Optimal Selection of High and Low Voltage Distribution Cabinets in Distribution Rooms Sélection optimale des armoires de distribution haute et basse tension dans les salles de distribution
Résumé : Sur la base de l'analyse des principaux types et caractéristiques des armoires de distribution haute et basse tension dans les salles de distribution, cet article discute des principes fondamentaux pour le choix de ces armoires. Du point de vue de la fiabilité technique, de la facilité d'installation et de l'économie, les mesures d'optimisation pour le choix des armoires de distribution haute et basse tension sont analysées, ce qui joue un certain rôle dans l'amélioration de leurs performances techniques et économiques.
Mots-clés : Salle de distribution ; Armoires de distribution haute et basse tension ; Optimisation ; Configuration
0 Introduction
Avec la montée continue des niveaux de développement économique, l'énergie électrique est devenue l'une des sources d'énergie essentielles pour la production actuelle et la vie quotidienne. Pour assurer une production normale et des activités quotidiennes, chaque aspect de l'alimentation en électricité doit être contrôlé de manière raisonnable afin d'améliorer la stabilité et la fiabilité de l'alimentation du réseau. Les armoires de distribution dans la salle de distribution représentent le dernier maillon de la chaîne de livraison de l'énergie électrique aux utilisateurs finaux. Garantir la stabilité et l'économie de ces armoires de distribution haute et basse tension, et atteindre leur sélection optimale, sont des mesures cruciales pour garantir la sécurité et la stabilité du réseau électrique.
1 Principaux types et caractéristiques des armoires de distribution haute et basse tension dans les salles de distribution
Avant d'optimiser le choix des armoires de distribution, il est nécessaire de comprendre leurs principaux types pour fournir une base concrète pour le choix.
1.1 Armoires de distribution haute tension
Les armoires de distribution haute tension n'existent pas comme unités individuelles au sein du système électrique. Elles sont principalement composées de plusieurs composants interconnectés, y compris des équipements de commande, des interrupteurs haute tension, des équipements de surveillance, des dispositifs de transmission de signaux et des équipements de protection, formant un système multifonctionnel complexe.
Depuis les années 1980, des réformes techniques ont été entreprises pour les armoires de distribution haute tension en Chine. Avec l'accumulation de la technologie de R&D et de l'expérience d'application, de nombreuses nouvelles technologies ont été appliquées à leur développement, aboutissant à plusieurs produits technologiquement avancés tels que l'armoire KYN28 et l'armoire XGN15-12.
(1) Caractéristiques de fonctionnement de l'armoire KYN28
Ce type d'armoire haute tension se compose structuralement de deux parties principales : le chariot (partie amovible) et le corps de l'armoire. Le corps de l'armoire est principalement assemblé à partir de partitions en métal estampé, divisé en quatre compartiments indépendants : le compartiment des câbles, le compartiment du chariot, le compartiment de la barre de bus et le compartiment des instruments. Les chariots sont classés en types tels que les chariots disjoncteurs, les chariots de mesure et les chariots PT. Les principaux composants électriques comprennent les disjoncteurs à vide, les fusibles haute tension, les barres de cuivre, les composants isolants et les réactances haute tension. Les composants électriques secondaires comprennent principalement des disjoncteurs à air, des boutons, des compteurs, des dispositifs de protection globale et des lampes de signalisation. L'utilisation d'un chariot amovible central permet de le faire entrer et sortir, créant un point de déconnexion sûr entre le système principal et les autres systèmes de l'armoire haute tension.
(2) Caractéristiques de fonctionnement de l'armoire XGN15-12
L'XGN15-12 est un nouveau produit de commutation complète haute tension développé sur la base des normes nationales pour les tableaux de commutation métalliques 35kV AC. Il ne présente non seulement qu'une petite taille (seulement 60% du volume des tableaux de commutation ordinaires), mais aussi une grande fiabilité des disjoncteurs, des performances excellentes et une fonction de verrouillage forcé. Il peut être utilisé dans des applications avec des tensions nominales de 3,5kV à 12kV et des courants nominaux de 630A à 3150A, atteignant une classe de protection IP2X. Les utilisateurs peuvent choisir entre des mécanismes à ressort ou électromagnétiques.
