Optimización de la Selección de Armarios de Distribución de Alta y Baja Tensión en Salas de Distribución
Resumen: Basado en el análisis de los principales tipos y características de los armarios de distribución de alta y baja tensión en las salas de distribución, este artículo discute los principios básicos para la selección de estos armarios. Desde las perspectivas de la confiabilidad técnica, la facilidad de instalación y la economía, se analizan las medidas de optimización para la selección de armarios de distribución de alta y baja tensión, lo que juega un cierto papel en la mejora de su rendimiento técnico y económico.
Palabras clave: Sala de Distribución; Armarios de Distribución de Alta y Baja Tensión; Optimización; Configuración
0 Introducción
Con el continuo aumento de los niveles de desarrollo económico, la energía eléctrica se ha convertido en una de las fuentes de energía esenciales para la producción actual y la vida diaria. Para garantizar la producción normal y las actividades cotidianas, cada aspecto del suministro de energía debe ser controlado de manera razonable para mejorar la estabilidad y confiabilidad del suministro de energía de la red. Los armarios de distribución en la sala de distribución representan el último eslabón en la entrega de energía eléctrica a los usuarios finales. Asegurar la estabilidad y economía de estos armarios de distribución de alta y baja tensión, y lograr su selección óptima, son medidas cruciales para garantizar la seguridad y estabilidad de la red eléctrica.
1 Principales Tipos y Características de los Armarios de Distribución de Alta y Baja Tensión en las Salas de Distribución
Antes de optimizar la selección de los armarios de distribución, es necesario comprender sus principales tipos para proporcionar una base concreta para la selección.
1.1 Armarios de Distribución de Alta Tensión
Los armarios de distribución de alta tensión no existen como unidades individuales dentro del sistema de energía. Principalmente consisten en varios componentes interconectados, incluyendo equipos de control, interruptores de alta tensión, equipos de monitoreo, dispositivos de transmisión de señales y equipos de protección, formando un sistema multifuncional complejo.
Desde la década de 1980, se han llevado a cabo reformas técnicas para los armarios de distribución de alta tensión en China. Con la acumulación de tecnología de I+D y experiencia en aplicaciones, se han aplicado numerosas nuevas tecnologías en su desarrollo, dando lugar a productos tecnológicamente avanzados como el gabinete KYN28 y el gabinete XGN15-12.
(1) Características Operativas del Gabinete KYN28
Este tipo de armario de alta tensión consta estructuralmente de dos partes principales: el carrito (parte extraíble) y el cuerpo del gabinete. El cuerpo del gabinete está principalmente ensamblado a partir de particiones metálicas estampadas, dividido en cuatro compartimentos independientes: el compartimento de cables, el compartimento del carrito, el compartimento de barras colectoras y el compartimento de instrumentos. Los carritos se categorizan en tipos como carritos de circuito interruptor, carritos de medición y carritos de PT. Los componentes eléctricos principales incluyen interruptores de circuito de vacío, fusibles de alta tensión, barras colectoras de cobre, componentes aislantes y reactancias de alta tensión. Los componentes eléctricos secundarios incluyen principalmente interruptores de circuito de aire, botones, medidores, dispositivos de protección integral y luces de señal. La utilización de un carrito extraíble centralizado permite que se pueda sacar y meter, creando un punto de desconexión seguro entre el sistema principal y otros sistemas del armario de alta tensión.
(2) Características Operativas del Gabinete XGN15-12
El XGN15-12 es un nuevo tipo de producto de interruptor completo de alta tensión desarrollado basado en los estándares nacionales para interruptores metálicos cerrados de 35kV AC. No solo tiene un tamaño pequeño (solo 60% del volumen de los interruptores comunes), sino que también cuenta con una alta confiabilidad del interruptor, un excelente rendimiento y una función de bloqueo forzado. Puede usarse en aplicaciones con voltajes nominales de 3.5kV a 12kV y corrientes nominales de 630A a 3150A, logrando una clase de protección IP2X. Los usuarios pueden elegir entre mecanismos de operación de resorte o electromagnéticos.
