Optimalna odabir visokonaponskih i niskonaponskih raspodijeliteljnih ormara u raspodijeliteljnim sobama

Sažetak: Na temelju analize glavnih vrsta i karakteristika niskonaponskih i visokonaponskih distribucijskih ormara u distribucijskim prostorima, ovaj rad raspravlja o osnovnim principima za odabir tih ormara. S obzirom na aspekte tehničke pouzdanosti, lakoće instalacije i ekonomije, analizirane su optimizacijske mjere za odabir niskonaponskih i visokonaponskih distribucijskih ormara, što igra određenu ulogu u poboljšanju njihovih tehničkih i ekonomskih performansi.

Ključne riječi: Distribucijski prostor; Niskonaponski i visokonaponski distribucijski ormar; Optimizacija; Konfiguracija

0 Uvod

S neprestanim porastom razina ekonomskog razvoja, električna energija postala je jedna od ključnih izvora energije za sadašnju proizvodnju i svakodnevni život. Da bi se osigurala normalna proizvodnja i svakodnevne aktivnosti, svaki aspekt opskrbe strujom mora biti razumno kontroliran kako bi se povećala stabilnost i pouzdanost mreže. Distribucijski ormari u distribucijskom prostoru predstavljaju posljednji lanac u dostavi električne energije krajnjim korisnicima. Osiguranje stabilnosti i ekonomije ovih niskonaponskih i visokonaponskih distribucijskih ormara, te postizanje njihovog optimalnog odabira, su ključne mjere za osiguranje sigurnosti i stabilnosti mreže opskrbe strujom.

1 Glavne vrste i karakteristike niskonaponskih i visokonaponskih distribucijskih ormara u distribucijskim prostorima

Prije optimizacije odabira distribucijskih ormara, potrebno je upoznati njihove glavne vrste kako bi se pružila konkretan temelj za odabir.

1.1 Visokonaponski distribucijski ormar

Visokonaponski distribucijski ormari ne postoje kao pojedinačne jedinice unutar sustava opskrbe strujom. Oni se uglavnom sastoje od nekoliko međusobno povezanih komponenti, uključujući kontrolnu opremu, visokonaponske prekidače, nadzornu opremu, uređaje za prijenos signala i zaštitnu opremu, formirajući multifunkcionalni kompleksni sustav.

Od 1980-ih godina, u Kini su poduzete tehničke reforme za visokonaponske distribucijske ormare. Sa akumulacijom tehnologije I&D i iskustva u primjeni, brojne nove tehnologije primijenjene su u njihovoj razvojnoj fazi, dovedući do nekoliko naprednih tehnoloških proizvoda poput ormana KYN28 i XGN15-12.

(1) Funkcijske karakteristike ormana KYN28

Ovaj tip visokonaponskog ormana strukturno se sastoji od dvije glavne komponente: ručne kolice (izvlačive dijelove) i ormana. Orman se uglavnom sastavlja od štampanih metalnih presjeka, podijeljenih na četiri nezavisna odjela: odjel za kabel, odjel za ručnu kolicu, odjel za busbar i odjel za instrumente. Ručne klice su klasificirane u vrste poput prekidača, mjerilnih ručnih klica i PT ručnih klica. Glavne električne komponente uključuju vakuumski prekidač, visokonaponske zatvore, bakrene busbare, izolacijske komponente i visokonaponske reaktore. Sekundarne električne komponente uključuju zračne prekidače, tipke, mjerače, integrirana zaštitna uređaja i signalne svjetlo. Upotrebom srednje postavljene izvlačive ručne klice omogućuje se njeno uklizavanje i izvlačenje, stvarajući sigurnu točku odvojitvenog spoja između primarnog sustava i drugih sustava visokonaponskog ormana.

(2) Funkcijske karakteristike ormana XGN15-12

XGN15-12 je novi tip visokonaponskog kompletnog switchgear proizvoda razvijen na temelju državnih standarda za 35kV AC metalne zatvorene switchgear. Karakterizira ga ne samo mali volumen (samo 60% volumena običnog switchgeara), već i visoka pouzdanost prekidača, odlične performanse i funkcija prisilne interlockiranja. Može se koristiti u aplikacijama s nominalnim naponom od 3,5kV do 12kV i nominalnom strujom od 630A do 3150A, dostižući stupanj zaštite IP2X. Korisnici mogu birati među spring-operated ili elektromagnetskim operativnim mehanizmima.