1.2 Armoires de distribution basse tension
Dans la série de produits d'armoires de distribution basse tension, il existe principalement deux catégories : les produits développés sur la base de technologies internationales pertinentes qui ont passé la certification de qualité internationale, et les produits étrangers. Parmi eux, les séries de produits développés sur la base de technologies internationales comprennent principalement les tableaux de basse tension GCK, GCS et GGD. Les produits étrangers sont principalement représentés par la série d'armoires de distribution MNS produites par ABB Suisse.
(1) Caractéristiques de fonctionnement de l'armoire GCS
L'armoire GCS est l'une des séries de produits les plus courantes de tableaux de commutation à tiroirs. Elle utilise de l'acier de section ouverte 8MF comme cadre principal du corps de l'armoire, avec des plaques latérales comportant des trous filetés de module 20mm/100mm et un diamètre intérieur de 9,2mm [3]. Les différents compartiments fonctionnels sont indépendants et séparés, comprenant principalement le compartiment des unités de tiroir, le compartiment des câbles et le compartiment de la barre de bus. Le compartiment des câbles est organisé avec une séparation indépendante, permettant aux câbles d'entrer et de sortir facilement du haut ou du bas. Chaque armoire d'alimentation GCS peut accueillir 11 tiroirs de pleine unité ou 22 tiroirs de demi-unité, augmentant la flexibilité des combinaisons de tiroirs. De plus, un dispositif de verrouillage mécanique est installé à l'intérieur de l'unité de tiroir pour faciliter la déconnexion et la fermeture du tiroir de sortie.
(2) Caractéristiques de fonctionnement de l'armoire MNS
Ce type de tableau de commutation est également une forme de tableau de commutation basse tension amovible. Il utilise une coque faite de tôles pliées, divisant l'espace interne en trois compartiments de base : le compartiment de la barre de bus, le compartiment des câbles et le compartiment de l'unité (pour les tiroirs). Étant donné que le compartiment de la barre de bus est situé à l'arrière, il peut également être configuré en un double côté. Le style de la barre de bus utilisé est similaire au type GCS. La hauteur de l'unité de tiroir est de 200mm, et elle est équipée d'un dispositif de verrouillage mécanique.
2 Principes fondamentaux pour le choix des armoires de distribution haute et basse tension
Dans le processus de sélection des armoires de distribution, l'exigence principale est de s'assurer que les armoires haute et basse tension choisies répondent aux besoins d'utilisation du projet et garantissent la fiabilité et la stabilité du fonctionnement de l'équipement. Simultanément, d'autres aspects de performance liés au produit, tels que la simplicité d'exploitation, doivent être analysés pour sélectionner un équipement relativement facile à utiliser, améliorant ainsi la précision de l'exploitation. De plus, il est essentiel d'analyser les exigences de coût du projet, de déterminer le budget de projet précis, de contrôler raisonnablement les coûts de construction lors de la mise en œuvre, d'utiliser pleinement les matières premières et les ressources, et d'atteindre un contrôle efficace des coûts.
2.1 Principe de fiabilité
Lors du choix du type d'armoire de distribution haute tension, en se basant sur le fonctionnement réel de la salle de distribution, l'objectif fondamental est de garantir la sécurité et la fiabilité du produit. Une considération globale doit être accordée aux conditions réelles de fonctionnement de l'armoire haute tension pour sélectionner des produits présentant une plus grande fiabilité.
2.2 Principe de simplicité
Actuellement, la plupart des armoires de distribution haute tension utilisent des dispositifs de protection traditionnels. En raison de la grande complexité de ces équipements, la probabilité de panne est également relativement élevée, ce qui pose des défis importants pour l'exploitation et la maintenance ultérieures. Par conséquent, lors du processus de sélection, en se basant sur la situation d'investissement du projet déterminée et les exigences de configuration spécifiques de l'équipement, et en adhérant aux exigences de base de la fiabilité de l'alimentation en électricité, des produits doivent être choisis pour s'assurer que les composants amovibles dans l'armoire à chariot peuvent être directement installés sur le chariot et satisfaire aux principes de maintenance facile et de remplacement simple.
