Optimal Selecció de Quadres de Distribució d'Alta i Baixa Tensió en Salas de Distribució
Resum: A partir de l'anàlisi dels tipus principals i les característiques dels quadres de distribució d'alta i baixa tensió en les sales de distribució, aquest article discuteix els principis bàsics per a la seva selecció. Des del punt de vista de la fiabilitat tècnica, la facilitat d'instal·lació i l'economia, s'analitzen les mesures d'optimització per a la selecció de quadres de distribució d'alta i baixa tensió, el que contribueix a millorar el seu rendiment tècnic i econòmic.
Paraules clau: Sala de Distribució; Quadres de Distribució d'Alta i Baixa Tensió; Optimització; Configuració
0 Introducció
Amb l'augment continu dels nivells d'endevament econòmic, l'energia elèctrica ha esdevingut una de les fonts d'energia essencials per a la producció actual i la vida quotidiana. Per assegurar la producció normal i les activitats diàries, tots els aspectes del subministrament d'energia han de ser controlats de manera raonable per augmentar la estabilitat i fiabilitat del subministrament de la xarxa. Els quadres de distribució a la sala de distribució representen l'enllaç final que porta l'energia elèctrica als usuaris finals. Assegurar la estabilitat i l'economia d'aquests quadres de distribució d'alta i baixa tensió, i assolir-ne la selecció òptima, són mesures crucials per garantir la seguretat i estabilitat de la xarxa elèctrica.
1 Tipus i Característiques Principals dels Quadres de Distribució d'Alta i Baixa Tensió a les Sales de Distribució
Abans d'optimitzar la selecció dels quadres de distribució, és necessari comprendre els seus tipus principals per proporcionar una base concreta per a la selecció.
1.1 Quadres de Distribució d'Alta Tensió
Els quadres de distribució d'alta tensió no existeixen com unitats individuals dins del sistema elèctric. Principalment consisteixen en diversos components interconnectats, incloent-hi equips de control, commutadors d'alta tensió, equips de monitorització, dispositius de transmissió de senyals i equips de protecció, formant un sistema multifuncional complex.
Des dels anys 1980, s'han dut a terme reformes tècniques als quadres de distribució d'alta tensió a la Xina. Amb l'acumulació de tecnologia de recerca i desenvolupament i experiència d'aplicació, moltes noves tecnologies s'han aplicat al seu desenvolupament, conduint a diversos productes avançats tecnològicament, com el cabdassos KYN28 i el XGN15-12.
(1) Característiques Operatives del Cabdassos KYN28
Aquest tipus de cabdassos d'alta tensió consta estructuralment de dos parts principals: el carret (part extensible) i el cos del cabdassos. El cos del cabdassos es construeix principalment a partir de panells metàl·lics prensats, dividit en quatre compartiments independents: el compartiment de cables, el compartiment del carret, el compartiment de busos i el compartiment d'instruments. Els carrets es classifiquen en tipus com els carrets de disjuntores, carrets de mesura i carrets de PT. Els components elèctrics primaris inclouen disjuntores de buit, fusibles d'alta tensió, busos de cobre, components aïllants i reactors d'alta tensió. Els components elèctrics secundaris inclouen disjuntores d'aire, botons, comptadors, dispositius de protecció integral i llums de senyal. L'ús d'un carret extensible central permet que es pugui inserir i treure, creant un punt de desconnecte segur entre el sistema primari i altres sistemes del cabdassos d'alta tensió.
(2) Característiques Operatives del Cabdassos XGN15-12
El XGN15-12 és un nou producte de cabdassos complet d'alta tensió desenvolupat basant-se en normes nacionals per a cabdassos metàl·lics tancats d'AC de 35kV. No només té un volum petit (només el 60% del volum dels cabdassos convencionals), sinó que també té una alta fiabilitat del disjuntor, un rendiment excel·lent i una funció de bloqueig forçat. Es pot utilitzar en aplicacions amb tensions nominals de 3,5kV a 12kV i corrents nominals de 630A a 3150A, assolint una classe de protecció IP2X. Els usuaris poden triar entre mecanismes operats per molla o electromagnètic.