1.2 Niskonaponski distribucijski ormar

U seriji proizvoda niskonaponskih distribucijskih ormara, postoje uglavnom dvije kategorije: proizvodi razvijeni na temelju relevantnih međunarodnih tehnologija koji su prošli međunarodnu kvalitetsku certifikaciju, i strani proizvodi. Među njima, serije proizvoda razvijene na temelju međunarodne tehnologije uključuju GCK niskonaponsko switchgear, GCS niskonaponsko switchgear i GGD niskonaponske AC switchboards. Strani proizvodi su predstavljeni uglavnom MNS serijom distribucijskih ormara proizvedenih od strane ABB Švicarska.

(1) Funkcijske karakteristike ormana GCS

Orman GCS jest jedna od najčešćih serija proizvoda tipa drawer-type switchgear. Koristi otvorene presjeke čelika 8MF kao glavni okvir ormana, sa bočnim platnama s navijalnim otvorima modula 20mm/100mm i unutrašnjim promjerom od 9,2mm [3]. Različiti funkcijski odjeli su nezavisni i razdvojeni, uključujući odjel za drawer unit, odjel za kabel i odjel za busbar. Odjel za kabel raspoređen je s nezavisnom razdvajanjem, omogućujući lako uklizanje i izvlačenje kabela s vrha ili dna. Svaki GCS feeder orman može smjestiti 11 punih drawer jedinica ili 22 polovicnih drawer jedinica, povećavajući fleksibilnost kombinacija drawer-a. Također, unutar drawer unita instaliran je mehanički interlock uređaj kako bi se omogućilo jednostavno isključivanje i zatvaranje izlaznog drawer-a.

(2) Funkcijske karakteristike ormana MNS

Ovaj tip switchgeara također jest forma niskonaponskog izvlačivog sklopovinskog switchgeara. Koristi ljusku iz savijenih čelikastih ploča, podijeljenu na tri osnovna odjela: odjel za busbar, odjel za kabel i odjel za unit (za drawer-e). Budući da je odjel za busbar smješten na stražnjoj strani, može se konfigurirati kao dvostrani orman. Stil busbara koji se koristi sličan je tipu GCS. Visina drawer jedinice iznosi 200mm, i opremljena je mehaničkim interlock uređajem.

2 Osnovni principi za odabir niskonaponskih i visokonaponskih distribucijskih ormara

Tijekom procesa odabira distribucijskih ormara, glavni zahtjev je osigurati da odabrani niskonaponski i visokonaponski ormani zadovoljavaju potrebe projekta i garantiraju pouzdanost i stabilnost rada opreme. U isto vrijeme, moraju se analizirati i drugi povezani aspekti performansi proizvoda, poput jednostavnosti rada, kako bi se odabrao oprema koja je relativno laka za upotrebu, time poboljšavajući točnost rada. Također, nužno je analizirati troškovne zahtjeve projekta, odrediti točan projekt proračun, razumno kontrolirati troškove građevine tijekom implementacije, iskoristiti sirovine i resurse, i postići učinkovitu kontrolu troškova.

2.1 Princip pouzdanosti

Pri odabiru vrste visokonaponskog distribucijskog ormana, na temelju stvarnog rada distribucijskog prostora, osnovni cilj je osigurati sigurnost i pouzdanost proizvoda. Treba se kompjelirano razmotriti stvarne uvjete rada visokonaponskog ormana kako bi se odabrali proizvodi s višom pouzdanosti.

2.2 Princip jednostavnosti

Trenutno, većina visokonaponskih distribucijskih ormara koristi tradicionalne zaštitne uređaje. Zbog visoke složenosti takve opreme, vjerojatnost greške je također relativno visoka, što predstavlja veliki izazov za kasnije održavanje i popravak. Stoga, tijekom procesa odabira, na temelju utvrđene situacije investicije u projekt i specifičnih zahtjeva za konfiguraciju opreme, te pridržavajući se osnovnih zahtjeva za pouzdanost opskrbe strujom, trebaju se odabrati proizvodi koji osiguravaju da izvlačivi komponeti u ručnom ormaru mogu se direktno montirati na kolu i zadovoljavaju principi jednostavnog održavanja i lako zamjenjivanja.

