Jakeluasemien korkean ja matalan jännitteen jakelupöytäkaappien optimiva valinta

Yhteenveto: Tässä artikkelissa tarkastellaan jakamistilassa olevien korkean- ja matalajännitejakoasemien päätyyppejä ja niiden ominaisuuksia. Artikkelissa keskustellaan näiden asemien valitsemisen perusperiaatteista teknisen luotettavuuden, asennuksen helpottamisen ja taloudellisuuden näkökulmasta. Korkean- ja matalajännitejakoasemien valitsemisen optimointitoimenpiteitä analysoimalla voidaan parantaa niiden teknistä ja taloudellista suorituskykyä.

Avainsanat: Jakohuone; Korkean- ja matalajännitejakoasemat; Optimointi; Konfigurointi

0 Johdanto

Taloudellisen kehityksen jatkuvan nousun myötä sähköenergia on tullut yhdeksi olennaiseksi energialähteeksi nykyisessä tuotannossa ja arjessa. Varmistaakseen normaalin tuotannon ja arkipäivän toiminnan, sähköntarjonnan kaikki osatekijät on hallinnoitava järkevästi, jotta verkon sähköntarjontan vakaus ja luotettavuus voidaan parantaa. Jakohuoneen jakoasemat edustavat sähköenergian loppukäyttäjille toimittamisen viimeistä linkkiä. Korkean- ja matalajännitejakoasemien vakauden ja taloudellisuuden varmistaminen sekä niiden optimaalinen valinta ovat tärkeitä toimenpiteitä, jotka takavat sähköverkon turvallisuuden ja vakaan toiminnan.

1 Jakohuoneen korkean- ja matalajännitejakoasemien päätyypit ja -ominaisuudet

Ennen jakoasemien valitsemisen optimointia on tärkeää ymmärtää niiden päätyypit, jotta voidaan tarjota konkreettinen perusta valintaan.

1.1 Korkeajännitejakoasemat

Korkeajännitejakoasemat eivät ole yksittäisiä yksikköjä sähköjärjestelmässä. Ne koostuvat useista keskenään yhteydessä olevista komponenteista, kuten ohjauslaitteista, korkeajännitekytkimestä, valvonta- ja signaalinvälityslaitteista sekä suojauslaitteista, muodostaen monitoimisen kompleksisen järjestelmän.

Vuosikymmenen 1980-luvulta lähtien Kiinassa on tehty teknisiä uudistuksia korkeajännitejakoasemoihin. Kehitystyön ja soveltamiskokemuksen kertyessä monia uusia tekniikoita on otettu käyttöön niiden kehityksessä, mikä on johtanut useisiin teknologisesti edistyneisiin tuotteisiin, kuten KYN28-asemaan ja XGN15-12-asemaan.

(1) KYN28-aseman toiminnalliset ominaisuudet

Tämä korkeajänniteasema rakenteeltaan koostuu kahdesta pääosastosta: vaunu (vetävä osa) ja asemarunko. Asemarunko koostuu pääasiassa painetusta metallista väliin, ja se on jaettu neljään riippumattomaan huoneeseen: kabeleihin, vaunuun, busbar-huoneeseen ja mittarihuoneeseen. Vaunut on ryhmitelty tyypeittäin, kuten katkaisinvaunut, mitattavat vaunut ja PT-vaunut. Pääsähkökomponentit sisältävät pääasiassa tyhjiökatkaisimet, korkeajännitefusit, kuparin busbarit, eristyvät komponentit ja korkeajännitereaktorit. Toissijaiset sähkökomponentit sisältävät pääasiassa ilmakatkaisimet, napit, mittarit, laajennetut suojauslaitteet ja signaalivalot. Keskitetty vetävä vaunu mahdollistaa sen vetämisen ja poistamisen, luoden turvallisen katkaisupisteen korkeajänniteaseman pääjärjestelmälle ja muulle järjestelmälle.

(2) XGN15-12-aseman toiminnalliset ominaisuudet

XGN15-12 on uusi korkeajännitteen täydellinen kytkinmalli, joka on kehitetty kansallisten standardien pohjalta 35kV:n vaihtovirtajohdonmetalliseuraavalle kytkimelle. Se ei ainoastaan ole pieni (vain 60 prosenttia tavallisen kytkimen tilavuudesta), mutta myös sen katkaisin on luotettava, sen suorituskyky on erinomainen, ja sillä on pakollinen lukitusominaisuus. Sitä voidaan käyttää sovelluksissa, joissa nimellisjännite on 3.5kV–12kV ja nimellisvirta 630A–3150A, saavuttaen IP2X-suojaluokan. Käyttäjät voivat valita joko kevyt- tai sähkömekaanisen toimintamekanismin.

