Un Air-Insulated Intelligent Vacuum Ring Main Unit
Domaine Technique
Le modèle d'utilité concerne le domaine technique des cellules de jonction, plus précisément une cellule de jonction à vide intelligente isolée par l'air.
État de la Technique
Une cellule de jonction est un dispositif électrique qui intègre des équipements de commutation haute tension dans un boîtier métallique ou les assemble en une unité de distribution de courant en anneau. Elle forme un système en reliant les barres de collecteur de divers armoires de sortie, son cœur étant constitué de disjoncteurs de charge et de fusibles. Elle se caractérise par une structure simple, une petite taille, un coût faible, d'excellents paramètres de fourniture d'énergie et une grande sécurité.
Les cellules de jonction isolées par l'air (également appelées cellules de jonction semi-isolées) utilisent de l'air sec comme milieu d'isolation et d'extinction d'arc. Leur performance est supérieure au gaz SF6 sans causer de pollution environnementale. Les interrupteurs sous tension haute sont logés dans une chambre d'air scellée à pression constante, non affectée par l'environnement, ce qui les rend adaptés à des zones spéciales telles que les plateaux, les régions salines-alkalines et les endroits humides.
Dans la technologie existante, les cellules de jonction isolées par l'air adoptent souvent des formes combinées telles que disjoncteur de charge-disjoncteur, disjoncteur de charge-fusible haute tension, et disjoncteur à vide-disjoncteur. Les armoires d'unités peuvent être utilisées individuellement ou librement combinées. Cependant, les inconvénients suivants existent :
Lorsqu'elles sont combinées, l'état de fonctionnement n'est affiché que via le compartiment de relais et d'instruments, nécessitant des inspections manuelles régulières et des dépannages, ce qui entraîne des coûts élevés.
La dissipation de chaleur à l'intérieur de l'armoire est difficile à résoudre efficacement : la seule circulation d'air interne ne peut pas dissiper efficacement la chaleur, tandis qu'une structure simple de trou de ventilation est susceptible d'introduire une humidité excessive, affectant la sécurité électrique. Une amélioration est urgente.
Contenu du Modèle d'Utilité
Objectif
Visant à corriger les défauts de la technologie existante, le modèle d'utilité fournit une cellule de jonction à vide intelligente isolée par l'air, visant à réaliser :
Un agencement rationnel pour élargir la fonctionnalité de combinaison des barres de collecteur.
Une surveillance en temps réel de l'état de fonctionnement, améliorant les niveaux de gestion intelligente et réduisant les coûts de maintenance.
Une performance optimisée de dissipation de chaleur tout en évitant l'introduction d'humidité, équilibrant la sécurité électrique et l'efficacité énergétique.
Solution Technique
Une cellule de jonction à vide intelligente isolée par l'air comprend un corps d'armoire avec la structure interne suivante :
Zones Fonctionnelles Principales et Composants
Le corps d'armoire comprend un compartiment de barres de collecteur, un compartiment de relais et d'instruments, un compartiment de commutateurs et un compartiment de câbles :
Compartiment de Barres de Collecteur : Contient les barres de collecteur, un premier capteur de température et un ensemble de ventilateurs électriquement connectés à un contrôleur PLC.
Compartiment de Relais et d'Instruments : Situé sur un côté du compartiment de barres de collecteur, abrite les relais.
Compartiment de Commutateurs : Situé au bas du compartiment de barres de collecteur, abrite un ensemble de disjoncteurs de charge, un deuxième capteur de température et un capteur d'humidité (le capteur d'humidité est situé sur un côté d'une première plaque de partition et connecté à un module de stockage de données). L'ensemble de disjoncteurs de charge est connecté au compartiment de barres de collecteur via un ensemble d'isolateurs comprenant trois isolateurs d'intervalle et est connecté à des fusibles, un mécanisme d'actionnement et un transformateur de courant. Un cadre est fourni entre le transformateur de courant et le corps d'armoire.
Un compartiment de contrôle et une chambre d'air sont situés sur un côté du compartiment de commutateurs :
Compartiment de Contrôle : Situé entre le compartiment de relais et d'instruments et la chambre d'air, abrite une carte de circuit et le contrôleur PLC. La carte de circuit intègre le module de stockage de données, un module de transmission sans fil et un module de réception sans fil. Le module de stockage de données est connecté aux relais, au premier capteur de température, au deuxième capteur de température et au module de transmission sans fil. Le module de réception sans fil est connecté au contrôleur PLC.
