Optimale selectie van lage- en hogespanningsverdeelkasten in verdelingsruimtes
Samenvatting: Op basis van de analyse van de belangrijkste typen en kenmerken van hoog- en laagspanningsverdelingskasten in verdelingsruimtes, bespreekt dit artikel de fundamentele principes voor het selecteren van deze kasten. Vanuit de perspectieven van technische betrouwbaarheid, installatiegemak en economie worden de optimalisatiemaatregelen voor het selecteren van hoog- en laagspanningsverdelingskasten geanalyseerd, wat een bepaalde rol speelt bij het verbeteren van hun technische en economische prestaties.
Trefwoorden: Verdelingsruimte; Hoog- en laagspanningsverdelingskasten; Optimalisatie; Configuratie
0 Inleiding
Met de voortdurende stijging van het economische ontwikkelingsniveau is elektrische energie een van de essentiële energiebronnen geworden voor huidige productie en dagelijks leven. Om normale productie en dagelijkse activiteiten te waarborgen, moet elk aspect van de elektriciteitsvoorziening op een redelijke manier worden gecontroleerd om de stabiliteit en betrouwbaarheid van het netwerk te versterken. De verdelingskasten in de verdelingsruimte vertegenwoordigen de laatste schakel in het leveren van elektrische energie aan eindgebruikers. Het waarborgen van de stabiliteit en economie van deze hoog- en laagspanningsverdelingskasten, en het bereiken van hun optimale selectie, zijn cruciale maatregelen om de veiligheid en stabiliteit van het elektriciteitsnet te garanderen.
1 Belangrijkste Typen en Kenmerken van Hoog- en Laagspanningsverdelingskasten in Verdelingsruimtes
Voordat de selectie van verdelingskasten wordt geoptimaliseerd, is het nodig om hun belangrijkste typen te begrijpen om een concreet fundament voor de selectie te bieden.
1.1 Hoogspanningsverdelingskasten
Hoogspanningsverdelingskasten bestaan niet als individuele eenheden binnen het elektriciteitsnetwerk. Ze bestaan voornamelijk uit verschillende onderling verbonden componenten, waaronder controleapparatuur, hoogspanningschakelaars, monitoringapparatuur, signaaloverdrachtapparatuur en beschermingsapparatuur, die samen een multifunctioneel complex systeem vormen.
Sinds de jaren tachtig zijn technische hervormingen doorgevoerd voor hoogspanningsverdelingskasten in China. Met de accumulatie van R&D-technologie en toepassingservaring zijn tal van nieuwe technologieën toegepast in hun ontwikkeling, wat heeft geleid tot meerdere technologisch geavanceerde producten zoals de KYN28-kast en de XGN15-12-kast.
(1) Bedrijfskenmerken van de KYN28-Kast
Dit type hoogspanningskast bestaat structureel uit twee hoofddelen: de wagentje (trekbare deel) en de kast zelf. De kast zelf wordt voornamelijk samengesteld uit gestanste metalen scheidingswanden, verdeeld in vier onafhankelijke compartimenten: het kabelcompartiment, het wagentjecompartiment, het busbarcompartiment en het meetinstrumentcompartiment. De wagentjes zijn ingedeeld in types zoals circuitbrekerwagentjes, metingwagentjes en PT-wagentjes. De primaire elektrische componenten omvatten vacuümcircuitbrekers, hoogspanningsveiligheden, koperen busbars, isolerende componenten en hoogspanningsreactoren. De secundaire elektrische componenten omvatten luchtstroomcircuitbrekers, knoppen, meters, integrale beschermingsapparatuur en signaallichten. Door gebruik te maken van een middengeplaatst trekbare wagen kan deze gerackt worden, waardoor er een veilig afbreekpunt wordt gecreëerd tussen het primaire systeem en andere systemen van de hoogspanningskast.
(2) Bedrijfskenmerken van de XGN15-12-Kast
De XGN15-12 is een nieuw type hoogspanningsvolledige schakelinstallatieproduct dat is ontwikkeld op basis van nationale standaarden voor 35kV AC-metalen gesloten schakelinstallaties. Het heeft niet alleen een kleine grootte (slechts 60% van het volume van gewone schakelinstallaties), maar ook een hoge betrouwbaarheid van de circuitbreker, uitstekende prestaties en een gedwongen vergrendelingsfunctie. Het kan worden gebruikt in toepassingen met genoemde spanningen van 3,5kV tot 12kV en genoemde stromen van 630A tot 3150A, met een beschermingsklasse van IP2X. Gebruikers kunnen kiezen tussen veerveringbediende of elektromagnetische bediende mechanismen.