1.2 Matalajännitejakoasemat

Matalajännitejakoasemien tuotesarjoissa on pääasiassa kaksi kategoriaa: tuotteet, jotka on kehitetty vastaamaan kansainvälisiä teknologioita ja jotka ovat hyväksytty kansainvälisillä laatutodistuksilla, sekä ulkomaiset tuotteet. Niistä kansainvälisille teknologioille perustuvat sarjasuunnitelmat sisältävät pääasiassa GCK-matalajännitekytkimet, GCS-matalajännitekytkimet ja GGD-matalajännitevaihtovirtakytkimet. Ulkomaiset tuotteet edustavat pääasiassa ABB Sveitsin MNS-sarjan jakoasemia.

(1) GCS-aseman toiminnalliset ominaisuudet

GCS-asema on yleisin tuotesarja vetävien kytkimien joukossa. Se käyttää 8MF-avointa profiilia aseman rungon pääkehyksenä, jonka sivuseinillä on 20 mm/100 mm moduulin, sisäisen halkaisijan 9.2 mm säädettäviä ruuvireppejä [3]. Eri toiminnalliset huoneet ovat itsenäisiä ja eroteltuja, sisältäen pääasiassa vetävän yksikön huoneen, kabeleihin ja busbar-huoneen. Kabeleihin on suunniteltu itsenäinen eroitus, mikä mahdollistaa kabeleiden helpon kuljetuksen huoneen ylä- tai alaosasta. Jokaisessa GCS-pituuskabinetissä voi olla 11 kokonaisyksikköä vetävää tai 22 puolikkaan yksikköä vetävää, mikä lisää vetävien yhdistelmien joustavuutta. Lisäksi vetävään yksikköön on asennettu mekaaninen lukituslaitteisto, joka helpottaa vetävän yksikön irrottamista ja sulautumista.

(2) MNS-aseman toiminnalliset ominaisuudet

Tämä kytkin on myös matalajännitevetävän kompleksisen kytkimen muoto. Se käyttää taivutettua teräslevyn kuorta, joka jakaa sisäisen tilan kolmeen perushuoneeseen: busbar-huoneeseen, kabeleihin ja yksikköhyllyyn (vetävälle). Koska busbar-huone sijaitsee takana, sitä voidaan myös konfiguroida kaksipuolisena kabinetiksi. Busbar-tyyli on samankaltainen kuin GCS-tyyppinen. Yksikkövetävän korkeus on 200 mm, ja se on varustettu mekaanisella lukituslaitteistolla.

2 Perusperiaatteet korkean- ja matalajännitejakoasemien valitsemiseksi

Jakoasemien valitsemisprosessissa ensiarvoisen tärkeää on varmistaa, että valitut korkean- ja matalajänniteasemat täyttävät projektin käyttötarkoituksen ja takaavat laitteiston toiminnan luotettavuuden ja vakaan toiminnan. Samalla on analysoiden harkittava muitakin liittyviä tuotteen ominaisuuksia, kuten toiminnan yksinkertaisuus, valitakseen laitteita, jotka ovat suhteellisen helppoja käyttää, mikä parantaa toiminnan tarkkuutta. Lisäksi on tärkeää analysoida projektin kustannusvaatimuksia, määrittää tarkka budjetti, hallita rakennuskustannuksia toteuttamisvaiheessa tehokkaasti, hyödyntää raaka-aineita ja resursseja täysin, ja saavuttaa tehokas kustannushallinta.

2.1 Luotettavuusperiaate

Korkeajännitejakoaseman valitsemisessa, jakohuoneen todellisen toiminnan perusteella, perusmääräys on varmistaa tuotteen turvallisuus ja luotettavuus. On otettava huomioon korkeajänniteaseman todelliset toimintaolosuhteet, jotta voidaan valita tuotteita, jotka ovat korkeammalla luotettavuustasolla.

