Eine luftgedämmte intelligente Vakuumschaltanlage

Technisches Gebiet

Das nützliche Modell bezieht sich auf das technische Gebiet der Ringkabelverteiler, speziell auf eine luftgeisolte intelligente Vakuum-Ringkabelverteilung.

Hintergrundtechnik

Ein Ringkabelverteiler ist ein elektrisches Gerät, das Hochspannungsschaltanlagen in einer Metallgehäuse integriert oder in ein intervallartiges Ringspeisegerät zusammenbaut. Es bildet ein System, indem die Hauptleiter verschiedener Ausgangs-Schaltgeräte verbunden werden, wobei sein Kern aus Lastschaltern und Sicherungen besteht. Es zeichnet sich durch eine einfache Struktur, kleine Größe, geringe Kosten, ausgezeichnete Versorgungsparameter und hohe Sicherheit aus.

Luftgeisolte Ringkabelverteiler (auch als halbgeisolte Ringkabelverteiler bekannt) verwenden trockene Luft als Isolier- und Bögenlöschmedium. Ihre Leistung ist besser als die von SF6-Gas ohne Umweltverschmutzung. Die hochspannungsaktiven Schalter befinden sich in einem versiegelten Luftbereich mit konstantem Druck, unbeeinflusst von der Umgebung, was sie für besondere Gebiete wie Hochplateaus, Salz- und Alkaligebiete und feuchte Orte geeignet macht.

In der bestehenden Technologie werden luftgeisolte Ringkabelverteiler oft in Kombinationsformen wie Lastschalter-Ausschalter, Lastschalter-Hochspannungssicherung und Vakuumschaltgerät-Ausschalter verwendet. Gehäuse können einzeln oder frei kombiniert verwendet werden. Allerdings gibt es die folgenden Mängel:

1. Bei Kombinationen wird der Betriebsstatus nur über den Relais- und Instrumentengehäuse angezeigt, was regelmäßige manuelle Inspektionen und Fehlersuche erfordert, was hohe Kosten verursacht.

2. Die Wärmeableitung im Gehäuse lässt sich nicht effektiv lösen: Der reine innere Luftkreislauf kann die Wärme nicht effizient abführen, während eine einfache Belüftungsöffnungstruktur anfällig für die Einführung zu viel Feuchtigkeit ist, was die elektrische Sicherheit beeinträchtigt. Eine Verbesserung ist dringend erforderlich.

Inhalt des nützlichen Modells

Ziel

Mit Blick auf die Mängel der bestehenden Technologie bietet das nützliche Modell eine luftgeisolte intelligente Vakuum-Ringkabelverteilung, um Folgendes zu erreichen:

• Eine rationelle Anordnung zur Erweiterung der Hauptleiter-Kombinationsfunktion.

• Echtzeitüberwachung des Betriebsstatus, Verbesserung der intelligenten Verwaltungsebenen und Reduzierung der Wartungskosten.

• Optimierte Wärmeableitungsleistung, während die Feuchtigkeitseinführung vermieden wird, um die elektrische Sicherheit und Energieeffizienz auszugleichen.

Technische Lösung

Eine luftgeisolte intelligente Vakuum-Ringkabelverteilung besteht aus einem Gehäusekörper mit der folgenden internen Struktur:

1. Kernfunktionsbereiche und Komponenten

• Der Gehäusekörper enthält einen Hauptleiterbereich, einen Relais- und Instrumentengehäuse, einen Schalterbereich und einen Kabelbereich:

• Hauptleiterbereich: Enthält Hauptleiter, einen ersten Temperatursensor und einen Ventilatorset, der elektrisch mit einem PLC-Controller verbunden ist.

• Relais- und Instrumentengehäuse: Gelegen auf einer Seite des Hauptleiterbereichs, beherbergt Relais.