1.2 Laagspanningsverdelingskasten
In de productserie van laagspanningsverdelingskasten zijn er voornamelijk twee categorieën: producten die zijn ontwikkeld op basis van relevante internationale technologie en die internationaal kwaliteitscertificering hebben doorstaan, en buitenlandse producten. Onder de serieproducten die zijn ontwikkeld op basis van internationale technologie bevinden zich voornamelijk GCK-laagspanningsschakelinstallaties, GCS-laagspanningsschakelinstallaties en GGD-laagspanningsAC-schakelborden. Buitenlandse producten worden voornamelijk vertegenwoordigd door de MNS-serie verdelingskasten geproduceerd door ABB Zwitserland.
(1) Bedrijfskenmerken van de GCS-Kast
De GCS-kast is een van de meest voorkomende productseries van laden-type schakelinstallaties. Het maakt gebruik van 8MF open sectie staal als het hoofdframe van de kast, met zijpanelen die draadgaten met een modulus van 20mm/100mm en een interne diameter van 9,2mm [3] hebben. Verschillende functionele compartimenten zijn onafhankelijk en gescheiden, waaronder het ladencompartiment, het kabelcompartiment en het busbarcompartiment. Het kabelcompartiment is zo ingericht dat kabels gemakkelijk van boven of onder kunnen in- en uitgaan. Elke GCS-verzenderkast kan 11 volle-eenheidsladen of 22 halve-eenheidsladen bevatten, waarmee de flexibiliteit van ladencombinaties wordt verhoogd. Daarnaast is er een mechanisch vergrendelingsmechanisme in het ladencompartiment geïnstalleerd om het loskoppelen en sluiten van de uitvoerlaad te vergemakkelijken.
(2) Bedrijfskenmerken van de MNS-Kast
Dit type schakelinstallatie is ook een vorm van laagspanningstrekbare schakelinstallatie. Het maakt gebruik van een behuizing gemaakt van gebogen plaatstaal, die de interne ruimte verdeelt in drie basiscompartimenten: het busbarcompartiment, het kabelcompartiment en het eenheidscompartiment (voor laden). Aangezien het busbarcompartiment zich achterin bevindt, kan het ook worden geconfigureerd als een dubbelzijdige kast. Het busbarpatroon dat wordt gebruikt, is vergelijkbaar met het GCS-type. De hoogte van de eenheidsladen is 200mm, en het is uitgerust met een mechanisch vergrendelingsmechanisme.
2 Fundamentele Principes voor het Selecteren van Hoog- en Laagspanningsverdelingskasten
Tijdens het selectieproces voor verdelingskasten is de primaire eis om ervoor te zorgen dat de gekozen hoog- en laagspanningskasten aan de gebruikseisen van het project voldoen en de betrouwbaarheid en stabiliteit van de werking van de apparatuur waarborgen. Tegelijkertijd moeten andere gerelateerde prestatiekanten van het product, zoals operationele eenvoud, worden geanalyseerd om apparatuur te selecteren die relatief eenvoudig te bedienen is, waardoor de operationele nauwkeurigheid wordt verbeterd. Daarnaast is het essentieel om de kostenvereisten van het project te analyseren, een accuraat projectbudget vast te stellen, de constructiekosten tijdens de implementatie redelijk te controleren, grondstoffen en middelen volledig te benutten en effectieve kostenbeheersing te realiseren.
2.1 Betrouwbaarheidsprincipe
Bij het selecteren van het type hoogspanningsverdelingskast, op basis van de feitelijke werking van de verdelingsruimte, is het fundamentele doel om de veiligheid en betrouwbaarheid van het product te waarborgen. Er moet rekening worden gehouden met de feitelijke werkomstandigheden van de hoogspanningskast om producten met hogere betrouwbaarheid te selecteren.
2.2 Eenvoudigheidsprincipe
Momenteel gebruiken de meeste hoogspanningsverdelingskasten traditionele beschermingsapparatuur. Vanwege de hoge complexiteit van dergelijke apparatuur is de kans op fouten ook relatief hoog, wat aanzienlijke uitdagingen oplevert voor latere bedrijfsvoering en onderhoud. Daarom moeten tijdens het selectieproces, op basis van de bepaalde investeringsomstandigheden van het project en specifieke configuratievereisten van de apparatuur, en in overeenstemming met de fundamentele vereisten voor de betrouwbaarheid van de elektriciteitsvoorziening, producten worden geselecteerd die ervoor zorgen dat de trekbare componenten in de wagentjes direct op de trolley kunnen worden geïnstalleerd en voldoen aan de principes van eenvoudig onderhoud en makkelijke vervanging.
