Lựa chọn Tối ưu của Tủ Phân phối Điện áp Cao và Thấp trong Phòng Phân phối

Tóm tắt: Dựa trên phân tích các loại chính và đặc điểm của tủ phân phối điện áp cao và thấp trong phòng phân phối, bài viết này thảo luận về các nguyên tắc cơ bản để chọn lựa các tủ này. Từ góc độ tin cậy kỹ thuật, tiện lợi lắp đặt và kinh tế, các biện pháp tối ưu hóa cho việc chọn lựa tủ phân phối điện áp cao và thấp được phân tích, góp phần cải thiện hiệu suất kỹ thuật và kinh tế của chúng.

Từ khóa: Phòng Phân phối; Tủ Phân phối Điện áp Cao và Thấp; Tối ưu hóa; Cấu hình

0 Giới thiệu

Với sự phát triển liên tục của nền kinh tế, năng lượng điện đã trở thành một trong những nguồn năng lượng thiết yếu cho sản xuất và cuộc sống hàng ngày hiện nay. Để đảm bảo hoạt động bình thường và các hoạt động hàng ngày, mọi khía cạnh của hệ thống cung cấp điện phải được kiểm soát hợp lý để tăng cường sự ổn định và tin cậy của lưới điện. Các tủ phân phối trong phòng phân phối đại diện cho mắt xích cuối cùng đưa năng lượng điện đến người dùng cuối. Đảm bảo sự ổn định và kinh tế của các tủ phân phối điện áp cao và thấp, và đạt được sự chọn lựa tối ưu, là những biện pháp quan trọng để đảm bảo an toàn và ổn định của lưới điện.

1 Các Loại Chính và Đặc Điểm của Tủ Phân phối Điện áp Cao và Thấp trong Phòng Phân phối

Trước khi tối ưu hóa việc chọn lựa tủ phân phối, cần hiểu rõ các loại chính của chúng để cung cấp cơ sở cụ thể cho việc chọn lựa.

1.1 Tủ Phân phối Điện áp Cao

Tủ phân phối điện áp cao không tồn tại như đơn vị riêng lẻ trong hệ thống điện. Chúng chủ yếu bao gồm các thành phần kết nối với nhau bao gồm thiết bị điều khiển, công tắc điện áp cao, thiết bị giám sát, thiết bị truyền tín hiệu và thiết bị bảo vệ, tạo thành một hệ thống phức tạp đa chức năng.

Kể từ những năm 1980, các cải cách kỹ thuật đã được thực hiện cho tủ phân phối điện áp cao ở Trung Quốc. Với sự tích lũy của công nghệ nghiên cứu và phát triển và kinh nghiệm ứng dụng, nhiều công nghệ mới đã được áp dụng trong việc phát triển, dẫn đến một số sản phẩm tiên tiến về mặt kỹ thuật như tủ KYN28 và tủ XGN15-12.

(1) Đặc điểm vận hành của tủ KYN28

Loại tủ điện áp cao này cấu trúc bao gồm hai phần chính: xe đẩy (phần rút ra) và thân tủ. Thân tủ chủ yếu được lắp ráp từ các vách kim loại dập, chia thành bốn ngăn độc lập: ngăn cáp, ngăn xe đẩy, ngăn busbar và ngăn đồng hồ. Các xe đẩy được phân loại thành các loại như xe đẩy cầu chì, xe đẩy đo lường và xe đẩy PT. Các thành phần điện chính bao gồm cầu chì chân không, cầu chì điện áp cao, busbar đồng, các bộ phận cách điện và biến áp điện áp cao. Các thành phần điện thứ cấp chủ yếu bao gồm cầu chì không khí, nút bấm, đồng hồ, thiết bị bảo vệ tổng hợp và đèn tín hiệu. Sử dụng xe đẩy rút ra giữa cho phép nó được đưa vào và ra, tạo ra điểm ngắt an toàn giữa hệ thống chính và các hệ thống khác của tủ điện áp cao.