2.2 Yksinkertaisuusperiaate

Nykyään useimmat korkeajännitejakoasemat käyttävät perinteisiä suojauslaitteita. Tällaiset laitteet ovat monimutkaisia, mikä lisää epäonnistumisen todennäköisyyttä, mikä aiheuttaa merkittäviä haasteita myöhemmälle toiminnalle ja huolloille. Siksi valitsemisprosessissa, projektiinvestoinnin ja laitteiston tietylle konfigurointivaatimuksen perusteella, ja noudattaen sähköntarjonnan luotettavuuden perusvaatimuksia, tulisi valita tuotteet, jotka varmistavat, että vetävät komponentit vetävien kabinetin voivat asentua suoraan veturille ja täyttävät ylläpidon ja korvaavan yksinkertaisuuden periaatteet.

3 Optimaalinen valinta korkean- ja matalajännitejakoasemille jakohuoneessa

3.1 Korkeajännitejakoasemien optimaalinen valinta

(1) Korkeajänniteasemien toiminnan luotettavuuden varmistaminen

Korkeajännitejakoasemien valinnassa on tutkittava sähköntarjontalaitteiden ja rakennushankkeen investoinnin erityisiä olosuhteita. Sähköntarjonnan luotettavuuden vaatimukset on analysoitava ennen kattavaa valintaa. Varmentaaksemme sähköntarjonnan luotettavuuden, vetävien komponenttien osat pitävät täysin poistettavaksi veturille ja sallivat yksinkertaisen toiminnan ja korvaamisen, mikä helpottaa korkeajänniteaseman nopeaa ja helppoa ylläpitoa. Kun käytetään vetäviä kabinetteja, rakennustyön laatu, erityisesti lattian tasaisuus, on korkeampi. Helpottaa veturin siirtymistä kytkimeen, kabinetin sisäisten rautatiekiskoitten yläpinta pitäisi olla tasainen kabinetin ulkopuolella. Voidaan käyttää kumiin levyjä säätämiseen, vähentää kabinetin värähtelytaajuutta ja parantaa kytkimen toiminnan vakautta.

(2) Laiteoperaation käytännöllisyys

Kiinan korkeajännitejakoasemamarkkinoilla tuodut kabinetit edustavat noin 50 prosentin markkinaosuutta, mikä on vertailukelpoinen kotimaisiin tuotteisiin. Käytännön sovelluksissa valinta on tehtävä järkevästi tilanteen mukaan.

Vaikka kotimaiset korkeajännitekabinetit tarjoavat etuja, kuten kohtuullinen hinta, korkea luotettavuus ja laaja palvelu, niiden tilavuus on usein suuri, mikä vaatii huomattavan asennustilan. Kun jakohuoneen asennustila on rajallinen, on valittava tuodut korkeajännitekabinetit. Suhteessa tuodut korkeajännitekabinetit eivät ainoastaan tarjoa järkevää komponenttilajittelua, pieniä mittoja ja korkeaa luotettavuutta, vaan niillä on myös suhteellisen laaja sovellusalue. Kuitenkin niiden hinta on huomattavasti korkeampi kuin kotimaisilla laitteilla, ja asiakaspalvelu ei ehkä ole yhtä reaktiivista. Optimaalisen valinnan prosessissa on tehtävä kattava tasa-arvovalinta näiden etujen ja haittojen välillä.

(3) Yksinkertainen toiminta ja ylläpito

Alhaiset ylläpitovaatimukset ja yksinkertaistettu ylläpito ovat tärkeitä tulevaisuuden kehityssuuntia jakoasemille. Nykyään Kiinassa useimmat korkeajännitejakoasemat käyttävät perinteistä sähköhallintaa ja suojausrelauteknologiaa. Tämä teknologia ei ainoastaan lisää epäonnistumisen todennäköisyyttä, mutta myös lisää laitteiston monimutkaisuutta, mikä johtaa lisääntyneeseen ylläpitoon käytettävän työmäärän lisääntymiseen. Tämän perusteella on valittava jakoasemat, jotka on varustettu edistyneillä älykkäillä suojauslaitteilla, vähentääksesi ylläpitotyömäärää ja säästääksesi työvoimakustannuksia. Taloudellisesta näkökulmasta älykkäät korkeajännitejakoasemat ovat hyvä valinta valintaprosessissa.