Chambre d'Air : Un côté est connecté au compartiment de commutateurs via la première plaque de partition, et l'autre côté a une grille d'entrée d'air face au corps d'armoire. La première plaque de partition est équipée d'une sortie d'air retour et d'une sortie d'air alimentation, respectivement équipées d'un premier ventilateur et d'un deuxième ventilateur (tous deux électriquement connectés au contrôleur PLC). Le premier ventilateur est connecté à une plaque absorbante d'humidité, située entre le deuxième ventilateur et la grille d'entrée d'air.
Compartiment de Câbles : Abrite un disjoncteur de terre interconnecté, un parafoudre et un câble.
Corps d'Armoire et Structure de Profil
Des secondes plaques de partition sont fournies entre le compartiment de barres de collecteur et le compartiment de relais et d'instruments/compartiment de commutateurs, et entre le compartiment de commutateurs et le compartiment de contrôle/compartiment de câbles.
Le corps d'armoire est composé de plusieurs plaques de cadre rivetées. Les plaques de cadre et le cadre utilisent un corps de profil :
Les quatre coins du corps de profil sont équipés de blocs d'insertion. La paroi extérieure du bloc d'insertion est inclinée par rapport au corps de profil, avec un premier trou traversant à l'intérieur et des plaques de limite sur les deux côtés.
Le centre du corps de profil a un deuxième trou traversant. La section transversale de son sommet et de sa base est un trapèze isocèle, et les deux côtés sont des arcs concaves.
Les deux côtés du corps de profil sont équipés de plaques d'arcs concaves, qui ont plusieurs trous de montage en forme de taille.
Effets Bénéfiques
Avantages Structuraux : Le corps de profil avec des blocs d'insertion et des plaques d'arcs concaves, ainsi que le premier trou traversant et le deuxième trou traversant de forme spéciale, assurent une rigidité et une stabilité élevées tout en réduisant l'épaisseur des parois. Les trous de montage en forme de taille facilitent l'assemblage rapide et l'incorporation ultérieure de capteurs/câblage. La structure globale est novatrice, compacte et facile à assembler.
Optimisation de l'Agrémentation : Le compartiment de relais et d'instruments, le compartiment de contrôle et la chambre d'air sont distribués du même côté, combinés et connectés avec le compartiment de commutateurs et le compartiment de barres de collecteur, élargissant efficacement les fonctions de barres de collecteur, évitant la confusion des câblages et offrant une utilisation spatiale élevée.
Contrôle Intelligent :
Le module de stockage de données envoie en temps réel l'état du circuit et les données environnementales collectées par les relais, les capteurs de température (premier et deuxième) et le capteur d'humidité via le module de transmission sans fil, facilitant la surveillance intégrée des armoires connectées, améliorant la gestion intelligente et réduisant les coûts de maintenance.
Après que le module de réception sans fil reçoit un signal de commande, le contrôleur PLC active selon les besoins : l'ensemble de ventilateurs pour la dissipation de chaleur par circulation interne, ou le deuxième ventilateur pour aspirer l'air extérieur à travers la plaque absorbante d'humidité pour la refroidissement par circulation externe. Lorsque la température est basse, seul le premier ventilateur peut être activé, utilisant l'air chaud du compartiment de commutateurs pour déshumidifier la plaque absorbante d'humidité. Cela améliore l'efficacité énergétique, évite l'introduction d'humidité et équilibre la sécurité électrique avec l'économie d'énergie.
Mode de Réalisation Détaillé
I. Structure de l'Armoire et Composants Principaux
Division des Zones Fonctionnelles
L'intérieur de l'armoire comprend le compartiment de barres de collecteur, le compartiment de relais et d'instruments, le compartiment de commutateurs, le compartiment de câbles, le compartiment de contrôle et la chambre d'air. Chaque zone est séparée par des plaques de partition, avec des fonctions claires et sans interférence.
Le compartiment de barres de collecteur est situé dans la partie supérieure, avec le compartiment de relais et d'instruments sur un côté et le compartiment de commutateurs en bas. Un côté du compartiment de commutateurs a successivement le compartiment de contrôle et la chambre d'air, tandis que l'autre côté est le compartiment de câbles.
Composants Principaux de Chaque Zone
Compartiment de Barres de Collecteur : Contient les barres de collecteur, le premier capteur de température et l'ensemble de ventilateurs électriquement connectés au contrôleur PLC.
Compartiment de Relais et d'Instruments : Abrite des relais pour collecter l'état de fonctionnement de l'équipement (par exemple, courant, tension, puissance).