1.2 Quadres de Distribució de Baixa Tensió
En la sèrie de productes de quadres de distribució de baixa tensió, hi ha principalment dues categories: productes desenvolupats basant-se en tecnologia internacional rellevant que han passat la certificació de qualitat internacional, i productes estrangers. Dintre d'ells, la sèrie de productes desenvolupada basant-se en tecnologia internacional inclou principalment el GCK de baixa tensió, el GCS de baixa tensió i el GGD de baixa tensió. Els productes estrangers estan representats principalment pels cabdassos de distribució de la sèrie MNS fabricats per ABB Suïssa.
(1) Característiques Operatives del Cabdassos GCS
El cabdassos GCS és una de les sèries de productes més comuns de cabdassos de cassetes. Utilitza acer d'escletxa oberta 8MF com a marc principal del cos del cabdassos, amb plaques laterals que tenen forats roscats amb un mòdul de 20mm/100mm i un diàmetre intern de 9,2 mm [3]. Diversos compartiments funcionals són independents i separats, principalment incloent-hi el compartiment de la unitat de cassetes, el compartiment de cables i el compartiment de busos. El compartiment de cables està disposat amb separació independent, permetent que els cables entren i surtin convenientment pel costat superior o inferior. Cada cabdassos de alimentació GCS pot acomodar 11 cassetes de unitat completa o 22 cassetes de meitat de unitat, augmentant la flexibilitat de les combinacions de cassetes. A més, s'ha instal·lat un dispositiu de bloqueig mecànic dins de la unitat de cassetes per facilitar la desconnexió i el tancament de la cassetes de sortida.
(2) Característiques Operatives del Cabdassos MNS
Aquest tipus de cabdassos també és una forma de cabdassos de baixa tensió extensible. Utilitza un capsa feta de plagues d'acer doblegades, dividint l'espai intern en tres compartiments bàsics: el compartiment de busos, el compartiment de cables i el compartiment de la unitat (per a cassetes). Com que el compartiment de busos està situat a l'arrere, també es pot configurar com un cabdassos doble cara. El estilo de busos utilitzat és similar al tipus GCS. L'alçada de la cassete de la unitat és de 200 mm, i està equipada amb un dispositiu de bloqueig mecànic.
2 Principis Bàsics per a la Selecció de Quadres de Distribució d'Alta i Baixa Tensió
En el procés de selecció de quadres de distribució, el requisit principal és assegurar que els quadres d'alta i baixa tensió seleccionats compleixin les necessitats d'ús del projecte i garanteixin la fiabilitat i estabilitat de l'operació de l'equipament. Alhora, s'han d'anàlitzar altres aspectes relacionats amb el rendiment del producte, com la simplicitat d'operació, per seleccionar equips relativament fàcils d'operar, així augmentant la precisió operativa. A més, és essencial analitzar les exigències de cost del projecte, determinar el pressupost del projecte exacte, controlar razonablement els costos de construcció durant la implementació, utilitzar eficientment els materials bruts i recursos, i assolir un control de costos efectiu.
2.1 Principi de Fiabilitat
Quan s'escull el tipus de cabdassos d'alta tensió, basant-se en l'operació real de la sala de distribució, l'objectiu fonamental és assegurar la seguretat i fiabilitat del producte. S'ha de donar una consideració integral a les condicions reals d'operació del cabdassos d'alta tensió per seleccionar productes amb una major fiabilitat.
2.2 Principi de Simplicitat
Actualment, la majoria dels cabdassos d'alta tensió utilitzen dispositius de protecció tradicionals. Degut a la gran complexitat d'aquest equipament, la probabilitat de fallida també és relativament elevada, el que suposa grans reptes per a l'operació i manteniment posteriors. Per tant, durant el procés de selecció, basant-se en la situació d'inversió del projecte determinada i les exigències específiques de configuració de l'equipament, i adhèrent-se als requisits bàsics de fiabilitat del subministrament d'energia, s'han de seleccionar productes que assegurin que els components extensibles en el cabdassos de carret puguin ser instal·lats directament sobre el carret i satisfacin els principis de manteniment convenient i substitució fàcil.