1.2 Armarios de Distribución de Baja Tensión
En la serie de productos de armarios de distribución de baja tensión, hay principalmente dos categorías: productos desarrollados basados en tecnologías internacionales relevantes que han pasado la certificación de calidad internacional, y productos extranjeros. Entre ellos, los productos de serie desarrollados basados en la tecnología internacional incluyen principalmente el cuadro de baja tensión GCK, el cuadro de baja tensión GCS y el tablero de baja tensión GGD. Los productos extranjeros están principalmente representados por la serie de armarios de distribución MNS producidos por ABB Suiza.
(1) Características Operativas del Gabinete GCS
El gabinete GCS es una de las series de productos más comunes de interruptores de cajón. Utiliza acero de sección abierta 8MF como el marco principal del cuerpo del gabinete, con placas laterales que tienen orificios roscados con un módulo de 20mm/100mm y un diámetro interno de 9.2mm [3]. Los diversos compartimentos funcionales son independientes y separados, incluyendo principalmente el compartimento de la unidad de cajón, el compartimento de cables y el compartimento de barras colectoras. El compartimento de cables está dispuesto con separación independiente, permitiendo que los cables entren y salgan fácilmente desde la parte superior o inferior. Cada gabinete de alimentación GCS puede alojar 11 cajones de unidad completa o 22 cajones de media unidad, mejorando la flexibilidad de las combinaciones de cajones. Además, se instala un dispositivo de interbloqueo mecánico dentro de la unidad de cajón para facilitar la desconexión y cierre del cajón de salida.
(2) Características Operativas del Gabinete MNS
Este tipo de interruptor es también una forma de interruptor de cajón extraíble de baja tensión. Emplea una carcasa hecha de láminas de acero dobladas, dividiendo el espacio interno en tres compartimentos básicos: el compartimento de barras colectoras, el compartimento de cables y el compartimento de unidad (para cajones). Dado que el compartimento de barras colectoras está ubicado en la parte trasera, también puede configurarse como un gabinete de doble cara. El estilo de barras colectoras utilizado es similar al tipo GCS. La altura del cajón de unidad es de 200mm y está equipado con un dispositivo de interbloqueo mecánico.
2 Principios Básicos para la Selección de Armarios de Distribución de Alta y Baja Tensión
En el proceso de selección de armarios de distribución, el requisito principal es asegurar que los armarios de alta y baja tensión seleccionados cumplan con las necesidades de uso del proyecto y garanticen la confiabilidad y estabilidad del funcionamiento del equipo. Simultáneamente, deben analizarse otros aspectos de rendimiento relacionados del producto, como la simplicidad de operación, para seleccionar equipos relativamente fáciles de operar, mejorando así la precisión operativa. Además, es esencial analizar los requisitos de costos del proyecto, determinar el presupuesto del proyecto con precisión, controlar razonablemente los costos de construcción durante la implementación, aprovechar al máximo las materias primas y recursos, y lograr un control de costos efectivo.
2.1 Principio de Confiabilidad
Al seleccionar el tipo de armario de distribución de alta tensión, basándose en la operación real de la sala de distribución, el objetivo fundamental es garantizar la seguridad y confiabilidad del producto. Se debe considerar de manera integral las condiciones de operación reales del armario de alta tensión para seleccionar productos con mayor confiabilidad.
2.2 Principio de Simplicidad
Actualmente, la mayoría de los armarios de distribución de alta tensión utilizan dispositivos de protección tradicionales. Debido a la alta complejidad de este equipo, la probabilidad de fallo también es relativamente alta, lo que plantea desafíos significativos para la operación y mantenimiento posteriores. Por lo tanto, durante el proceso de selección, basándose en la situación de inversión del proyecto determinada y los requisitos específicos de configuración del equipo, y siguiendo los requisitos básicos de confiabilidad del suministro de energía, se deben elegir productos que aseguren que los componentes extraíbles en el gabinete de carrito puedan instalarse directamente en el carrito y satisfagan los principios de mantenimiento conveniente y fácil reemplazo.
