернути увагу на зміни в складі газу через проникнення під час тривалого функціонування (наприклад, проникнення повітря та витікання ізоляційного газу). Для камер без продуктів розкладу дуги, вологість повинна бути точно контролювана: коли номінальний тиск ≤ 0,05 МПа, вона повинна бути ≤ 2000μЛ/Л; коли > 0,05 МПа, дозволена вологість розраховується за насыщенного парового тиску при -10°С.

• Інтерфейс та тверда ізоляція: Коли частини твердої ізоляції з'єднуються, використовуються пружні матеріали, такі як силиконовий каучук, для усунення повітряних порожнин та підвищення рівня інтерфейсної ізоляції (пов'язано з поверхневим тиском, якістю обробки поверхні та довжиною контакту). Використання матеріалів, таких як епоксидна смола та силиконовий каучук, для формування та вулканізації та упаковки високовольтних компонентів, а також покриття їх заземлюючим / напівпровідниковим шаром, може значно підвищити рівень безпеки, зменшити об'єм обладнання та спростити розташування.

3. Точне проектування механічної передачі та системи взаємозамкнення

Механічна передача охоплює елементи, такі як приводи автоматів, відключаючі пристрої, заземлюючі вимикачі та засоби взаємозамкнення дверей. Проектування повинно бути оптимізовано з таких аспектів, як принцип, розташування, спосіб дії (давлення / розтягування), проліт, передатне число, кут ходу, механічна ефективність: спростити структуру, зменшити кількість деталей, знизити витрати сили, досягнути "раціонального розподілу навантаження, надійної передачі, стабільного функціонування та зручного обслуговування".

"П'ять видів захисту" є ключовим елементом забезпечення безпеки при виконанні робіт — вперше віддається перевага механічному взаємозамкненню (складається з лікер, штанг, заслонок тощо для формування замку, з чіткими процедурами, інтуїтивно та надійно); якщо компоненти знаходяться далеко одна від одної або механічне взаємозамкнення важко реалізувати, використовується електричне взаємозамкнення; інтелектуальні шафи можуть бути оснащені програмним забезпеченням для микрокомп'ютерів, що дозволяє використовувати взаємозамкнення (використовується разом з механічним взаємозамкненням) для створення багаторівневої системи безпеки.

4. Створення надійної системи заземлення

Проект заземлення повинен враховувати подвійні вимоги "безпеки при виконанні робіт" та "втримання аварій":

• Під час обслуговування вимикач заземлення може надійно заземлити основний контур за правилами.

• На нижній рамі корпуса встановлені провідники та клеми для заземлення, прийнятні для аварійних умов, а шафи з'єднуються провідниками, з окремим контуром між вимикачем заземлення та провідником заземлення.

• Провідники заземлення, з'єднуючі контури та з'єднання між шафами повинні витримувати номінальний короткотривалий / піковий струм.

• Рама, кришка, двері, перегородки та інші компоненти є електрично сполученими, щоб забезпечити заземлення функціональних одиниць.

• Спад напруги постійного струму від будь-якої точки металевих деталей корпуса до провідника заземлення при 30 А ≤ 3 В, що гарантує ефективність заземлення.

5. Технологічний розвиток та напрямки розвитку

З початком перетворення мереж електропередач та закладання кабелів під землею, багатоконтурні розподільні модулі швидко розвиваються в напрямку "мініатюрізації, модульності та автоматизації", що стимулює інноваційний розвиток технологій SF₆ та комбінованої ізоляції, а також високоефективних компонентів. У майбутньому необхідно зосередитися на оновленні виробничих процесів (наприклад, точна обробка та інтегрована упаковка), оптимізації кабельних з'єднань, ітерації плавких вставок, розробці малих приводів, та інноваціях додаткових компонентів, щоб покращити рівень проектування та виготовлення внутрішньої обладнання для кільцевого розподілу. Розробка нового покоління кільцевих шаф з "повною адаптацією до всіх умов, безпідтримковості, високою надійністю та мініатюрністю" для забезпечення автоматизації розподілу стане ключовим напрямком прориву в галузі.