Hogyan válasszon magasfeszültségi átkapcsolót: Kritikus paraméterek és szakértői útmutató

A magas feszültségű átkapcsoló kiválasztása egy olyan kulcsfontosságú feladat, amely közvetlenül befolyásolja az energiaellátó rendszerek biztonságát, stabilitását és megbízható működését. A magas feszültségű átkapcsolók kiválasztásánál alább találja a legfontosabb technikai specifikációkat és szempontokat – részletesen, teljes körűen és szakmailag.

Kulcsfontosságú kiválasztási folyamat és szempontok

I. Alapvető paraméterek, amelyek megfelelnek a rendszer feltételeinek (Az alap)

Ez az alapvető követelmény – teljesen meg kell felelniük a telepítési pont jellemzőinek.

• Nominális feszültség (Uₙ)

• Követelmény: Az átkapcsoló nominális feszültsége nagyobbnak vagy egyenlőnek kell lennie a telepítési helyen lévő maximális működési feszültséggel.

• Példa: Egy 10kV rendszerben, ahol a maximális működési feszültség 12kV, 12kV nominális feszültségű átkapcsolót kell kiválasztani.

• Nominális áram (Iₙ)

• Követelmény: Az átkapcsoló nominális árama nagyobbnak vagy egyenlőnek kell lennie a környezetben lévő maximális folyamatos működési árammal.

• Számítás: Vegye figyelembe a normál terhelési áramot, a túlterhelési kapacitást, a potenciális jövőbeli bővítést, és adjon hozzá biztonsági margót. Kerülje el a "kicsi átkapcsoló nagy terhelésre" vagy a túlzott beruházást.

• Nominális frekvencia (fₙ)

• Meg kell felelnie az energiaszerkezet frekvenciájának – Kínában 50Hz.

II. Kritikus rövidzárlési teljesítményi paraméterek (A képességi teszt)

Ezek a paraméterek mérjék az átkapcsoló lekapcsolási és bekapcsolási képességeit, és a rendszer rövidzárlési számításai alapján kell kiválasztani őket.

• Nominális rövidzárlési lekapcsolási áram (Iₖ)

• Definíció: Az átkapcsoló nominális feszültségénél megbízhatóan lekapcsolható rövidzárlési áram maximális határértéke.

• Követelmény: Ez a legfontosabb paraméter. Az átkapcsoló nominális lekapcsolási árama nagyobbnak vagy egyenlőnek kell lennie a telepítési ponton várható maximális rövidzárlési árammal (általában a rendszertanulmányokból számított háromfázisú rövidzárlési áram).

• Megjegyzés: Vezessen figyelembe a rendszer rövidzárlési kapacitásának növekedését az átkapcsoló életciklusán belül.

• Nominális rövidzárlési bekapcsolási áram (Iₘᶜ)

• Definíció: A legnagyobb csúcspontú rövidzárlési áram, amelyre az átkapcsoló sikeresen bekapcsolhat.

• Követelmény: Általában 2,5-szerese a nominális lekapcsolási áram határértékének (standard érték). Meg kell haladnia a várható rövidzárlési áram csúcspontjának, hogy tartsa ki a hatalmas elektrodinamikus erőket a bekapcsolás során.

• Nominális rövid távú kitartó áram (Iₖ) / Hőmérsékleti kitartó áram

• Definíció: A rövidzárlési áram, amelyet az átkapcsoló adott időtartamra (pl. 1s, 3s, 4s) kitart.

• Követelmény: Nagyobbnak vagy egyenlőnek kell lennie a telepítési ponton várható rövidzárlési áram határértékének. Teszteli az átkapcsoló hőmérsékleti hatásokra való kitartó képességét.

• Nominális csúcspontú kitartó áram (Iₚₖ) / Dinamikus kitartó áram

• Definíció: Az első ciklus rövidzárlési áram csúcspontja, amelyet az átkapcsoló elviselhet.

• Követelmény: Nagyobbnak vagy egyenlőnek kell lennie a várható rövidzárlési áram csúcspontjának. Teszteli az átkapcsoló mechanikai erősségét a rövidzárlés során fellépő elektromágneses erők hatására.

III. Izolációs és környezeti védelmi követelmények

• Izolációs medium típusa (Központi technológiai választás)

• Előnyök: Extrém magas lekapcsolási képesség, kiváló teljesítmény.

• Hátrányok: Az SF₆ egy erős üdehőgáz; magas szigetelési integritásra van szükség; letekeredési kockázat; viszonylag összetett karbantartás.

• Alkalmazás: Főleg magas feszültségű, nagy kapacitású rendszereknél (≥35kV) vagy speciális környezetekben (pl. extrém hideg régiókban).

• Javaslat: 10–35kV tartományban, ha nincsenek speciális követelmények, preferáljon vakuum átkapcsolókat a szenvedélyes és környezetbarát jellemzőik miatt.

• Előnyök: Erős ívkioltó képesség, hosszú élettartam, kompakt méret, alacsony karbantartás, nincs robbanásveszély, környezetbarát. Alkalmazható gyakori kapcsolási feladatokra (pl. ívütők, motorok kapcsolása).

• Alkalmazás: A mai nap 10–35kV feszültségű szinteken a mainstream és előnyben részesített választás.