3 Selección Óptima de Armarios de Distribución de Alta y Baja Tensión en las Salas de Distribución
3.1 Selección Óptima de Armarios de Distribución de Alta Tensión
(1) Garantizar la Confiabilidad Operativa de los Armarios de Alta Tensión
Al seleccionar armarios de distribución de alta tensión, se deben realizar investigaciones sobre las condiciones específicas del equipo de suministro de energía y la inversión del proyecto de construcción. Se deben analizar los requisitos de confiabilidad del suministro de energía antes de hacer una selección integral. Para garantizar la confiabilidad del suministro de energía, los componentes de montaje extraíbles en el carrito deben ser completamente extraíbles al carrito y permitir una operación y reemplazo sencillos, facilitando un mantenimiento conveniente y rápido del armario de alta tensión. Sin embargo, al usar gabinetes de carrito, los requisitos de calidad de la construcción civil, especialmente la nivelación del piso, son más altos. Para facilitar el movimiento del carrito hacia adentro y hacia afuera del interruptor, la superficie superior de las vías dentro del gabinete debe estar alineada con el piso fuera del gabinete. Durante el ajuste, se pueden colocar almohadillas de goma para reducir la frecuencia de vibración del gabinete y mejorar la estabilidad operativa del interruptor.
(2) Práctica de la Operación del Equipo
En el mercado chino de armarios de distribución de alta tensión, los gabinetes importados representan aproximadamente el 50% de la cuota de mercado, comparable a los productos nacionales. Juzgando por la estabilidad operativa y otras condiciones relacionadas, estos dos tipos de gabinetes tienen sus respectivas ventajas y desventajas. En la aplicación práctica, la selección debe hacerse de manera razonable según la situación real.
Aunque los armarios de alta tensión nacionales tienen ventajas como un precio moderado, alta confiabilidad y servicio postventa integral, su volumen es generalmente grande, requiriendo un espacio de instalación sustancial. Cuando el espacio de instalación en la sala de distribución es limitado, se deben seleccionar armarios de alta tensión importados. Relativamente, los armarios de alta tensión importados no solo tienen un diseño de componentes razonable, un tamaño pequeño y alta confiabilidad, sino que también tienen un rango de aplicaciones relativamente amplio. Sin embargo, su precio es significativamente más alto que el de los equipos nacionales, y el soporte postventa puede no ser tan receptivo. Durante el proceso de selección óptima, es necesario un equilibrio integral basado en estas fortalezas y debilidades.
(3) Operación y Mantenimiento Sencillos
Los bajos requisitos de mantenimiento y el mantenimiento simplificado son direcciones importantes de desarrollo futuro para los armarios de distribución. Actualmente, la mayoría de los armarios de distribución de alta tensión en China utilizan tecnología de control eléctrico y relés de protección tradicionales. Esta tecnología no solo aumenta la probabilidad de fallos, sino que también añade complejidad al equipo, lo que resulta en un aumento del trabajo de mantenimiento durante el uso posterior. Basándose en esto, se deben seleccionar armarios de distribución equipados con dispositivos de protección inteligentes avanzados para reducir la carga de mantenimiento y ahorrar costos de mano de obra. Desde una perspectiva económica, los armarios de distribución de alta tensión inteligentes son una buena opción durante el proceso de selección.
3.2 Selección Óptima de Armarios de Distribución de Baja Tensión
(1) Determinación Razonable de Parámetros Técnicos de los Armarios de Baja Tensión
Antes de seleccionar el modelo del armario de distribución de baja tensión, se deben determinar sus parámetros técnicos, y la selección debe realizarse de acuerdo con estos parámetros predeterminados. Sobre esta base, se deben aclarar el voltaje nominal, la corriente nominal, la frecuencia nominal, el espacio de instalación y otros parámetros del armario de baja tensión. Se deben analizar parámetros como la corriente soportada que el armario debe resistir durante los picos de suministro de energía y la corriente pico de la barra colectora principal. Además, se necesita confirmar el tipo de unidad funcional, la corriente nominal máxima y la clasificación de protección de la carcasa (código IP) del armario de distribución.