• Schalterbereich: Gelegen am Boden des Hauptleiterbereichs, beherbergt einen Lastschalter-Set, einen zweiten Temperatursensor und einen Feuchtigkeitssensor (der Feuchtigkeitssensor befindet sich auf einer Seite einer ersten Trennwand und ist mit einem Datenspeichermodul verbunden). Das Lastschalter-Set ist über einen Isolator-Set, der aus drei Intervallisolatoren besteht, mit dem Hauptleiterbereich verbunden und mit Sicherungen, einem Betriebsmechanismus und einem Stromwandler verbunden. Ein Rahmen wird zwischen dem Stromwandler und dem Gehäusekörper bereitgestellt.

• Ein Steuerbereich und ein Luftbereich befinden sich auf einer Seite des Schalterbereichs:

• Steuerbereich: Gelegen zwischen dem Relais- und Instrumentengehäuse und dem Luftbereich, beherbergt eine Schaltplatine und den PLC-Controller. Die Schaltplatine integriert das Datenspeichermodul, ein drahtloses Übertragungsmodul und ein drahtloses Empfangsmodul. Das Datenspeichermodul ist mit den Relais, dem ersten Temperatursensor, dem zweiten Temperatursensor und dem drahtlosen Übertragungsmodul verbunden. Das drahtlose Empfangsmodul ist mit dem PLC-Controller verbunden.

• Luftbereich: Eine Seite ist über die erste Trennwand mit dem Schalterbereich verbunden, und die andere Seite hat ein Luftzufuhr-Gitter, das zum Gehäusekörper zeigt. Die erste Trennwand ist mit einer Rückluft- und Zuluftöffnung versehen, die jeweils mit einem ersten und zweiten Ventilator (beide elektrisch mit dem PLC-Controller verbunden) ausgestattet sind. Der erste Ventilator ist mit einer Feuchtigkeitsabsorptionsplatte verbunden, die sich zwischen dem zweiten Ventilator und dem Luftzufuhr-Gitter befindet.

• Kabelbereich: Beherbergt einen miteinander verbundenen Erdungsschalter, Blitzableiter und Kabel.

2. Gehäusekörper und Profilstruktur

• Zweite Trennwände sind zwischen dem Hauptleiterbereich und dem Relais- & Instrumentengehäuse/Schalterbereich, sowie zwischen dem Schalterbereich und dem Steuerbereich/Kabelbereich vorhanden.

• Der Gehäusekörper besteht aus mehreren genietetem Rahmenplatten. Sowohl die Rahmenplatten als auch der Rahmen verwenden einen Profilkörper:

• Die vier Ecken des Profilkörpers sind mit Steckblöcken versehen. Die Außenwand des Steckblocks ist relativ zum Profilkörper geneigt, mit einem ersten Durchgangsloch innen und Begrenzungsplatten auf beiden Seiten.

• Im Zentrum des Profilkörpers befindet sich ein zweites Durchgangsloch. Der Querschnitt seiner oberen und unteren Seite ist ein gleichschenkliges Trapez, und beide Seiten sind konkave Bögen.

• Beide Seiten des Profilkörpers sind mit konkaven Bogenplatten versehen, die mehrere taillenförmige Montagelöcher haben.

Vorteile

1. Strukturelle Vorteile: Der Profilkörper mit Steckblöcken und konkaven Bogenplatten, sowie das erste Durchgangsloch und das speziell geformte zweite Durchgangsloch, gewährleisten eine hohe Steifigkeit und Stabilität, während die Wandstärke reduziert wird. Die taillenförmigen Montagelöcher erleichtern eine schnelle Montage und nachfolgende Sensoreinbettung/Verkabelung. Die Gesamtstruktur ist neuartig, kompakt und leicht zu montieren.

2. Anordnungsoptimierung: Der Relais- und Instrumentengehäuse, Steuerbereich und Luftbereich sind auf derselben Seite verteilt, kombiniert und mit dem Schalterbereich und Hauptleiterbereich verbunden, was die Hauptleiterfunktionen effektiv erweitert, die Verkabelung verwirrungsfrei hält und eine hohe Raumnutzung bietet.