3 Choix optimal des armoires de distribution haute et basse tension dans les salles de distribution
3.1 Choix optimal des armoires de distribution haute tension
(1) Assurer la fiabilité opérationnelle des armoires haute tension
Lors de la sélection des armoires de distribution haute tension, des enquêtes doivent être menées sur les conditions spécifiques de l'équipement d'alimentation et de l'investissement du projet de construction. Les exigences de fiabilité de l'alimentation doivent être analysées avant de faire un choix global. Pour assurer la fiabilité de l'alimentation, les composants assemblés amovibles dans le chariot doivent pouvoir être complètement retirés sur le chariot et permettre une opération et un remplacement simples, facilitant ainsi une maintenance rapide et pratique de l'armoire haute tension. Cependant, lors de l'utilisation d'armoires à chariot, les exigences de qualité de la construction civile, en particulier le niveau du sol, sont plus élevées. Pour faciliter le mouvement du chariot à l'intérieur et à l'extérieur du tableau de commutation, la surface supérieure des rails à l'intérieur de l'armoire doit être au même niveau que le sol à l'extérieur de l'armoire. Des coussinets en caoutchouc peuvent être utilisés lors de l'ajustement pour réduire la fréquence de vibration de l'armoire et améliorer la stabilité opérationnelle du tableau de commutation.
(2) Praticité de l'exploitation de l'équipement
Sur le marché chinois des armoires de distribution haute tension, les armoires importées représentent environ 50% du marché, comparable aux produits nationaux. À juger par la stabilité de l'exploitation et d'autres conditions liées, ces deux types d'armoires ont chacun leurs avantages et inconvénients. Dans l'application pratique, le choix doit être fait de manière raisonnable en fonction de la situation réelle.
Bien que les armoires haute tension nationales aient des avantages tels qu'un prix modéré, une grande fiabilité et un service après-vente complet, leur volume est généralement important, nécessitant un espace d'installation substantiel. Lorsque l'espace d'installation dans la salle de distribution est limité, des armoires haute tension importées doivent être choisies. Relativement, les armoires haute tension importées ne disposent pas seulement d'une disposition de composants rationnelle, d'une petite taille et d'une grande fiabilité, mais elles ont également une gamme d'applications relativement large. Cependant, leur prix est significativement plus élevé que celui de l'équipement national, et le support après-vente peut ne pas être aussi réactif. Lors du processus de sélection optimale, un compromis global basé sur ces forces et faiblesses est nécessaire.
(3) Exploitation et maintenance simples
Des exigences de maintenance faibles et une maintenance simplifiée sont des directions importantes de développement futur pour les armoires de distribution. Actuellement, la plupart des armoires de distribution haute tension en Chine utilisent des technologies de contrôle électrique et de relais de protection traditionnels. Cette technologie augmente non seulement la probabilité de panne, mais ajoute également à la complexité de l'équipement, entraînant une augmentation de la charge de maintenance lors de l'utilisation ultérieure. Sur cette base, des armoires de distribution équipées de dispositifs de protection intelligents avancés doivent être choisies pour réduire la charge de maintenance et économiser les coûts de main-d'œuvre. D'un point de vue économique, les armoires de distribution haute tension intelligentes sont un bon choix lors du processus de sélection.