(2) Optimización de Requisitos Funcionales de Componentes en Armarios de Baja Tensión
Durante el proceso de selección óptima de armarios de distribución de baja tensión, se debe realizar un análisis de los requisitos de componentes, principalmente incluyendo el método de instalación, los módulos funcionales del gabinete, la simplicidad de instalación, la temperatura ambiental de operación y las dimensiones del gabinete. Simultáneamente, se debe prestar atención a la selección de interruptores, asegurando que el interruptor principal tenga funciones como memoria, protección contra fallas a tierra, alarma, indicación de fallas y protección en tres etapas (LSI). También debe admitir diferentes niveles de operaciones de interbloqueo, como el interbloqueo selectivo por zonas, esforzándose por lograr la modularización de diversos accesorios funcionales.
3.3 Selección Óptima de Componentes de Protección en Armarios de Distribución
Un armario de distribución adecuado debe poder adaptarse a diferentes entornos de uso y poseer capacidades de protección funcional correspondientes. Generalmente, los armarios de distribución de alta y baja tensión utilizan fusibles o interruptores como componentes de protección. Cuando la corriente supera un valor establecido, el fusible se derrite debido al calentamiento, o el interruptor se dispara, desconectando así el circuito y protegiendo el sistema de distribución. Los componentes de protección pueden seleccionarse de manera óptima desde diferentes perspectivas.
(1) Perspectiva de Costos
Desde la perspectiva del costo de los componentes, el precio de mercado de los fusibles es bajo, mientras que el precio de mercado de los Interruptores de Casco Moldeado (MCCBs) o Mini Interruptores de Circuito (MCBs) puede ser varias veces a decenas de veces más alto que el de los fusibles. Si el presupuesto general del proyecto es bajo, se pueden elegir fusibles como componentes de protección.
(2) Perspectiva de Facilidad de Mantenimiento
Cuando ocurre un fallo de cortocircuito y provoca un disparo, los contactos de un MCB/MCCB pueden sufrir daños. Con el tiempo, esto puede llevar a que el interruptor no funcione correctamente. Por lo tanto, después de un disparo de cortocircuito en un fusible, se debe reemplazar rápidamente el fusible para asegurar que se restaure la función de protección. Después de un disparo de cortocircuito de un MCB/MCCB, se recomienda una inspección, y puede ser necesario un reemplazo si está dañado.
(3) Perspectiva de Requisitos de Protección del Circuito
Dado que los fusibles tienen una sensibilidad relativamente baja a las sobrecargas de línea, generalmente se utilizan solo para la protección de cortocircuitos, excepto en circuitos de iluminación comunes. En contraste, los MCBs/MCCBs tienen una alta sensibilidad a las sobrecargas y sobrecorrientes. Al proteger circuitos como bucles de calefacción, tomas de corriente y circuitos de control, se deben utilizar MCBs/MCCBs como componentes de protección.
4 Conclusión
Con el creciente demanda de energía eléctrica en la producción y la vida diaria, la economía y estabilidad del suministro de energía se han convertido en objetivos importantes para la optimización de los sistemas de distribución. Los armarios de distribución en la sala de distribución representan el último eslabón en la entrega de energía a los usuarios finales y se utilizan en grandes cantidades. Para garantizar que se satisfagan las demandas de electricidad de la producción y la vida diaria, mientras se logran beneficios económicos en la construcción de armarios de distribución, el esquema de selección de armarios de distribución debe optimizarse desde perspectivas técnicas y económicas, asegurando que se satisfagan simultáneamente la confiabilidad técnica y la economía.
