Optimal valg af høj- og lavspændingsfordelingskabinetter i fordelingsrum

Resumé: På grundlag af en analyse af de hovedsagelige typer og karakteristika af lav- og højspændings fordelingskabinetter i distributionsrum, diskuterer denne artikel de grundlæggende principper for valg af disse kabinetter. Fra perspektiverne teknisk pålidelighed, installationslettede og økonomi, analyseres optimeringsforanstaltninger for valg af lav- og højspændings fordelingskabinetter, hvilket spiller en vis rolle i forbedring af deres tekniske og økonomiske ydeevne.

Nøgleord: Distributionsrum; Lav- og højspændings fordelingskabinetter; Optimering; Konfiguration

0 Introduktion

Med den konstante stigning i økonomisk udviklingsniveau er elektrisk energi blevet en af de væsentlige energikilder for nuværende produktion og dagligliv. For at sikre normal produktion og daglige aktiviteter, skal alle aspekter af strømforsyningen være rimeligt kontrolleret for at forbedre stabiliteten og pålideligheden af nettets strømforsyning. Fordelingskabinetterne i distributionsrummet repræsenterer den sidste led, der leverer elektrisk energi til slutbrugere. At sikre stabilitet og økonomi af disse lav- og højspændings fordelingskabinetter, og opnå deres optimale valg, er afgørende foranstaltninger for at garantere sikkerheden og stabiliteten af strømnettet.

1 Hovedtyper og -karakteristika af lav- og højspændings fordelingskabinetter i distributionsrum

Før optimering af valg af fordelingskabinetter, er det nødvendigt at forstå deres hovedtyper for at give et konkret grundlag for valg.

1.1 Højspændings fordelingskabinetter

Højspændings fordelingskabinetter findes ikke som individuelle enheder i strømsystemet. De består primært af flere sammenkoblede komponenter, herunder styreudstyr, højspændingskontakter, overvågningsudstyr, signaltransmissionsenheder og beskyttelsesudstyr, der danner et multifunktionelt komplekssystem.

Siden 1980'erne har tekniske reformer været gennemført for højspændings fordelingskabinetter i Kina. Med akkumuleringen af forsknings- og udviklingsteknologi og anvendelse oplevelse, er mange nye teknologier blevet anvendt i deres udvikling, hvilket har ført til flere teknologisk avancerede produkter såsom KYN28-kabinettet og XGN15-12-kabinettet.

(1) Driftskarakteristika for KYN28-kabinettet

Denne type højspændingskabinet består strukturelt af to hoveddele: vogn (trækdel) og kabinet. Kabinetet er primært monteret af stempelte metalpartitioner, opdelt i fire uafhængige rum: kabelrum, vogndel, busbar-rum og instrument-rum. Vognene er inddelede i typer som bryder-vogne, målevogne og PT-vogne. De primære elektriske komponenter inkluderer vakuum-brydere, højspændingsfuse, kobberbusbars, isolationskomponenter og højspændingsreaktorer. De sekundære elektriske komponenter inkluderer luftbrydere, knapper, målere, samlede beskyttelsesenheder og signallamper. Ved brug af en midtermonteret trækvogn, kan den sættes ind og ud, skabende et sikkert afbrydelsespunkt mellem det primære system og andre systemer i højspændingskabinettet.

(2) Driftskarakteristika for XGN15-12-kabinettet

XGN15-12 er en ny type højspændings fuldstændig switchgear-produkt, udviklet baseret på nationale standarder for 35kV AC metalindkapslet switchgear. Det har ikke kun en lille størrelse (bare 60% af volumen af almindelige switchgear), men også høj brydere pålidelighed, fremragende ydeevne og en tvungen låsesammenhængsfunktion. Det kan anvendes i applikationer med nominalsprog fra 3.5kV til 12kV og nominelle strømmer fra 630A til 3150A, og opnå en beskyttelsesklasse IP2X. Brugere kan vælge mellem fjederdriv eller elektromagnetisk driftmekanisme.