3 Selecció Òptima de Quadres de Distribució d'Alta i Baixa Tensió a les Sales de Distribució
3.1 Selecció Òptima de Quadres de Distribució d'Alta Tensió
(1) Assegurar la Fiabilitat Operativa dels Cabdassos d'Alta Tensió
Quan s'escullen els cabdassos de distribució d'alta tensió, cal investigar les condicions específiques de l'equipament de subministrament d'energia i la inversió del projecte de construcció. Les exigències de fiabilitat del subministrament d'energia s'han d'anàlitzar abans de fer una selecció integral. Per assegurar la fiabilitat del subministrament d'energia, els components assemblats extensibles en el carret han de poder ser totalment extrets sobre el carret i permetre una operació i substitució simples, facilitant un manteniment convenient i ràpid del cabdassos d'alta tensió. Tanmateix, quan s'utilitzen cabdassos de carret, les exigències de la qualitat de la construcció civil, especialment la planitud del sostre, són més elevades. Per facilitar el moviment del carret dins i fora del cabdassos, la superfície superior de les vies interiors del cabdassos hauria de ser al mateix nivell que el sostre exterior del cabdassos. Es poden utilitzar caps de goma durant l'ajustament per reduir la freqüència de vibració del cabdassos i augmentar l'estabilitat operativa del cabdassos.
(2) Pràcticitat de l'Operació de l'Equipament
En el mercat xinès de cabdassos de distribució d'alta tensió, els cabdassos importats representen aproximadament el 50% de la quota de mercat, comparable a els productes nacionals. Judicant per l'estabilitat operativa i altres condicions relacionades, aquests dos tipus de cabdassos tenen avantatges i desavantatges respectius. En la pràctica, la selecció s'ha de fer de manera raonable segons la situació real.
Encara que els cabdassos d'alta tensió nacionals tenen avantatges com un preu moderat, alta fiabilitat i servei postvena integral, el seu volum és generalment gran, requerrint un espai d'instal·lació substancial. Quan l'espai d'instal·lació a la sala de distribució és limitat, s'han de seleccionar cabdassos d'alta tensió importats. Relativament, els cabdassos d'alta tensió importats no només tenen una disposició de components raonable, un volum petit i una alta fiabilitat, sinó que també tenen una àmplia gamma d'aplicacions. Tanmateix, el seu preu és significativament més elevat que el de l'equipament nacional, i el suport postvena pot no ser tan receptiu. Durant el procés d'optimització de la selecció, és necessari un compromís integral basat en aquests avantatges i desavantatges.
(3) Operació i Manteniment Senzills
Requisits de manteniment baixos i manteniment simplificat són direccions importants de futur per als cabdassos de distribució. Actualment, la majoria dels cabdassos de distribució d'alta tensió a la Xina utilitzen tecnologia de control elèctric i relé de protecció tradicional. Aquesta tecnologia no només augmenta la probabilitat de fallida, sinó que també afegeix complexitat a l'equipament, provocant un increment de la càrrega de manteniment en l'ús posterior. Basant-se en això, s'han de seleccionar cabdassos dotats de dispositius de protecció intel·ligents avançats per reduir la càrrega de manteniment i ahorrar costos de ma d'obra. Des d'un punt de vista econòmic, els cabdassos d'alta tensió intel·ligents són una bona opció durant el procés de selecció.
3.2 Selecció Òptima de Quadres de Distribució de Baixa Tensió
(1) Determinació Raonable dels Paràmetres Tècnics dels Cabdassos de Baixa Tensió
Abans de seleccionar el model del cabdassos de distribució de baixa tensió, s'han de determinar els seus paràmetres tècnics, i s'ha de fer la selecció segons aquests paràmetres predeterminats. En aquesta base, s'han de clarificar la tensió nominal, la corrent nominal, la freqüència nominal, l'espai d'instal·lació i altres paràmetres del cabdassos de baixa tensió. S'han d'anàlitzar paràmetres com la corrent que el cabdassos ha de suportar durant els pics de subministrament d'energia i la corrent de pic del bus principal. A més, s'ha de confirmar el tipus de unitat funcional, la corrent nominal màxima i la classificació de protecció de la closca (codi IP) del cabdassos de distribució.
