Optymalny wybór szaf dystrybucyjnych wysokiego i niskiego napięcia w pomieszczeniach dystrybucyjnych
Streszczenie: Na podstawie analizy głównych typów i cech wysokonapięciowych i niskonapięciowych szaf dystrybucyjnych w rozdzielniach, artykuł ten omawia podstawowe zasady ich wyboru. Z perspektywy technicznej niezawodności, udogodnień montażowych oraz ekonomii, analizowane są optymalizacyjne środki do wyboru wysokonapięciowych i niskonapięciowych szaf dystrybucyjnych, co ma pewne znaczenie dla poprawy ich techniczno-ekonomicznych wskaźników.
Słowa kluczowe: Rozdzielnia; Wysokonapięciowe i niskonapięciowe szafy dystrybucyjne; Optymalizacja; Konfiguracja
0 Wstęp
Wraz z ciągłym wzrostem poziomu rozwoju gospodarczego, energia elektryczna stała się jednym z niezbędnych źródeł energii dla obecnej produkcji i codziennego życia. Aby zapewnić normalną produkcję i codzienne działania, każdy aspekt dostaw energii musi być racjonalnie kontrolowany, aby zwiększyć stabilność i niezawodność sieci energetycznej. Szafy dystrybucyjne w rozdzielni reprezentują końcowe ogniwo dostarczające energię elektryczną do końcowych użytkowników. Zapewnienie stabilności i ekonomii tych wysokonapięciowych i niskonapięciowych szaf dystrybucyjnych oraz osiągnięcie ich optymalnego wyboru to kluczowe środki gwarantujące bezpieczeństwo i stabilność sieci energetycznej.
1 Główne typy i cechy wysokonapięciowych i niskonapięciowych szaf dystrybucyjnych w rozdzielniach
Przed optymalizacją wyboru szaf dystrybucyjnych konieczne jest zrozumienie ich głównych typów, aby zapewnić konkretne podstawy do wyboru.
1.1 Wysokonapięciowe szafy dystrybucyjne
Wysokonapięciowe szafy dystrybucyjne nie istnieją jako osobne jednostki w systemie energetycznym. Składają się głównie z kilku ze sobą połączonych komponentów, takich jak urządzenia sterujące, wysokonapięciowe przełączniki, urządzenia monitorujące, urządzenia przesyłające sygnały i urządzenia ochronne, tworząc wielofunkcyjny złożony system.
Od lat 80. w Chinach przeprowadzono reformy techniczne wysokonapięciowych szaf dystrybucyjnych. Dzięki gromadzeniu technologii R&D i doświadczeń aplikacyjnych, wiele nowych technologii zostało zastosowanych w ich rozwoju, prowadząc do powstania wielu technologicznie zaawansowanych produktów, takich jak szafa KYN28 i szafa XGN15-12.
(1) Charakterystyka pracy szafy KYN28
Ten typ wysokonapięciowej szafy strukturalnie składa się z dwóch głównych części: wózka (wyciągalnej części) i korpusu. Korpus jest głównie montowany z tłoczonych metalowych paneli, podzielonych na cztery niezależne przedziały: przedział kablowy, przedział wózkowy, przedział magistrali i przedział przyrządów. Wózki są podzielone na typy, takie jak wózki przełącznika, wózki pomiarowe i wózki PT. Podstawowe elementy elektryczne obejmują próżniowe przełączniki, wysokonapięciowe bezpieczniki, miedziane magistrale, izolujące elementy i wysokonapięciowe reaktory. Elementy elektryczne wtórne obejmują głównie powietrzne przełączniki, przyciski, mierniki, urządzenia kompleksowej ochrony i lampy sygnalizacyjne. Używanie wyciągalnego wózka umieszczonego w środku umożliwia jego wjeżdżanie i wyjeżdżanie, tworząc bezpieczny punkt odłączenia między systemem głównym a innymi systemami wysokonapięciowej szafy.
(2) Charakterystyka pracy szafy XGN15-12
XGN15-12 to nowy typ kompletnego wysokonapięciowego sprzętu przełącznikowego opracowanego na podstawie krajowych standardów dla 35kV AC metalowych zamkniętych szaf przełącznicowych. Ma nie tylko małe wymiary (tylko 60% objętości zwykłych szaf przełącznicowych), ale także wysoką niezawodność przełączników, doskonałe działanie i funkcję wymuszonego blokowania. Może być używany w aplikacjach z nominalnymi napięciami od 3,5kV do 12kV i prądami nominalnymi od 630A do 3150A, osiągając klasę ochrony IP2X. Użytkownicy mogą wybrać mechanizmy napędowe sprężynowe lub elektromagnetyczne.