3. Intelligente Steuerung:

• Das Datenspeichermodul sendet den Schaltkreisstatus und die Umweltdaten, die von den Relais, den Temperatursensoren (erster und zweiter) und dem Feuchtigkeitssensor in Echtzeit gesammelt werden, über das drahtlose Übertragungsmodul, was eine integrierte Überwachung der verbundenen Gehäuse ermöglicht, die intelligente Verwaltung verbessert und die Wartungskosten reduziert.

• Nachdem das drahtlose Empfangsmodul ein Steuersignal empfangen hat, aktiviert der PLC-Controller bei Bedarf: den Ventilatorset für die interne Zirkulations-Wärmeableitung oder den zweiten Ventilator, um äußere Luft durch die Feuchtigkeitsabsorptionsplatte zu ziehen, um externe Zirkulationskühlung zu bewirken. Bei niedriger Temperatur kann nur der erste Ventilator aktiviert werden, um warme Luft aus dem Schalterbereich zu nutzen, um die Feuchtigkeitsabsorptionsplatte zu entfeuchten. Dies erhöht die Energieeffizienz, vermeidet die Feuchtigkeitseinführung und balanciert die elektrische Sicherheit mit Energieeinsparungen.

Detaillierte Implementierungsweise

I. Gehäusestruktur und Kernkomponenten

1. Funktionsbereichsaufteilung

• Das Innere des Gehäuses umfasst den Hauptleiterbereich, den Relais- und Instrumentengehäuse, den Schalterbereich, den Kabelbereich, den Steuerbereich und den Luftbereich. Jeder Bereich ist durch Trennwände getrennt, mit klaren Funktionen und ohne Störung.

• Der Hauptleiterbereich befindet sich im oberen Teil, mit dem Relais- und Instrumentengehäuse auf einer Seite und dem Schalterbereich unten. Auf einer Seite des Schalterbereichs befinden sich nacheinander der Steuerbereich und der Luftbereich, während die andere Seite der Kabelbereich ist.

2. Kernkomponenten jedes Bereichs

• Hauptleiterbereich: Enthält Hauptleiter, den ersten Temperatursensor und den Ventilatorset, der elektrisch mit dem PLC-Controller verbunden ist.

• Relais- und Instrumentengehäuse: Beherbergt Relais zur Erfassung des Betriebsstatus der Ausrüstung (z.B. Strom, Spannung, Leistung).

• Schalterbereich: Ausgestattet mit dem Lastschalter-Set, dem zweiten Temperatursensor und dem Feuchtigkeitssensor. Das Lastschalter-Set ist über den Isolator-Set (mit drei Intervallisolatoren) mit dem Hauptleiterbereich verbunden und ist mit Sicherungen, dem Betriebsmechanismus und dem Stromwandler verbunden. Ein Rahmen wird zwischen dem Stromwandler und dem Gehäusekörper bereitgestellt.

• Steuerbereich: Beherbergt die Schaltplatine und den PLC-Controller. Die Schaltplatine integriert das Datenspeichermodul, das drahtlose Übertragungsmodul und das drahtlose Empfangsmodul. Das Datenspeichermodul ist mit den Relais, dem ersten Temperatursensor, dem zweiten Temperatursensor und dem Feuchtigkeitssensor verbunden. Das drahtlose Empfangsmodul ist mit dem PLC-Controller verbunden.

• Luftbereich: Eine Seite ist über die erste Trennwand mit dem Schalterbereich verbunden, und die andere Seite hat das Luftzufuhr-Gitter. Die erste Trennwand hat eine Rückluft- und Zuluftöffnung, die jeweils mit dem ersten und zweiten Ventilator (beide elektrisch mit dem PLC-Controller verbunden) ausgestattet sind. Der erste Ventilator ist mit der Feuchtigkeitsabsorptionsplatte verbunden, die sich zwischen dem zweiten Ventilator und dem Luftzufuhr-Gitter befindet.

