Как да изберете високонапреговен прекъсвач: Ключови параметри и експертно ръководство

Изборът на високонапранен преръсвач е критична задача, която директно влияе върху безопасността, стабилността и надеждната работа на електроенергийните системи. По-долу са ключовите технически спецификации и разчети при избора на високонапранени преръсвачи – детайлни, всестранни и професионални.

Основен процес на избор и ключови разчети

I. Базови параметри, съответстващи на условията на системата (Основата)

Това е фундаменталното изискване – трябва напълно да съответства на характеристиките на точката на инсталиране.

• Номинално напрежение (Uₙ)

• Изискване: Номиналното напрежение на преръсвача трябва да е по-голямо или равно на максималното оперативно напрежение в местонахождението му.

• Пример: В система от 10кВ, където максималното оперативно напрежение е 12кВ, трябва да се избере преръсвач с номинално напрежение от 12кВ.

• Номинален ток (Iₙ)

• Изискване: Номиналният ток на преръсвача трябва да е по-голям или равен на максималния непрекъснат оперативен ток на веригата.

• Разчет: Засегнете нормалния ток на нагрузката, капацитет за прекомерна тегoba, потенциално бъдещо разширяване и включете сигурностен резерв. Избегнете „малък преръсвач за голяма нагрузка“ или прекомерни инвестиции.

• Номинална честота (fₙ)

• Трябва да съответства на честотата на електроенергийната система – 50Hz в Китай.

II. Ключови параметри за краткосрочни аварии (Тест за способности)

Тези параметри измерват способността на преръсвача да прекъсва и затваря и трябва да бъдат избрани на основа на системни разчети за краткосрочни аварии.

• Номинален ток за прекъсване на краткосрочни аварии (Iₖ)

• Дефиниция: Максималната средноквадратична стойност на тока на краткосрочна авария, който преръсвачът може надеждно да прекъсне при номинално напрежение.

• Изискване: Това е най-критичният параметър. Номиналният ток за прекъсване на преръсвача трябва да е по-голям или равен на максималния предполагаем ток на краткосрочна авария в точката на инсталиране (обикновено трифазният ток на краткосрочна авария, изчислен от системни проучвания).

• Бележка: Засегнете потенциалния растеж на капацитета на краткосрочната авария в системата през срока на ползване на преръсвача.

• Номинален ток за затваряне при краткосрочни аварии (Iₘᶜ)

• Дефиниция: Максималната пиковата стойност на тока на краткосрочна авария, който преръсвачът може успешно да затвори.

• Изискване: Обикновено 2,5 пъти повече от средноквадратичната стойност на номиналния ток за прекъсване (стандартна стойност). Трябва да надвиши максималната предполагаема пикова стойност на тока на краткосрочна авария, за да издържи огромните електродинамични сили при затваряне.

• Номинален ток за краткосрочно издържане (Iₖ) / Термален ток за издържане

• Дефиниция: Средноквадратичната стойност на тока на краткосрочна авария, който преръсвачът може да издържи за определен период (например 1с, 3с, 4с).

• Изискване: Трябва да е по-голям или равен на предполагаемата средноквадратична стойност на тока на краткосрочна авария в точката на инсталиране. Тества способността на преръсвача да издържа термалните ефекти на токовете на краткосрочни аварии.

• Номинален пиков ток за издържане (Iₚₖ) / Динамичен ток за издържане

• Дефиниция: Пиковата стойност на първия цикъл на тока на краткосрочна авария, който преръсвачът може да издържи.

• Изискване: Трябва да е по-голям или равен на предполагаемата пикова стойност на тока на краткосрочна авария. Тества механичната устойчивост на преръсвача под електромагнитни сили при краткосрочна авария.

III. Изолационни и защитни изисквания

• Тип изолационна среда (Избор на основна технология)

• Предимства: Екстремно висока способност за прекъсване, отлична производителност.

• Недостатъци: SF₆ е мощен парников газ; изисква високо герметично запечатване; риск от изтичане; относително сложна поддръжка.

• Приложение: Основно се използва в високонапранени, висококапацитетни системи (≥35кВ) или специални околни условия (например много студени области).

• Препоръка: В диапазона 10–35кВ, освен ако няма специални изисквания, предпочетете вакуумни преръсвачи заради техния зрелост и екологични предимства.

• Предимства: Силна способност за прекъсване на дъга, дълъг срок на ползване, компактен размер, ниска поддръжка, без риск от взрив, екологично благоприятно. Подходящо за често свързване (например печи с дъга, свързване на мотори).