• Vakuum átkapcsoló (pl. VS1, ZN63):

• SF₆ (Szulfurhéxafluorid) átkapcsoló:

• Külső izoláció

• Terjedési távolság: Válasszon tömcsöket és izolátorokat elegendő terjedési távolsággal a helyszín szennyezési szintje (I–IV) alapján, hogy elkerülje a szennyezési tükrözést.

• Kondenzáció: Magas páratartalommal vagy nagy hőmérséklet-különbséggel jellemzett belső szekrények esetén, ahol a kondenzáció gyakran fordul elő, válasszon olyan átkapcsolókat vagy szekrényeket, amelyek fűtőtestekkel vagy kondenzáció-ellenőrző eszközökkel felszereltek.

IV. Mechanikai jellemzők és működési mechanizmus

• Működési mechanizmus típusa

• Rugóvezérelt mechanizmus: Leggyakrabban használt, szenvedélyes technológia, magas megbízhatóság, külső energiaforrás nélkül működik. A legtöbb esetben a preferált választás.

• Állandó mágneses aktuátor (PMA): Kevesebb alkatrészből áll, egyszerűbb szerkezet, elméletileg magasabb megbízhatóság és gyorsabb működés. Viszont a hiba esetén a mezőben nehéz javítani – általában teljes cserére van szükség.

• Elektromos működési mechanizmus: Régebbi modellekben használt; nagy teljesítményű DC ellátásra és nagy bekapcsolási áramra van szükség; fokozatosan kikerül a forgalomból.

• Mechanikai és elektrikai kitartó képesség

• Mechanikai kitartó képesség: Nyitás-zárás műveletek száma áram nélkül (általában 10,000–30,000+ ciklus).

• Elektrikai kitartó képesség: Normál megszakítások száma a nominális áram mellett (pl. E2 osztály: 10,000 művelet; C2 osztály: 100 rövidzárlési megszakítás). Gyakori kondenzátorbank, reaktor vagy motor kapcsolási feladatok esetén válasszon olyan átkapcsolókat, amelyek magas elektrikai kitartó képességgel rendelkeznek.

• Lezáró és nyitó idő

• Rendszerek esetén, amelyek koordinációt igényelnek a relévédelmi rendszerrel vagy gyors automatikus újrakapcsolással, figyeljen a teljes megszakítási időre (a trip parancs indításától az ív kialszásáig).

V. Másodlagos vezérlés és segéd funkciók

• Vezérlő feszültség: Meg kell felelnie az áramfordító telephely DC ellátási rendszerének (általában DC 110V vagy DC 220V).

• Segéd kontaktok: A mennyisége meg kell feleljen a mérés, jelzés és zárolás igényeinek.

• Zárolási funkciók: Meg kell tartania megbízható pumpaszabályzó áramköröket, bekapcsolási/lezáró zárolásokat stb., hogy biztosítsa a biztonságot.

• Okos interfész: A modern átkapcsolók gyakran intelligens vezérlőket tartalmaznak, amelyek elektromos paraméterek mérése, hibarekordolás, állapotfigyelés és kommunikációs protokollok (pl. IEC 61850) támogatását biztosítják, ami megkönnyíti az integrált automatizálási rendszerekbe való integrációt.

VI. Telepítés, környezet és márkával/szolgáltatással kapcsolatos szempontok

• Telepítési típus: Fix vagy kihúzható (doboztípusú)? Meg kell felelnie a szekrény modelljének és szerkezetének.

• Környezeti feltételek: Vezessen figyelembe a magasság, a környező hőmérséklet, a páratartalom. Magas magasságokon az átkapcsolók specifikációit csökkenteni kell.

• Márka és utóéleti szolgáltatás: Válasszon hiteles márkákat, amelyek minőségét bizonyították, és vegye figyelembe a tartalék alkatrészek elérhetőségét, a technikai támogatást és az utóéleti szolgáltatást.

VII. Összefoglaló: Kiválasztási ellenőrzőlista

• Erősítse meg a rendszer paramétereit: rendszer feszültség, frekvencia, maximális működési áram.

• Számítsa ki a rövidzárlési áramot: szerezze be a telepítési ponton várható RMS és csúcspontú rövidzárlési áramot (az energiaszerkezet tervezése által biztosítva).

• Illessze a lekapcsolási, bekapcsolási és dinamikus/hőmérsékleti kitartó áramokat: győződjön meg róla, hogy a nominális lekapcsolási áram, bekapcsolási áram és a dinamikus/hőmérsékleti kitartó áramok mind meghaladják a kiszámított értékeket.

• Válassza a típust: preferáljon vakuum átkapcsolókat 10–35kV feszültségű rendszerekhez; erősítse meg a működési mechanizmust (rugóvezérelt mechanizmus preferált).

• Ellenőrizze a külső izolációt: erősítse meg a terjedési távolságot a szennyezési szint alapján.

• Vezessen figyelembe speciális igényeket: gyakori működés? Okos interfész? Speciális környezeti feltételek?

• Márka és beüzemelés: válasszon megbízható márkákat; a fogadás során koncentráljon a gyári tesztjelentésekre (különösen a fő áramút ellenállására és a mechanikai jellemzőkre).

Ezeknek a lépéseknek a követésével biztonságos, alkalmas és megbízható magas feszültségű átkapcsolót választhat a rendszeréhez. Fontos alkalmazások esetén ajánlott, hogy szakmai villamosmérnökökkel vagy tervező intézetekkel együtt dolgozzon, hogy véglegesítse a kiválasztást.