(2) Optimització de les Exigències Funcionals dels Components dels Cabdassos de Baixa Tensió
Durant el procés d'optimització de la selecció de cabdassos de distribució de baixa tensió, s'ha de realitzar un anàlisi de les exigències dels components, principalment incloent-hi el mètode d'instal·lació, els mòduls funcionals del cabdassos, la facilitat d'instal·lació, la temperatura ambient d'operació i les dimensions del cabdassos. Alhora, s'ha de prestar atenció a la selecció de disjuntores, assegurant que el disjuntor principal tingui funcions com la memòria, la protecció contra terra, l'alarma, la indicació de fallida i la protecció en tres etapes (LSI). També hauria de suportar operacions d'interbloqueig a diferents nivells, com l'interbloqueig selectiu de zones, intentant aconseguir la modularització de diverses accessoris funcionals.
3.3 Selecció Òptima dels Components de Protecció en els Cabdassos de Distribució
Un cabdassos de distribució adequat ha de poder adaptar-se a diferents entorns d'ús i disposar de capacitats de protecció funcionals corresponents. Normalment, els cabdassos de distribució d'alta i baixa tensió utilitzen fusibles o disjuntores com a components de protecció. Quan la corrent supera un valor fixat, l'esquena del fusible es fon per efecte de calor, o el disjuntor salta, desconectant així el circuit i protegint el sistema de distribució. Es poden seleccionar components de protecció de manera òptima des de diferents perspectives.
(1) Perspectiva de Cost
Des de la perspectiva del cost dels components, el preu de mercat dels fusibles és baix, mentre que el preu de mercat dels Disjuntores de Caixa Moldejada (MCCB) o Miniatures Circuit Breakers (MCB) pot ser diverses vegades a dècades de vegades més elevat que el dels fusibles. Si el pressupost global del projecte és baix, es poden seleccionar els fusibles com a components de protecció.
(2) Perspectiva de Facilitat de Manteniment
Quan es produeix un salt de circuit per sobrecàrrega i provoca un salt, els contactes d'un MCB/MCCB poden patir danys. Amb el temps, això pot portar a la fallida de l'operació correcta del disjuntor. Per tant, després d'un salt de circuit per sobrecàrrega en un fusible, l'esquena del fusible s'ha de substituir prontament per assegurar la restauració de la funció de protecció. Després d'un salt de circuit d'un MCB/MCCB, es recomana una inspecció, i pot ser necessària una substitució si està endegat.
(3) Perspectiva de Requisits de Protecció del Circuit
Degut a la baixa sensibilitat dels fusibles a les sobrecàrregues de línia, normalment només s'utilitzen per a la protecció de circuits cortocircuit, excepte en circuits de llum habituals. En canvi, els MCBs/MCCBs tenen una alta sensibilitat a les sobrecàrregues i sobrecorrents. Quan es protegeixen circuits com els bucles de calor, les prises i els circuits de control, s'han d'utilitzar els MCBs/MCCBs com a components de protecció.
4 Conclusió
Amb la creixent demanda d'energia elèctrica en la producció residencial i la vida quotidiana, l'economia i la estabilitat del subministrament d'energia han esdevingut objectius importants per a l'optimització dels sistemes de distribució. Els quadres de distribució a la sala de distribució representen l'enllaç final que porta l'energia als usuaris finals, i es fan servir en gran quantitat. Per assegurar que s'atinguin les necessitats d'energia de la producció i la vida quotidiana, mentre s'aconsegueixen beneficis econòmics en la construcció de cabdassos de distribució, el pla de selecció de cabdassos de distribució s'ha d'optimitzar des d'una perspectiva tècnica i econòmica, assegurant que es satisfan simultàniament la fiabilitat tècnica i l'economia.