• Приложение: Главният и предпочитан избор за ниво на напрежение 10–35кВ днес.

• Вакуумен преръсвач (например VS1, ZN63):

• Преръсвач с SF₆ (шестофлуориден сулфур):

• Външна изолация

• Крипажна дистанция: Изберете втулки и изолатори с достатъчна крипажна дистанция в зависимост от нивото на замърсяване (I–IV), за да се предотврати пробив от замърсяване.

• Кондензация: За вътрешно оборудване в области с висока влажност или големи температурни колебания, склонни към кондензация, изберете преръсвачи или оборудване, оборудвани с нагреватели или устройства против кондензация.

IV. Механични характеристики и механизъм за управление

• Тип механизъм за управление

• Механизъм с пружина: Най-разпространен, зряла технология, висока надеждност, не изисква външен източник на енергия. Предпочитан избор в повечето случаи.

• Механизъм с постоянен магнит (PMA): По-малко части, по-проста конструкция, теоретично по-висока надеждност и по-бързо управление. Но, ремонтът на място след отказ е труден – обикновено изисква пълна замяна.

• Електромагнитен механизъм за управление: Използван в по-стари модели; изисква високомощен DC източник и голям ток за затваряне; постепенно се изфазира.

• Механична и електрическа издръжливост

• Механична издръжливост: Брой отваряния-затваряния без ток (обикновено 10,000–30,000+ цикли).

• Електрическа издръжливост: Брой нормални прекъсвания при номинален ток (например клас E2: 10,000 операции; клас C2: 100 прекъсвания на краткосрочни аварии). За приложения, изискващи често свързване на кондензаторни банки, реактори или мотори, изберете преръсвачи с висока електрическа издръжливост.

• Време за прекъсване и време за затваряне-отваряне

• За системи, изискващи координация с релейна защита или бързо автоматично повторно затваряне, обърнете внимание на общото време за изчистване на преръсвача (от началото на командата за спиране до изгасване на дъгата).

V. Вторични контролни и допълнителни функции

• Управително напрежение: Трябва да съответства на DC енергийната система на подстанцията (обикновено DC 110V или DC 220V).

• Допълнителни контакти: Броят трябва да отговаря на изискванията за измерване, сигнализация и блокиране.

• Функции за блокиране: Трябва да включват надеждни цепи за предотвратяване на многократно затваряне, блокиране на затваряне/спиране и т.н., за да се гарантира безопасността.

• Интелигентен интерфейс: Съвременните преръсвачи често включват интелигентни контролери, предоставящи измерване на електрически параметри, запис на дефекти, мониторинг на състояние и поддръжка на комуникационни протоколи (например IEC 61850), облекчаващи интеграцията в интегрирани автоматизирани системи.

VI. Инсталация, околната среда и марка/сервиз

• Тип инсталация: Фиксиран или извличаем (с ячея)? Трябва да съответства на модела и структурата на щитовата апарatura.

• Околни условия: Засегнете височина, температура на околната среда, влажност. На високи височини, характеристиките на преръсвача трябва да бъдат намалени.

• Марка и последпродажен сервиз: Изберете известни марки с доказана качество и засегнете наличието на запасни части, техническа поддръжка и последпродажен сервиз.

VII. Резюме: Проверъчен списък за избор

• Потвърдете системни параметри: системно напрежение, честота, максимален оперативен ток.

• Разчет на тока на краткосрочна авария: получете предполагаемата средноквадратична и пикова стойност на тока на краткосрочна авария в точката на инсталиране (предоставена от проекта на електроенергийната система).

• Съответствие на способностите на преръсвача: уверете се, че номиналният ток за прекъсване, ток за затваряне и динамичен/термален ток за издържане превишават изчислени стойности.

• Избор на тип: предпочетете вакуумни преръсвачи за 10–35кВ; потвърдете механизъм за управление (пружинен механизъм е предпочитан).

• Проверка на външната изолация: потвърдете крипажната дистанция в зависимост от нивото на замърсяване.

• Засегнете специални нужди: често свързване? Интелигентен интерфейс? Специални околни условия?

• Марка и приемане: изберете надеждни марки; при приемането, фокусирайте се върху заводските тестови доклади (особено съпротивление на главната верига и механични характеристики).

Следвайки тези стъпки, можете да изберете безопасен, подходящ и надежден високонапранен преръсвач за вашата система. За критични приложения, се препоръчва да се проведе обща проверка и финализация на избора с професионални електротехнически инженери или проектирани институти.