1.2 Lavspændings fordelingskabinetter

I produktserien af lavspændings fordelingskabinetter, er der hovedsagelig to kategorier: produkter, der er udviklet baseret på relevante internationale teknologier, som har passeret international kvalitetscertificering, og udenlandske produkter. Af dem, serier af produkter, der er udviklet baseret på internationale teknologier, inkluderer hovedsagelig GCK lavspændings switchgear, GCS lavspændings switchgear, og GGD lavspændings AC switchboards. Udenlandske produkter er primært repræsenteret af MNS-seriens fordelingskabinetter produceret af ABB Schweiz.

(1) Driftskarakteristika for GCS-kabinettet

GCS-kabinettet er en af de mest almindelige produktserier af lade-type switchgear. Det bruger 8MF åben sektion stål som det primære ramme for kabinet, med sideplader, der har trådehuller med en modulus på 20mm/100mm og en indre diameter på 9.2mm [3]. De forskellige funktionelle rum er uafhængige og adskilt, primært inkluderer ladedel rum, kabelrum og busbar-rum. Kabelrummet er arrangeret med uafhængig adskillelse, hvilket gør, at kabler kan komme ind og ud bekvemt fra toppen eller bunden. Hver GCS feeder-kabinet kan rumme 11 fuld-enheds lade eller 22 halv-enhedslade, hvilket forbedrer fleksibiliteten af lade kombinationer. Desuden er der installeret en mekanisk låsesammenhængsenhed i ladedelen, der letter afbrydelsen og lukningen af output-laden.

(2) Driftskarakteristika for MNS-kabinettet

Denne type switchgear er også en form for lavspændings trækbar komplet switchgear. Det anvender en skjold lavet af buede stålplader, der deler det interne rum i tre grundlæggende rum: busbar-rum, kabelrum og enhedsrum (for lade). Da busbar-rummet er placeret bagved, kan det også konfigureres som en dobbeltsided kabinet. Busbar-stilen, der anvendes, er lignende GCS-typen. Ladehøjden er 200mm, og det er udstyret med en mekanisk låsesammenhængsenhed.

2 Grundlæggende principper for valg af lav- og højspændings fordelingskabinetter

I valgprocessen for fordelingskabinetter, er det primære krav at sikre, at de valgte lav- og højspændingskabinetter opfylder projektets brugsbehov og garanterer pålidelighed og stabilitet af udstyrsoperation. Samtidig skal andre relaterede ydeevneaspekter af produktet, som operationens enkelthed, analyseres for at vælge udstyr, der er relativt nemt at operere, hvilket forbedrer driftsnøjagtighed. Desuden er det vigtigt at analysere projektets omkostningskrav, fastlægge præcis projektbudget, rimeligt kontrollere konstruktionsomkostninger under implementering, fuldt ud udnytte råmaterialer og ressourcer, og opnå effektiv omkostningskontrol.

2.1 Pålidelighedsprincip

Når man vælger typen af højspændings fordelingskabinet, baseret på den faktiske drift af distributionsrummet, er det grundlæggende mål at sikre produktets sikkerhed og pålidelighed. Der skal gives en omfattende overvejelse til den faktiske driftsforhold for højspændingskabinet for at vælge produkter med højere pålidelighed.

2.2 Enkelthedsprincip

I øjeblikket bruger de fleste højspændings fordelingskabinetter traditionelle beskyttelsesenheder. På grund af høj kompleksitet af sådanne udstyr, er sandsynligheden for fejl også relativt høj, hvilket stiller betydelige udfordringer for senere drift og vedligeholdelse. Derfor, i valgprocessen, baseret på den fastsatte projektilinvesteringsforhold og specifikke konfigurationskrav for udstyr, og i overensstemmelse med de grundlæggende krav til strømforsyningens pålidelighed, bør produkter vælges, der sikrer, at de trækbare komponenter i vognkabinet kan direkte installeres på vognen og opfylde principperne om let vedligeholdelse og let udskiftning.