(2) Đặc điểm vận hành của tủ XGN15-12

XGN15-12 là một sản phẩm tủ chuyển mạch hoàn chỉnh điện áp cao mới được phát triển dựa trên tiêu chuẩn quốc gia cho tủ chuyển mạch điện áp cao 35kV. Nó không chỉ có kích thước nhỏ (chỉ 60% thể tích của tủ chuyển mạch thông thường) mà còn có độ tin cậy cầu chì cao, hiệu suất tốt và chức năng khóa bắt buộc. Nó có thể được sử dụng trong các ứng dụng có điện áp định mức từ 3.5kV đến 12kV và dòng điện định mức từ 630A đến 3150A, đạt được lớp bảo vệ IP2X. Người dùng có thể chọn giữa cơ chế hoạt động bằng lò xo hoặc điện từ.

1.2 Tủ Phân phối Điện áp Thấp

Trong loạt sản phẩm tủ phân phối điện áp thấp, có chủ yếu hai loại: sản phẩm phát triển dựa trên công nghệ quốc tế đã vượt qua chứng nhận chất lượng quốc tế, và sản phẩm ngoại. Trong đó, các sản phẩm loạt phát triển dựa trên công nghệ quốc tế chủ yếu bao gồm tủ chuyển mạch điện áp thấp GCK, tủ chuyển mạch điện áp thấp GCS và bảng chuyển mạch AC điện áp thấp GGD. Sản phẩm ngoại chủ yếu được đại diện bởi tủ phân phối MNS do ABB Thụy Sĩ sản xuất.