3 Optimale Selectie van Hoog- en Laagspanningsverdelingskasten in Verdelingsruimtes
3.1 Optimale Selectie van Hoogspanningsverdelingskasten
(1) Zorg voor Operationele Betrouwbaarheid van Hoogspanningskasten
Bij het selecteren van hoogspanningsverdelingskasten moeten onderzoeken worden uitgevoerd naar de specifieke omstandigheden van de elektriciteitsvoorzieningsapparatuur en de investering in het bouwproject. De vereisten voor de betrouwbaarheid van de elektriciteitsvoorziening moeten worden geanalyseerd voordat een algemene selectie wordt gemaakt. Om de betrouwbaarheid van de elektriciteitsvoorziening te waarborgen, moeten de trekbare assemblagecomponenten in de wagentjes volledig op de trolley kunnen worden verwijderd en eenvoudig kunnen worden bediend en vervangen, waardoor het onderhoud van de hoogspanningskast gemakkelijk en snel kan worden uitgevoerd. Wanneer echter wagentjes worden gebruikt, zijn de eisen voor de kwaliteit van de civiele bouwwerken, vooral de vloerniveaugelijkheid, hoger. Om het wagentje gemakkelijk in en uit de schakelinstallatie te laten bewegen, moet de bovenkant van de rails binnen de kast gelijk zijn met de vloer buiten de kast. Rubberen matjes kunnen worden gebruikt bij de aanpassing om de trillingfrequentie van de kast te verminderen en de operationele stabiliteit van de schakelinstallatie te verhogen.
(2) Praktische Werking van Apparatuur
Op de Chinese markt voor hoogspanningsverdelingskasten nemen geïmporteerde kasten ongeveer 50% van de marktaandeel in, vergelijkbaar met inheemse producten. Afgezet tegen de operationele stabiliteit en andere gerelateerde omstandigheden hebben deze twee soorten kasten elk hun eigen voordelen en nadelen. In de praktijk moet de selectie redelijk worden gemaakt op basis van de feitelijke omstandigheden.
Hoewel inheemse hoogspanningskasten voordelen hebben zoals een matige prijs, hoge betrouwbaarheid en uitgebreide nasale diensten, is hun volume meestal groot, waardoor ze veel installatieruimte vereisen. Wanneer de installatieruimte in de verdelingsruimte beperkt is, moeten geïmporteerde hoogspanningskasten worden geselecteerd. Relatief gezien hebben geïmporteerde hoogspanningskasten niet alleen een redelijke componentenopstelling, klein formaat en hoge betrouwbaarheid, maar ook een relatief breed toepassingsgebied. Hun prijs is echter aanzienlijk hoger dan die van inheemse apparatuur, en de nasale ondersteuning kan minder responsief zijn. Tijdens het optimalisatieproces is een algehele afweging nodig op basis van deze voordelen en nadelen.
(3) Eenvoudige Bediening en Onderhoud
Lage onderhoudsvereisten en vereenvoudigd onderhoud zijn belangrijke toekomstige ontwikkelingsrichtingen voor verdelingskasten. Momenteel gebruiken de meeste hoogspanningsverdelingskasten in China traditionele elektrische bediening en beschermingstechnologie. Deze technologie verhoogt niet alleen de kans op storingen, maar vergroot ook de complexiteit van de apparatuur, wat leidt tot een toename van het onderhoudsbelasting tijdens latere gebruik. Op basis hiervan moeten verdelingskasten worden geselecteerd die zijn uitgerust met geavanceerde intelligente beschermingsapparatuur om de onderhoudsbelasting te verlagen en arbeidskosten te besparen. Vanuit economisch oogpunt zijn intelligente hoogspanningsverdelingskasten een goede keuze tijdens het selectieproces.