3.2 Matalajännitejakoasemien optimaalinen valinta

(1) Matalajännitekabinetin teknisten parametrien järkevä määrittäminen

Ennen matalajännitejakoaseman mallin valintaa, sen tekniset parametrit on määritettävä, ja valinta on tehtävä näiden ennakkoparametrien perusteella. Tässä pohjana on selvitettävä matalajännitekabinetin nimellisjännite, nimellisvirta, nimellisfrekvenssi, asennustila ja muut parametrit. Parametreja, kuten kabinetin sietämän virta huippusuorituksen aikana ja pääbusbarin huippuvirta, on analysoitava. Lisäksi on vahvistettava jakoaseman toiminnallisten yksiköiden tyyppi, maksiminiimellinen virta ja kabinetin suojaluokka (IP-koodi).

(2) Matalajännitekabinetin komponenttien toiminnallisten vaatimusten optimointi

Matalajännitejakoaseman optimaalisen valinnan prosessissa on analysoitava komponenttivaatimukset, pääasiassa sisältäen asennustavan, kabinetin toiminnalliset moduulit, asennuksen yksinkertaisuuden, toiminnan lämpötilaympäristön ja kabinetin mitat. Samalla on kiinnitettävä huomiota katkaisimien valintaan, varmistetaan, että päättykäyttömuisti, maasuojavalvonta, hälytys, virhetiedotus ja kolmen vaiheen suoja (LSI) ovat toiminnassa. Sen pitäisi myös tukea eri tason lukitusoperaatioita, kuten zonavalintalukitus, pyrkimässä eri toiminnallisten lisävarusteiden modulaarisuuteen.

3.3 Jakoasemien suojauskomponenttien optimaalinen valinta

Sopiva jakoasema on pystyttävä sopeutumaan eri käyttöympäristöihin ja omistamaan vastaavat toiminnalliset suojauskyvyt. Yleensä korkean- ja matalajännitejakoasemat käyttävät fyuusia tai katkaisimia suojauskomponenttina. Kun virta ylittää asetetun arvon, fysiikan säännöstä johtuen fuusin linkki sulaa, tai katkaisija avautuu, mikä katkaisee sähköpiirin ja suojelee jakojärjestelmää. Suojauskomponentteja voidaan valita eri näkökulmista.

(1) Kustannuspohjainen näkökulma

Komponenttien kustannuspohjalta fyuusien markkinahinta on alhainen, kun taas muovikuoretun katkaisimen (MCCB) tai pikku katkaisimen (MCB) markkinahinta voi olla useita kertoja tai jopa kymmeniä kertoja korkeampi kuin fyuusien. Jos yleisen projektin budjetti on alhainen, fyuusia voidaan valita suojauskomponenttina.

(2) Huoltoa helpottava näkökulma

Jos lyhytkierroksen syytä tapahtuu ja aiheuttaa katkaisun, MCB/MCCB:n yhteydet voivat kärsiä vahingoista. Pitkäaikaisesti tämä voi johtaa katkaisimen toiminnan epäonnistumiseen. Siksi, kun fyuusissa tapahtuu lyhytkierroksen katkaisu, fyuusin linkki on vaihdettava välittömästi, jotta suojaustoiminto palautetaan. MCB/MCCB:n lyhytkierroksesta johtuvaan katkaisuun jälkeen suositellaan tarkastusta, ja jos vahingot havaitaan, ne on vaihdettava.

(3) Piirien suojausvaatimukset näkökulmasta

Koska fyuusit ovat suhteellisen epäherkkiä sähköpiirin ylikuormitukselle, niitä käytetään yleensä vain lyhytkierroksen suojaamiseen, paitsi yleisissä valaistuspiireissä. Toisaalta MCB/MCCB:t ovat herkkiä ylikuormitukselle ja ylipäätään ylikuormitukselle. Lämmityssilmukoissa, pistokesteissä ja ohjauspiireissä suojauskomponenttina on käytettävä MCB/MCCB:t.

4 Johtopäätös

Kun sähköenergian tarve kasvaa asuntojen tuotannossa ja arjessa, sähköntarjonnan taloudellisuus ja vakaus ovat tärkeitä tavoitteita jakojärjestelmän optimoinnissa. Jakohuoneen jakoasemat edustavat sähköenergian loppukäyttäjille toimittamisen viimeistä linkkiä, ja niitä käytetään suuresti. Varmistaaksemme, että tuotannon ja arkipäivän sähkötarpeet täyttyvät ja saavutetaan taloudellisia hyötyjä jakoasemien rakentamisessa, jakoasemien valintaratkaisun on optimoitava teknisestä ja taloudellisesta näkökulmasta, jotta molemmat tekninen luotettavuus ja taloudellisuus täyttyvät samanaikaisesti.