(1) Đặc điểm vận hành của tủ GCS

Tủ GCS là một trong những loạt sản phẩm phổ biến nhất của tủ chuyển mạch dạng kéo. Nó sử dụng thép section mở 8MF làm khung chính của thân tủ, với các tấm bên có lỗ ren với mô đun 20mm/100mm và đường kính nội径为9.2毫米。各种功能隔间是独立且分离的，主要包括抽屉单元隔间、电缆隔间和母线隔间。电缆隔间布置独立分离，方便电缆从顶部或底部进出。每个GCS馈电柜可以容纳11个全单元抽屉或22个半单元抽屉，增强了抽屉组合的灵活性。此外，抽屉单元内安装了机械联锁装置，便于输出抽屉的断开和闭合。 (2) MNS 柜的操作特性 这种开关柜也是一种低压抽出式成套开关柜。它采用弯曲钢板制成外壳，将内部空间分为三个基本隔间：母线隔间、电缆隔间和单元隔间（用于抽屉）。由于母线隔间位于后部，也可以配置为双面柜。使用的母线样式类似于GCS型。单元抽屉高度为200毫米，并配备了机械联锁装置。 2 高低压配电柜选择的基本原则 在配电柜的选择过程中，首要要求是确保所选的高低压柜满足项目的使用需求，并保证设备运行的可靠性和稳定性。同时，还需要分析产品的其他相关性能，如操作简便性，选择相对容易操作的设备，从而提高操作准确性。此外，还需要分析项目的成本要求，确定准确的项目预算，在实施过程中合理控制建设成本，充分利用原材料和资源，实现有效的成本控制。 2.1 可靠性原则 在选择高压配电柜类型时，应根据配电室的实际运行情况，以确保产品安全可靠为根本目标。应综合考虑高压柜的实际运行条件，选择可靠性较高的产品。 2.2 简单性原则 目前，大多数高压配电柜使用传统的保护装置。由于此类设备复杂度较高，故障概率也相对较高，这给后续的运行和维护带来了很大的挑战。因此，在选择过程中，应根据确定的项目投资情况和设备的具体配置要求，并遵循供电可靠性的基本要求，选择能够使手车柜中的可抽出组件直接安装在小车上，并满足维护方便、易于更换的原则的产品。 3 配电室内高低压配电柜的优化选择 3.1 高压配电柜的优化选择 (1) 确保高压柜的运行可靠性 在选择高压配电柜时，必须调查供电设备的具体情况和建设项目投资。应在进行全面选择之前分析供电可靠性要求。为了确保供电可靠性，手车中的可抽出组件必须完全可移至小车上，并允许简单的操作和更换，以便于高压柜的便捷快速维护。然而，使用手车柜时，对土建质量的要求较高，特别是地面平整度。为了便于小车进出开关柜，柜内轨道顶面应与柜外地面平齐。调整时可以铺设橡胶垫，以减少柜体振动频率，增强开关柜的操作稳定性。 (2) 设备操作的实用性 在中国高压配电柜市场中，进口柜约占市场份额的50%，与国产产品相当。从操作稳定性和其他相关条件来看，这两种柜子各有优缺点。在实际应用中，必须根据实际情况合理选择。 虽然国产高压柜具有价格适中、可靠性高、售后服务全面等优点，但其体积大多较大，需要较大的安装空间。当配电室的安装空间有限时，必须选择进口高压柜。相对来说，进口高压柜不仅组件布局合理、体积小、可靠性高，而且应用范围相对较广。然而，其价格明显高于国产设备，售后支持可能不够及时。在优化选择过程中，必须根据这些优缺点进行综合权衡。 (3) 简单操作和维护 低维护要求和简化维护是配电柜未来的重要发展方向。目前，中国大多数高压配电柜使用传统的电气控制和继电保护技术。该技术不仅增加了故障概率，还增加了设备的复杂性，导致后续使用中的维护工作量增加。基于此，应选择配备先进的智能保护装置的配电柜，以减少维护工作量并节省人工成本。从经济角度来看，在选择过程中，智能高压配电柜是一个很好的选择。 3.2 低压配电柜的优化选择 (1) 合理确定低压柜的技术参数 在选择低压配电柜型号之前，必须确定其技术参数，并根据这些预定参数进行选择。在此基础上，必须明确低压柜的额定电压、额定电流、额定频率、安装空间等参数。需要分析配电高峰期间柜体必须承受的耐受电流以及主母线的峰值电流。此外，还需要确认配电柜的功能单元类型、最大额定电流和外壳防护等级（IP代码）。 (2) 优化低压柜中组件的功能要求 在低压配电柜的优化选择过程中，应对组件要求进行分析，主要包括安装方式、柜体功能模块、安装简便性、工作环境温度和柜体尺寸。同时，必须注意断路器的选择，确保主断路器具有记忆、接地故障保护、报警、故障指示和三段保护（LSI）等功能。还应支持不同级别的联锁操作，如选择性区域联锁，努力实现各种功能附件的模块化。 3.3 配电柜中保护元件的优化选择 一个合适的配电柜必须能够适应不同的使用环境，并具备相应的功能保护能力。通常，高低压配电柜使用熔断器或断路器作为保护元件。当电流超过设定值时，熔断器的熔丝因发热而熔断，或断路器跳闸，从而断开电路并保护配电系统。可以从不同角度优化选择保护元件。 (1) 成本角度 从元件成本的角度来看，熔断器的市场价格较低，而塑壳断路器（MCCB）或微型断路器（MCB）的市场价格可能是熔断器的几倍到几十倍。如果整体项目预算较低，可以选择熔断器作为保护元件。 (2) 维护便利性角度 当发生短路故障导致跳闸时，MCB/MCCB 的触点可能会受到损坏。随着时间的推移，这可能导致断路器无法正常工作。因此，在熔断器发生短路故障跳闸后，必须及时更换熔丝以恢复保护功能。MCB/MCCB 发生短路跳闸后，建议进行检查，必要时更换受损部件。 (3) 电路保护要求角度 由于熔断器对线路过载的灵敏度相对较低，通常仅用于短路保护，除了常见的照明电路。相比之下，MCB/MCCB 对过载和过流具有高灵敏度。在保护加热回路、插座和控制电路等电路时，必须使用 MCB/MCCB 作为保护元件。 4 结论 随着居民生产和日常生活中对电能需求的不断增加，供电的经济性和稳定性已成为配电系统优化的重要目标。配电室内的配电柜代表了向最终用户输送电力的最后一个环节，并且被大量使用。为了确保生产和日常生活用电需求的同时，在配电室柜体建设中实现经济效益，必须从技术和经济两个角度优化配电柜的选择方案，确保同时满足技术可靠性和经济性。