3.2 Optimale Selectie van Laagspanningsverdelingskasten
(1) Technische Parameters van Laagspanningskasten Redelijk Bepalen
Voordat het model van de laagspanningsverdelingskast wordt geselecteerd, moeten de technische parameters ervan worden bepaald, en de selectie moet worden gemaakt op basis van deze vooraf bepaalde parameters. Hierop moeten de genoemde spanning, genoemde stroom, genoemde frequentie, installatieruimte en andere parameters van de laagspanningskast worden vastgesteld. Parameters zoals de stroom die de kast moet doorstaan tijdens pieken in de elektriciteitsvoorziening en de piekstroom van de hoofdbusbar moeten worden geanalyseerd. Daarnaast moeten de functie-eenheidstype, de maximale genoemde stroom en de klasse van omhullingsbescherming (IP-code) van de verdelingskast worden bevestigd.
(2) Functievereisten voor Componenten in Laagspanningskasten Optimaliseren
Tijdens het optimalisatieproces voor laagspanningsverdelingskasten moet een analyse worden uitgevoerd van de componentenvereisten, voornamelijk inclusief de installatiemethode, functionele modules van de kast, eenvoud van installatie, werkomgevingstemperatuur en de afmetingen van de kast. Tegelijkertijd moet aandacht worden besteed aan de selectie van circuitbrekers, waarbij de hoofdcircuitbreker functies zoals geheugen, aardfoutbescherming, alarm, foutindicatie en driedelig bescherming (LSI) moet hebben. Het moet ook verschillende niveaus van vergrendelingsbewerkingen ondersteunen, zoals zone-selectieve vergrendeling, met als doel de modularisatie van diverse functionele accessoires te realiseren.
3.3 Optimale Selectie van Beschermingscomponenten in Verdelingskasten
Een geschikte verdelingskast moet in staat zijn om zich aan te passen aan verschillende gebruiksomstandigheden en overeenkomstige functionele beschermingscapaciteiten te bezitten. Meestal gebruiken hoog- en laagspanningsverdelingskasten veiligheidscontacten of circuitbrekers als beschermingscomponenten. Wanneer de stroom een ingestelde waarde overschrijdt, smelt de veiligheidscontactdraad door verhitting, of de circuitbreker springt uit, waardoor de circuit wordt afgesloten en het distributiesysteem wordt beschermd. Beschermingscomponenten kunnen vanuit verschillende perspectieven worden geoptimaliseerd.
(1) Kostenperspectief
Vanuit het perspectief van de componentenkosten is de marktprijs van veiligheidscontacten laag, terwijl de marktprijs van gevormde kastcircuitbrekers (MCCBs) of mini-circuitbrekers (MCBs) enkele tot tientallen malen hoger kan zijn dan die van veiligheidscontacten. Als het totale projectbudget laag is, kunnen veiligheidscontacten worden gekozen als beschermingscomponenten.
(2) Perspectief van Onderhoudsgemak
Wanneer een kortsluitschade optreedt en een uitschakeling veroorzaakt, kunnen de contacten van een MCB/MCCB schade oplopen. Na verloop van tijd kan dit leiden tot een falen van de schakelaar om correct te werken. Daarom moet na een kortsluitingsschade in een veiligheidscontact de veiligheidscontactdraad onmiddellijk worden vervangen om de beschermingsfunctie te herstellen. Na een kortsluitingsschade van een MCB/MCCB wordt inspectie aanbevolen, en vervanging kan nodig zijn als deze beschadigd is.
(3) Perspectief van Circuitschadevereisten
Omdat veiligheidscontacten een relatief lage gevoeligheid hebben voor belastingschade, worden ze meestal alleen gebruikt voor kortsluitingsschade, behalve in gangbare verlichtingsschakelingen. Daarentegen hebben MCBs/MCCBs een hoge gevoeligheid voor overbelasting en overstroming. Bij het beschermen van schakelingen zoals verwarmingsschakelingen, stopcontacten en besturingsschakelingen moeten MCBs/MCCBs worden gebruikt als beschermingscomponenten.
4 Conclusie
Met de toenemende vraag naar elektrische energie in de residentiële productie en het dagelijks leven zijn de economie en stabiliteit van de elektriciteitsvoorziening belangrijke doelen geworden voor de optimalisatie van distributiesystemen. De verdelingskasten in de verdelingsruimte vertegenwoordigen de laatste schakel in het leveren van elektriciteit aan eindgebruikers, en ze worden in grote hoeveelheden gebruikt. Om te zorgen dat de elektriciteitsbehoeften van productie en dagelijks leven worden voldaan, terwijl er economische voordelen worden behaald bij de bouw van verdelingsruimtekasten, moet het selectieschema voor verdelingskasten van zowel technisch als economisch oogpunt worden geoptimaliseerd, zodat zowel technische betrouwbaarheid als economie tegelijkertijd worden voldaan.