Compartiment de Commutateurs : Équipé de l'ensemble de disjoncteurs de charge, du deuxième capteur de température et du capteur d'humidité. L'ensemble de disjoncteurs de charge est connecté au compartiment de barres de collecteur via l'ensemble d'isolateurs (avec trois isolateurs d'intervalle) et est connecté à des fusibles, au mécanisme d'actionnement et au transformateur de courant. Un cadre est fourni entre le transformateur de courant et le corps d'armoire.
Compartiment de Contrôle : Contient la carte de circuit et le contrôleur PLC. La carte de circuit intègre le module de stockage de données, le module de transmission sans fil et le module de réception sans fil. Le module de stockage de données est connecté aux relais, au premier capteur de température, au deuxième capteur de température et au capteur d'humidité. Le module de réception sans fil est connecté au contrôleur PLC.
Chambre d'Air : Un côté est connecté au compartiment de commutateurs via la première plaque de partition, et l'autre côté a la grille d'entrée d'air. La première plaque de partition a une sortie d'air retour et une sortie d'air alimentation, équipées respectivement du premier ventilateur et du deuxième ventilateur (tous deux électriquement connectés au contrôleur PLC). Le premier ventilateur est connecté à la plaque absorbante d'humidité, située entre le deuxième ventilateur et la grille d'entrée d'air.
Compartiment de Câbles : Abrite le disjoncteur de terre interconnecté, le parafoudre et le câble.
Corps d'Armoire et Structure de Profil
Le corps d'armoire est formé en rivetant plusieurs plaques de cadre. Les plaques de cadre et le cadre utilisent le corps de profil.
Les quatre coins du corps de profil ont des blocs d'insertion. La paroi extérieure du bloc d'insertion est inclinée par rapport au corps de profil, avec un premier trou traversant à l'intérieur et des plaques de limite sur les deux côtés. Le centre a un deuxième trou traversant ; sa section transversale en haut et en bas est un trapèze isocèle, et les deux côtés sont des arcs concaves. Les deux côtés du corps de profil ont également des plaques d'arcs concaves avec plusieurs trous de montage en forme de taille.
II. Principe de Fonctionnement et Avantages
Méthode d'Assemblage
Les corps de profil réalisent une connexion rapide via les blocs d'insertion avec des plaques de limite, puis sont rivetés et fixés à l'aide de pièces de connexion d'angle à travers les trous de montage en forme de taille sur les plaques d'arcs concaves. Le processus d'assemblage est pratique et stable, offrant également une résistance aux chocs, un coût et un poids inférieurs, et une facilité de transport.
Fonctionnement et Processus de Contrôle Intelligent
Le compartiment de barres de collecteur connecte plusieurs cellules de jonction. L'ensemble de disjoncteurs de charge est connecté au compartiment de barres de collecteur via l'ensemble d'isolateurs. Le fusible interrompt le circuit en faisant fondre son élément lorsque le courant dépasse la limite. Le mécanisme d'actionnement effectue les opérations de fermeture et d'ouverture. Le transformateur de courant convertit proportionnellement un grand courant primaire en un petit courant secondaire, protégeant le circuit de mesure, et transmet des signaux au disjoncteur de terre, au parafoudre et au câble dans le compartiment de câbles.
Les relais collectent l'état de fonctionnement de l'équipement et le transmettent au module de stockage de données sur la carte de circuit. Ce module stocke également les signaux de température des premier et deuxième capteurs de température et le signal d'humidité du capteur d'humidité. Ces informations sont ensuite envoyées en temps réel via le module de transmission sans fil à une station de base ou un terminal de contrôle pour une surveillance à distance.
Le terminal de contrôle peut envoyer des commandes au contrôleur PLC via le module de réception sans fil, ou le contrôleur PLC peut effectuer des jugements automatiques : lorsqu'une dissipation de chaleur est nécessaire, il active l'ensemble de ventilateurs pour la dissipation de chaleur par circulation interne, ou démarre le deuxième ventilateur pour aspirer l'air à travers la grille d'entrée, le déshumidifier via la plaque absorbante d'humidité et le fournir dans l'armoire pour la dissipation de chaleur par circulation externe. Lorsque la température ne répond pas à la condition de démarrage du deuxième ventilateur, seul le premier ventilateur peut être activé pour déshumidifier la plaque absorbante d'humidité, réduisant la consommation d'énergie tout en évitant l'introduction d'humidité.
Avantages Principaux
La surveillance en temps réel et le contrôle intelligent de la température, de l'humidité et de l'état de fonctionnement de l'équipement de l'armoire sont réalisés. Cela garantit la sécurité électrique tout en réduisant la consommation d'énergie en activant l'équipement en fonction des besoins, équilibrant la praticité et l'efficacité énergétique.