1.2 Niskonapięciowe szafy dystrybucyjne
W serii produktów niskonapięciowych szaf dystrybucyjnych istnieją głównie dwie kategorie: produkty opracowane na podstawie odpowiednich technologii międzynarodowych, które przeszły międzynarodową certyfikację jakości, oraz produkty zagraniczne. Wśród nich, produkty opracowane na podstawie technologii międzynarodowych obejmują głównie szafy przełącznicowe GCK, szafy przełącznicowe GCS i panele przełącznicowe GGD. Produkty zagraniczne są głównie reprezentowane przez szafy dystrybucyjne MNS produkowane przez ABB Szwajcaria.
(1) Charakterystyka pracy szafy GCS
Szafa GCS to jeden z najbardziej powszechnych serii produktów szaf przełącznicowych typu wózkowego. Używa 8MF otwartego profilu stalowego jako głównego ramy korpusu, z bocznymi płytami mającymi wątki o modulu 20mm/100mm i średnicy wewnętrznej 9,2mm [3]. Różne funkcjonalne przedziały są niezależne i oddzielone, obejmując głównie przedział jednostek wózkowych, przedział kablowy i przedział magistrali. Przedział kablowy jest urządzony z niezależnym rozdzieleniem, umożliwiając łatwe wprowadzanie i wyprowadzanie kabli z góry lub z dołu. Każda szafa zasilająca GCS może pomieścić 11 pełnych jednostek wózkowych lub 22 półjednostek, zwiększając elastyczność kombinacji wózków. Ponadto, w jednostce wózkowej jest zainstalowane urządzenie mechanicznego blokowania, ułatwiające odłączanie i zamykanie wózka wyjściowego.
(2) Charakterystyka pracy szafy MNS
Ten typ szafy przełącznicowej to również forma niskonapięciowego wyciągalnego sprzętu przełącznicowego. Używa skorupy wykonanej z giętych płyt stalowych, dzieląc wewnętrzne przestrzenie na trzy podstawowe przedziały: przedział magistrali, przedział kablowy i przedział jednostkowy (dla wózków). Ponieważ przedział magistrali znajduje się z tyłu, można go również skonfigurować jako szafę dwustronną. Styl magistrali jest podobny do typu GCS. Wysokość jednostki wózkowej wynosi 200mm, a jest wyposażona w urządzenie mechanicznego blokowania.
2 Podstawowe zasady wyboru wysokonapięciowych i niskonapięciowych szaf dystrybucyjnych
W procesie wyboru szaf dystrybucyjnych, podstawowym wymaganiem jest zapewnienie, że wybrane wysokonapięciowe i niskonapięciowe szafy spełniają potrzeby użytkowania projektu i gwarantują niezawodność i stabilność działania sprzętu. Jednocześnie, inne związane z wydajnością produktu aspekty, takie jak prostota obsługi, muszą być analizowane, aby wybrać sprzęt, który jest względnie łatwy w obsłudze, co zwiększa dokładność operacji. Dodatkowo, konieczne jest analizowanie kosztów projektu, określenie dokładnego budżetu projektu, racjonalne kontrolowanie kosztów budowy podczas realizacji, pełne wykorzystanie surowców i zasobów, aby osiągnąć efektywną kontrolę kosztów.
2.1 Zasada niezawodności
Podczas wyboru typu wysokonapięciowej szafy dystrybucyjnej, na podstawie rzeczywistej pracy rozdzielni, podstawowym celem jest zapewnienie bezpieczeństwa i niezawodności produktu. Powinno być uwzględnione rzeczywiste warunki pracy wysokonapięciowej szafy, aby wybrać produkty o wyższej niezawodności.
2.2 Zasada prostoty
Obecnie większość wysokonapięciowych szaf dystrybucyjnych używa tradycyjnych urządzeń ochronnych. Ze względu na dużą złożoność takiego sprzętu, prawdopodobieństwo awarii jest również stosunkowo wysokie, co stanowi znaczne wyzwanie dla późniejszej obsługi i konserwacji. Dlatego, podczas procesu wyboru, na podstawie określonej sytuacji inwestycji w projekcie i specyficznych wymagań konfiguracyjnych sprzętu, a także przestrzegając podstawowych wymagań dotyczących niezawodności dostaw energii, należy wybrać produkty zapewniające, że wyciągalne komponenty w szafie wózkowej mogą być bezpośrednio zamontowane na wózku i spełniają zasady łatwej konserwacji i łatwej wymiany.