3 Optimalni odabir niskonaponskih i visokonaponskih distribucijskih ormara u distribucijskim prostorima

3.1 Optimalni odabir visokonaponskih distribucijskih ormara

(1) Osiguravanje pouzdanosti rada visokonaponskih ormara

Pri odabiru visokonaponskih distribucijskih ormara, moraju se provesti istraživanja o specifičnim uvjetima opreme za opskrbu strujom i investicije u projekt gradnje. Zahtjevi za pouzdanost opskrbe strujom trebaju se analizirati prije provedbe kompjelirane selekcije. Da bi se osigurala pouzdanost opskrbe strujom, izvlačivi komponeti u ručnom ormaru moraju biti potpuno demontabilni na kolu i omogućiti jednostavnu manipulaciju i zamjenu, olakšavajući brzo i praktično održavanje visokonaponskog ormana. Međutim, kada se koriste ručni ormani, zahtjevi za kvalitetom građevinskih radova, posebno ravnotežom podloga, su viši. Da bi se omogućilo kolo da se uklizi i izvuče iz switchgeara, gornja površina relsi unutar ormana treba biti ravna s podlogom van ormana. Pri prilagođavanju mogu se koristiti gume kako bi se smanjila frekvencija vibracija ormana i poboljšala operativna stabilnost switchgeara.

(2) Praktičnost rada opreme

Na tržištu visokonaponskih distribucijskih ormara u Kini, uvezeni ormani čine oko 50% tržišnog udjela, usporedivo s domaćim proizvodima. Sudjelujući se po operativnoj stabilnosti i drugim povezanim uvjetima, ova dva tipa ormara imaju svoje prednosti i nedostatke. U praktičnoj primjeni, odabir mora se razumno donijeti prema stvarnoj situaciji.

Iako domaći visokonaponski ormani imaju prednosti poput umjerene cijene, visoke pouzdanosti i sveobuhvatne usluge nakon prodaje, njihov volumen je uglavnom velik, zahtijeva veliki prostor za instalaciju. Kada je prostor za instalaciju u distribucijskom prostoru ograničen, moraju se odabrati uvezeni visokonaponski ormani. Relativno, uvezeni visokonaponski ormani ne samo imaju razumito raspoređene komponente, manji volumen i visoku pouzdanost, nego imaju i relativno širok spektar primjene. Međutim, njihova cijena je značajno veća od domaće opreme, a podrška nakon prodaje može biti manje reaktivna. Tijekom procesa optimizacije odabira, nužno je izvršiti kompjelirano izjednačavanje na temelju ovih prednosti i nedostataka.

(3) Jednostavna upotreba i održavanje

Niske zahtjeve za održavanjem i pojednostavljenje održavanja su važne buduće smjernice razvoja distribucijskih ormara. Trenutno, većina visokonaponskih distribucijskih ormara u Kini koristi tradicionalne električne kontrole i zaštitne rele. Ova tehnologija ne samo povećava vjerojatnost grešaka, već i dodaje složenosti opremi, što dovodi do povećanja opterećenja održavanja tijekom kasnijeg korištenja. Na temelju toga, trebaju se odabrati distribucijski ormani opremljeni naprednim inteligentnim zaštitnim uređajima kako bi se smanjilo opterećenje održavanja i spašili troškovi rada. S ekonomskog stajališta, inteligentni visokonaponski distribucijski ormani predstavljaju dobru opciju tijekom procesa odabira.