3.2 Choix optimal des armoires de distribution basse tension
(1) Détermination rationnelle des paramètres techniques des armoires basse tension
Avant de sélectionner le modèle de l'armoire de distribution basse tension, ses paramètres techniques doivent être déterminés, et le choix doit être effectué selon ces paramètres prédéfinis. Sur cette base, la tension nominale, le courant nominal, la fréquence nominale, l'espace d'installation et d'autres paramètres de l'armoire basse tension doivent être clarifiés. Les paramètres tels que le courant qu'il faut supporter pendant les pics d'alimentation et le courant de pointe de la barre de bus principale doivent être analysés. De plus, le type d'unité fonctionnelle, le courant nominal maximum et la classe de protection de l'enveloppe (code IP) de l'armoire de distribution doivent être confirmés.
(2) Optimisation des exigences fonctionnelles des composants dans les armoires basse tension
Lors du processus de sélection optimale des armoires de distribution basse tension, une analyse des exigences des composants doit être effectuée, comprenant principalement le mode d'installation, les modules fonctionnels de l'armoire, la simplicité d'installation, la température d'ambiance de fonctionnement et les dimensions de l'armoire. Simultanément, une attention particulière doit être portée à la sélection des disjoncteurs, en s'assurant que le disjoncteur principal dispose de fonctions telles que la mémoire, la protection contre les défauts de terre, l'alarme, l'indication de défaut et la protection tristage (LSI). Il doit également prendre en charge différents niveaux d'opérations de verrouillage sélectif, visant à réaliser la modularisation de divers accessoires fonctionnels.
3.3 Choix optimal des composants de protection dans les armoires de distribution
Une armoire de distribution appropriée doit pouvoir s'adapter à différents environnements d'utilisation et posséder des capacités de protection fonctionnelle correspondantes. Typiquement, les armoires de distribution haute et basse tension utilisent des fusibles ou des disjoncteurs comme composants de protection. Lorsque le courant dépasse une valeur définie, le lien du fusible fond à cause de la chaleur, ou le disjoncteur saute, coupant ainsi le circuit et protégeant le système de distribution. Les composants de protection peuvent être sélectionnés de manière optimale sous différents angles.
(1) Perspective des coûts
Du point de vue du coût des composants, le prix de marché des fusibles est bas, tandis que le prix de marché des disjoncteurs moulés (MCCBs) ou miniatures (MCBs) peut être plusieurs fois à des dizaines de fois plus élevé que celui des fusibles. Si le budget global du projet est faible, des fusibles peuvent être choisis comme composants de protection.
(2) Perspective de la commodité de maintenance
Lorsqu'une panne de court-circuit se produit et provoque un saut, les contacts d'un MCB/MCCB peuvent subir des dommages. Au fil du temps, cela peut conduire à un dysfonctionnement du disjoncteur. Par conséquent, après un saut de court-circuit d'un fusible, le lien du fusible doit être remplacé rapidement pour assurer la restauration de la fonction de protection. Après un saut de court-circuit d'un MCB/MCCB, une inspection est recommandée, et un remplacement peut être nécessaire si des dommages sont constatés.
(3) Perspective des exigences de protection du circuit
En raison de la sensibilité relativement faible des fusibles aux surcharges de ligne, ils sont généralement utilisés uniquement pour la protection contre les courts-circuits, sauf dans les circuits d'éclairage courants. En revanche, les MCBs/MCCBs ont une sensibilité élevée aux surcharges et aux surintensités. Lors de la protection de circuits tels que les boucles de chauffage, les prises de courant et les circuits de commande, des MCBs/MCCBs doivent être utilisés comme composants de protection.
4 Conclusion
Avec la demande croissante en énergie électrique pour la production résidentielle et la vie quotidienne, l'économie et la stabilité de l'alimentation en électricité sont devenues des objectifs importants pour l'optimisation des systèmes de distribution. Les armoires de distribution dans la salle de distribution représentent le dernier maillon de la chaîne de livraison de l'énergie aux utilisateurs finaux, et elles sont utilisées en grande quantité. Pour assurer que les besoins en électricité de la production et de la vie quotidienne soient satisfaits tout en réalisant des avantages économiques dans la construction des armoires de la salle de distribution, le schéma de sélection des armoires de distribution doit être optimisé à la fois d'un point de vue technique et économique, garantissant simultanément la fiabilité technique et l'économie.