3 Optimalt valg af lav- og højspændings fordelingskabinetter i distributionsrum

3.1 Optimalt valg af højspændings fordelingskabinetter

(1) Sikring af drifts pålidelighed for højspændingskabinetter

Når man vælger højspændings fordelingskabinetter, skal undersøgelser foretages af de specifikke forhold for strømforsyningsudstyr og konstruktionsprojektinvestering. Kravene for strømforsyningens pålidelighed skal analyseres, før der gøres et omfattende valg. For at sikre strømforsyningens pålidelighed, skal de trækbare samlede komponenter i vognen være fuldt ud trækbare på vognen og tillade enkle operationer og udskiftning, hvilket gør vedligeholdelse af højspændingskabinettet bekvemt og hurtig. Men når man bruger vognkabinetter, er kravene til byggekvalitet, især gulvet jævnhed, højere. For at gøre det nemmere for vognen at bevæge sig ind og ud af switchgear, skal topfladen af skinnerne inde i kabinet være jævn med gulvet uden for kabinet. Gummiplader kan bruges under justering for at reducere kabinetvibrationfrekvens og forbedre driftsstabiliteten af switchgear.

(2) Praktisk drift af udstyr

På den kinesiske højspændings fordelingskabinetter marked, udgør importerede kabinetter ca. 50% af markedsandelen, sammenlignelig med indenlandske produkter. Set fra synsvinklen driftsstabilitet og andre relaterede forhold, har disse to typer kabinetter hver deres fordele og ulemper. I praktisk anvendelse, skal valget gøres fornuftigt i henhold til den faktiske situation.

Selvom indenlandske højspændingskabinetter har fordele som moderat pris, høj pålidelighed og omfattende efterforsalgservice, har deres størrelse ofte stor, kræver betydelig installationsplads. Når installationspladsen i distributionsrummet er begrænset, skal importerede højspændingskabinetter vælges. I forhold til indenlandske udstyr, har importerede højspændingskabinetter ikke kun en fornuftig komponentlayout, lille størrelse og høj pålidelighed, men også en relativt bred anvendelsesområde. Men deres pris er betydeligt højere end indenlandske udstyr, og efterforsalg understøttelse kan ikke være lige responsiv. Under optimering valgprocessen, er det nødvendigt at foretage en omfattende afvejning på baggrund af disse fordele og ulemper.

(3) Enkel drift og vedligeholdelse

Lav vedligeholdelseskrav og forenklet vedligeholdelse er vigtige fremtidige udviklingsretninger for fordelingskabinetter. I øjeblikket bruger de fleste højspændings fordelingskabinetter i Kina traditionel elektrisk kontrol og beskyttelsesrelay-teknologi. Denne teknologi øger ikke blot sandsynligheden for fejl, men øger også kompleksiteten af udstyret, hvilket fører til øget vedligeholdelsesarbejde under senere brug. Baseret på dette, bør fordelingskabinetter udstyret med avancerede intelligente beskyttelsesenheder vælges for at reducere vedligeholdelsesarbejde og spare arbejdskraftomkostninger. Set fra et økonomisk perspektiv, er intelligente højspændings fordelingskabinetter et godt valg under valgprocessen.

3.2 Optimalt valg af lavspændings fordelingskabinetter

(1) Rationelt fastlæggelse af tekniske parametre for lavspændingskabinetter

Inden valg af model for lavspændings fordelingskabinettet, skal dets tekniske parametre fastlægges, og valget skal foretages i overensstemmelse hermed. På denne basis, skal den nominelle spænding, den nominelle strøm, den nominelle frekvens, installationsplads og andre parametre for lavspændingskabinettet klargøres. Parametre som den strøm, kabinettet skal modstå under strømforsyningstoppe, og peakstrømmen for hovedbusbar, skal analyseres. Desuden skal funktionsenhedstypen, maksimal nominel strøm og kabinetbeskyttelsesklasse (IP kode) for fordelingskabinettet bekræftes.