3.2 Optimalni odabir niskonaponskih distribucijskih ormara

(1) Razumno određivanje tehničkih parametara niskonaponskih ormara

Prije odabira modela niskonaponskog distribucijskog ormana, njegovi tehnički parametri moraju biti određeni, a odabir mora biti izvršen prema tim unaprijed određenim parametrima. Na temelju toga, moraju biti razjašnjeni nominalni napon, nominalna struja, nominalna frekvencija, prostor za instalaciju i drugi parametri niskonaponskog ormana. Parametri poput struje koju orman mora izdržati tijekom vrhunskih vrhova opskrbe strujom i vrhunska struja glavnog busbara trebaju se analizirati. Također, treba potvrditi vrstu funkcionalne jedinice, maksimalnu nominalnu struju i stupanj zaštite kućišta (IP kod) distribucijskog ormana.

(2) Optimizacija funkcionalnih zahtjeva za komponentama u niskonaponskim ormari

Tijekom procesa optimalnog odabira niskonaponskih distribucijskih ormara, treba provesti analizu zahtjeva za komponentama, uključujući način instalacije, funkcionalne module ormana, jednostavnost instalacije, radnu temperaturu okruženja i dimenzije ormana. Također, mora se obratiti pažnja na odabir prekidača, osiguravajući da glavni prekidač ima funkcije poput memorije, zaštite od zemljišta, alarma, indikacije greške i tri-fazne zaštite (LSI). Također, trebao bi podržavati različite razine interlock operacija poput zone-selective interlocka, te nastojati postići modularizaciju različitih funkcionalnih dodataka.

3.3 Optimalni odabir zaštitnih komponenti u distribucijskim ormari

Pogodan distribucijski orman mora biti sposoban prilagoditi se različitim uvjetima korištenja i imati odgovarajuće funkcionalne zaštitne mogućnosti. Obično, niskonaponski i visokonaponski distribucijski ormani koriste prekidnike ili prekidače kao zaštitne komponente. Kada struja premaši postavljeni limit, prekidnik topi se zbog zagrijavanja, ili prekidač tripne, odsijecajući krug i zaštitivši distribucijski sustav. Zaštitne komponente mogu se optimalno odabrati s različitih perspektiva.

(1) Perspektiva troškova

S perspektive troškova komponenti, tržišna cijena prekidnika je niska, dok tržišna cijena Molded Case Circuit Breakers (MCCB) ili Miniature Circuit Breakers (MCB) može biti nekoliko do desetina puta veća od cijene prekidnika. Ako je ukupni proračun projekta nizak, prekidnici se mogu odabrati kao zaštitne komponente.

(2) Perspektiva lakoće održavanja

Kada dođe do kratkog kola i dogodi se trip, kontakti MCB/MCCB-a mogu trpjeti oštećenje. S vremenom, to može dovesti do nepravilnog rada prekidača. Stoga, nakon događaja tripa kratkog kola prekidnika, prekidnik mora se odmah zamijeniti kako bi se vratila funkcija zaštite. Nakon tripa MCB/MCCB-a, preporučuje se inspekcija, a ako je oštećen, može biti potrebna zamjena.

(3) Perspektiva zahtjeva za zaštitom kruga

Zbog relativno niske osjetljivosti prekidnika na pretjerano opterećenje linija, obično se koriste samo za zaštitu od kratkog kola, osim u uobičajenim osvjetljenjskim krugovima. Suprotno tome, MCB-i/MCCB-i imaju visoku osjetljivost na pretjerano opterećenje i pretjeranu struju. Kada se zaštituju krugovi poput zagrijavanja petlji, utičnice i kontrolni krugovi, MCB-i/MCCB-i moraju se koristiti kao zaštitne komponente.

4 Zaključak

S porastom potrebe za električnom energijom u stambenoj proizvodnji i svakodnevnom životu, ekonomija i stabilnost opskrbe strujom postale su važni ciljevi optimizacije distribucijskih sustava. Distribucijski ormani u distribucijskom prostoru predstavljaju posljednji lanac u dostavi struje krajnjim korisnicima, a koriste se u velikim količinama. Da bi se osigurala potreba za strujom u proizvodnji i svakodnevnom životu, uz postizanje ekonomskih koristi u izgradnji distribucijskih ormara, shema odabira distribucijskih ormara mora biti optimizirana s tehničke i ekonomske perspektive, osiguravajući da su zadovoljene i tehnička pouzdanost i ekonomija.