3 Optymalny wybór wysokonapięciowych i niskonapięciowych szaf dystrybucyjnych w rozdzielniach
3.1 Optymalny wybór wysokonapięciowych szaf dystrybucyjnych
(1) Zapewnienie niezawodności działania wysokonapięciowych szaf
Podczas wyboru wysokonapięciowych szaf dystrybucyjnych, należy przeprowadzić badania nad konkretnymi warunkami sprzętu zasilającego i inwestycji w projekt budowlany. Wymagania dotyczące niezawodności dostaw energii powinny być analizowane przed dokonaniem kompleksowego wyboru. Aby zapewnić niezawodność dostaw energii, wyciągalne komponenty montażowe w wózku muszą być całkowicie demontowalne na wózek i umożliwiać proste działanie i wymianę, ułatwiając wygodne i szybkie konserwowanie wysokonapięciowej szafy. Jednakże, gdy używa się szaf wózkowych, wymagania dotyczące jakości budownictwa cywilnego, szczególnie poziomości podłogi, są wyższe. Aby ułatwić wjeżdżanie i wyjeżdżanie wózka do i z szafy przełącznicowej, górna powierzchnia torów wewnątrz szafy powinna być pozioma z podłogą poza szafą. Podkładanie gumowych podkładów może być używane podczas regulacji, aby zmniejszyć częstotliwość drgań szafy i zwiększyć stabilność działania szafy przełącznicowej.
(2) Praktyczność obsługi sprzętu
Na chińskim rynku wysokonapięciowych szaf dystrybucyjnych, importowane szafy stanowią około 50% udziału w rynku, porównywalne z produktami krajowymi. Biorąc pod uwagę stabilność działania i inne powiązane warunki, te dwa typy szaf mają swoje własne zalety i wady. W praktycznym zastosowaniu, wybór musi być dokonany w sposób racjonalny zgodnie z rzeczywistą sytuacją.
Chociaż krajowe wysokonapięciowe szafy mają zalety, takie jak umiarkowana cena, wysoka niezawodność i kompleksowe usługi po sprzedaży, ich objętość jest najczęściej duża, wymagając znacznej przestrzeni montażowej. Gdy przestrzeń montażowa w rozdzielni jest ograniczona, należy wybrać importowane wysokonapięciowe szafy. Relatywnie, importowane wysokonapięciowe szafy nie tylko mają racjonalne rozmieszczenie komponentów, małe wymiary i wysoką niezawodność, ale także stosunkowo szeroki zakres zastosowań. Jednak ich cena jest znacznie wyższa niż sprzęt krajowy, a wsparcie po sprzedaży może nie być tak reaktywne. W procesie optymalizacji wyboru, konieczne jest kompleksowe zważenie tych zalet i wad.
(3) Prosta obsługa i konserwacja
Niskie wymagania konserwacyjne i uproszczona konserwacja to ważne kierunki rozwoju szaf dystrybucyjnych w przyszłości. Obecnie, większość wysokonapięciowych szaf dystrybucyjnych w Chinach używa tradycyjnej technologii sterowania elektrycznego i ochrony relays. Ta technologia nie tylko zwiększa prawdopodobieństwo awarii, ale także zwiększa złożoność sprzętu, prowadząc do zwiększenia obciążeń konserwacyjnych w późniejszym użyciu. Na tej podstawie, należy wybrać szafy dystrybucyjne wyposażone w zaawansowane inteligentne urządzenia ochronne, aby zmniejszyć obciążenia konserwacyjne i oszczędzić koszty pracy. Z ekonomicznego punktu widzenia, inteligentne wysokonapięciowe szafy dystrybucyjne są dobrym wyborem w procesie wyboru.