(2) Optimering af funktionskrav for komponenter i lavspændingskabinetter

Under optimalt valgprocessen for lavspændings fordelingskabinetter, skal der foretages en analyse af komponentkrav, hovedsagelig inkluderer installationsmetode, funktionsmoduler for kabinet, installationsenkelhed, driftsomgivelses temperatur og kabinetdimensioner. Samtidig skal der lægges mærke til valg af brydere, der sikrer, at hovedbryder har funktioner som hukommelse, jordfejlbeskyttelse, alarm, fejlindikator og tretrinbeskyttelse (LSI). Det skal også understøtte forskellige niveauer af låsesammenhængsoperationer som zoneselective låsesammenhæng, og stræbe efter at opnå modularisering af forskellige funktionskomponenter.

3.3 Optimalt valg af beskyttelseskompontenter i fordelingskabinetter

Et passende fordelingskabinet skal kunne tilpasse sig forskellige brugsmiljøer og have korrespondende funktionsbeskyttelsesevner. Typisk anvender lav- og højspændings fordelingskabinetter fuses eller brydere som beskyttelseskompontenter. Når strømmen overstiger en sat værdi, smelter fuse-linket på grund af opvarmning, eller bryderen springer, hvilket afbryder kredsløbet og beskytter fordelingssystemet. Beskyttelseskompontenter kan optimalt vælges fra forskellige perspektiver.

(1) Omkostningsperspektiv

Fra perspektivet af komponentomkostninger, er markedsprisen for fuses lav, mens markedsprisen for Molded Case Circuit Breakers (MCCBs) eller Miniature Circuit Breakers (MCBs) kan være flere gange til ti gange højere end fuses. Hvis det samlede projektbudget er lavt, kan fuses vælges som beskyttelseskompontent.

(2) Vedligeholdelsesbevægelighedsperspektiv

Når en kortslutningsfejl finder sted og forårsager en trip, kan kontakterne på en MCB/MCCB lide skade. Over tid kan dette føre til, at bryderen ikke længere fungerer korrekt. Derfor, efter en kortslutningsfejl trip i en fuse, skal fuse-linket hurtigt erstattes for at sikre, at beskyttelsesfunktionen genoprettes. Efter en kortslutnings trip af en MCB/MCCB, anbefales det, at der foretages en inspektion, og erstatning kan være nødvendig, hvis skade er påvist.

(3) Perspektiv for kredsløbsbeskyttelseskrav

Fordi fuses har relativt lav sensitivitet over for linjeoverbelastning, bruges de normalt kun til kortslutningsbeskyttelse, undtagen i almindelige belysningskredsløb. I modsætning hertil har MCBs/MCCBs høj sensitivitet over for overbelastning og overstrøm. Når man beskytter kredsløb som varmeløkker, stikkontakter og styringskredsløb, skal MCBs/MCCBs anvendes som beskyttelseskompontenter.

4 Konklusion

Med den stigende efterspørgsel på elektrisk energi i boligproduktion og dagligliv, er økonomi og stabilitet af strømforsyningen blevet vigtige mål for optimering af fordelingssystemer. Fordelingskabinetterne i distributionsrummet repræsenterer den sidste led, der leverer strøm til slutbrugere, og de anvendes i store mængder. For at sikre, at strømbehovene for produktion og dagligliv bliver opfyldt, samtidig med at opnå økonomiske fordele i konstruktionen af distributionsrumskabinetter, skal valgplanen for fordelingskabinetter optimeres både fra et teknisk og økonomisk perspektiv, der sikrer, at både teknisk pålidelighed og økonomi er opfyldt samtidigt.