• Kabelbereich: Beherbergt den miteinander verbundenen Erdungsschalter, Blitzableiter und Kabel.

3. Gehäusekörper und Profilstruktur

• Der Gehäusekörper wird durch das Nieten mehrerer Rahmenplatten gebildet. Sowohl die Rahmenplatten als auch der Rahmen verwenden den Profilkörper.

• Die vier Ecken des Profilkörpers haben Steckblöcke. Die Außenwand des Steckblocks ist relativ zum Profilkörper geneigt, mit einem ersten Durchgangsloch innen und Begrenzungsplatten auf beiden Seiten. Im Zentrum befindet sich ein zweites Durchgangsloch; sein Querschnitt oben und unten ist ein gleichschenkliges Trapez, und beide Seiten sind konkave Bögen. Beide Seiten des Profilkörpers haben auch konkave Bogenplatten mit mehreren taillenförmigen Montagelöchern.

II. Arbeitsprinzip und Vorteile

1. Montagemethode

   Die Profilkörper erreichen eine schnelle Verbindung über die Steckblöcke mit Begrenzungsplatten und werden dann durch Eckverbindungsstücke durch die taillenförmigen Montagelöcher in den konkaven Bogenplatten genietet und fixiert. Der Montageprozess ist bequem und stabil, bietet auch Stoßfestigkeit, geringere Kosten und Gewicht sowie leichte Transportierbarkeit.

2. Betrieb und intelligenter Steuerungsprozess

• Der Hauptleiterbereich verbindet mehrere Ringkabelverteiler. Das Lastschalter-Set ist über den Isolator-Set mit dem Hauptleiterbereich verbunden. Die Sicherung trennt den Schaltkreis, indem ihr Element schmilzt, wenn der Strom den Grenzwert überschreitet. Der Betriebsmechanismus führt Schließen- und Öffnen-Operationen durch. Der Stromwandler wandelt einen großen Primärstrom proportional in einen kleinen Sekundärstrom um, schützt den Messkreis und sendet Signale an den Erdungsschalter, Blitzableiter und Kabel im Kabelbereich.

• Die Relais erfassen den Betriebsstatus der Ausrüstung und senden ihn an das Datenspeichermodul auf der Schaltplatine. Dieses Modul speichert auch Temperatursignale vom ersten und zweiten Temperatursensor und das Feuchtigkeitssignal vom Feuchtigkeitssensor. Diese werden dann in Echtzeit über das drahtlose Übertragungsmodul an einen Basisstation oder Steuerterminal zur Fernüberwachung gesendet.

• Das Steuerterminal kann Befehle an den PLC-Controller über das drahtlose Empfangsmodul senden, oder der PLC-Controller kann automatische Entscheidungen treffen: Wenn Wärmeableitung erforderlich ist, aktiviert er den Ventilatorset für die interne Zirkulations-Wärmeableitung oder startet den zweiten Ventilator, um Luft durch das Einlassgitter zu ziehen, sie über die Feuchtigkeitsabsorptionsplatte zu entfeuchten und sie in das Gehäuse zu liefern, um externe Zirkulations-Wärmeableitung zu bewirken. Wenn die Temperatur die Bedingung für den Start des zweiten Ventilators nicht erfüllt, kann nur der erste Ventilator aktiviert werden, um die Feuchtigkeitsabsorptionsplatte zu entfeuchten, wodurch der Energieverbrauch reduziert und die Feuchtigkeitseinführung vermieden wird.

3. Kernelemente

   Es wird eine Echtzeitüberwachung und intelligente Steuerung der Temperatur, Feuchtigkeit und des Betriebsstatus des Gehäuses erreicht. Dies gewährleistet die elektrische Sicherheit, während der Energieverbrauch durch die bedarfsorientierte Aktivierung von Geräten reduziert wird, wodurch Praktikabilität und Energieeffizienz ausbalanciert werden.