3.2 Optymalny wybór niskonapięciowych szaf dystrybucyjnych
(1) Rzeczowe określenie parametrów technicznych niskonapięciowych szaf
Przed wybraniem modelu niskonapięciowej szafy dystrybucyjnej, muszą zostać określone jej parametry techniczne, a wybór powinien być dokonany zgodnie z tymi ustalonymi parametrami. Na tej podstawie, muszą być jasno określone nominalne napięcie, nominalny prąd, nominalna częstotliwość, przestrzeń montażowa i inne parametry niskonapięciowej szafy. Należy analizować parametry, takie jak prąd, jaki szafa musi znieść podczas szczytów dostaw energii, oraz szczytowy prąd głównej magistrali. Ponadto, należy potwierdzić typ jednostki funkcyjnej, maksymalny prąd nominalny i klasę ochrony obudowy (kod IP) szafy dystrybucyjnej.
(2) Optymalizacja wymagań funkcjonalnych komponentów w niskonapięciowych szafach
W procesie optymalizacji wyboru niskonapięciowych szaf dystrybucyjnych, powinna być przeprowadzona analiza wymagań komponentów, obejmująca głównie sposób montażu, moduły funkcyjne szafy, prostotę montażu, temperaturę otoczenia pracy i wymiary szafy. Jednocześnie, należy zwrócić uwagę na wybór przełączników, zapewniając, że główny przełącznik ma funkcje, takie jak pamięć, ochrona przed zwarciami z ziemią, alarm, wskazanie awarii i trójstopniowa ochrona (LSI). Powinien również wspierać różne poziomy operacji interlokujących, takie jak selektywne interlokowanie strefowe, dążąc do modularności różnych funkcjonalnych akcesoriów.
3.3 Optymalny wybór komponentów ochronnych w szafach dystrybucyjnych
Odpowiednia szafa dystrybucyjna musi być w stanie dostosować się do różnych środowisk użytkowania i posiadać odpowiednie funkcjonalne zdolności ochronne. Typowo, wysokonapięciowe i niskonapięciowe szafy dystrybucyjne używają bezpieczników lub przełączników jako komponentów ochronnych. Gdy prąd przekracza ustawioną wartość, linka bezpiecznika topi się przez grzanie, lub przełącznik przestaje działać, odłączając obwód i chroniąc system dystrybucji. Komponenty ochronne mogą być optymalnie wybrane z różnych perspektyw.
(1) Perspektywa kosztów
Z perspektywy kosztów komponentów, cena rynkowa bezpieczników jest niska, podczas gdy cena rynkowa Przełączników Okładkowych (MCCB) lub Miniature Circuit Breakers (MCB) może być kilka do kilkunastu razy wyższa niż cena bezpieczników. Jeśli całkowity budżet projektu jest niski, można wybrać bezpieczniki jako komponenty ochronne.
(2) Perspektywa ułatwienia konserwacji
Gdy wystąpi awaria zwarcia i spowoduje wyłączenie, kontakty MCB/MCCB mogą ulec uszkodzeniu. Z czasem może to prowadzić do nieprawidłowego działania przełącznika. Dlatego, po wystąpieniu zwarcia i wyłączenia bezpiecznika, linka bezpiecznika musi być natychmiast zastąpiona, aby zapewnić przywrócenie funkcji ochronnej. Po zwarcia i wyłączeniu MCB/MCCB, zalecana jest inspekcja, a w razie uszkodzenia może być konieczna wymiana.
(3) Perspektywa wymagań ochrony obwodów
Ponieważ bezpieczniki mają stosunkowo niską wrażliwość na przeciążenia linii, są zwykle używane tylko do ochrony przed zwarciami, z wyjątkiem powszechnych obwodów oświetleniowych. Natomiast MCB/MCCB mają wysoką wrażliwość na przeciążenia i nadprądy. Gdy chroni się obwody, takie jak pętle grzewcze, gniazdka i obwody sterujące, MCB/MCCB muszą być używane jako komponenty ochronne.
4 Wnioski
Wraz ze wzrostem popytu na energię elektryczną w produkcji i codziennym życiu, ekonomia i stabilność dostaw energii stały się ważnymi celami optymalizacji systemów dystrybucji. Szafy dystrybucyjne w rozdzielni reprezentują końcowe ogniwo dostarczające energię do końcowych użytkowników, a są one używane w dużych ilościach. Aby zapewnić, że zapotrzebowanie na energię elektryczną w produkcji i codziennym życiu jest spełnione, jednocześnie osiągając korzyści ekonomiczne w budowie szaf dystrybucyjnych, schemat wyboru szaf dystrybucyjnych musi być optymalizowany zarówno z technicznego, jak i ekonomicznego punktu widzenia, zapewniając, że są jednocześnie spełnione niezawodność techniczna i ekonomia.
