Unha célula de anel de vacuo intelixente a aire

Campo Técnico

O modelo de utilidade relaciona-se co campo técnico das unidades de anel principal, especificamente unha unidade de anel principal de vacío inteligente aislada por aire.

Estado da Arte

Unha unidade de anel principal é un dispositivo eléctrico que integra equipos de conmutación de alta tensión nun armario metálico ou asóianos nunha unidade de alimentación de anel de intervalo. Forma un sistema conectando as barras de distribución de varios armarios de alimentación de saída, cun núcleo que comprende interruptores de carga e fusibles. Caracterízase por unha estrutura simple, tamaño pequeno, baixo custo, excelentes parámetros de fornecemento de enerxía e alta seguridade.

As unidades de anel principal aisladas por aire (tamén coñecidas como unidades de anel principal semi-aisladas) utilizan o aire seco como medio de aislamento e extinción do arco. O seu rendemento é superior ao do gas SF6 sen causar contaminación ambiental. Os interruptores de alta tensión en funcionamento están aloxados nunha cámara de aire selada con presión constante non afectada polo ambiente, facendo que sexan adecuados para áreas especiais como mesetas, rexións salinas-álcalis e lugares húmidos.

Na tecnoloxía existente, as unidades de anel principal aisladas por aire adoitan adoptar formas combinadas como interruptor de carga-disxuntor, interruptor de carga-fusible de alta tensión e interruptor de circuito de vacío-disxuntor. Os armarios de unidade poden utilizarse individualmente ou combinarse libremente. No entanto, existen as seguintes deficiencias:

1. Cando se combinan, o estado de funcionamento só se mostra a través do compartimento de relevadores e instrumentos, requirindo inspeccións manuais regulares e resolución de problemas, que implican custos altos.

2. A dissipación de calor dentro do armario é difícil de resolver eficazmente: confiar só na circulación de aire interna non pode dissipar o calor de forma eficiente, mentres que unha estructura simple de orificio de ventilación é propensa a introducir exceso de humidade, afectando a seguridade eléctrica. É necesario mellorar urgentemente.

Contido do Modelo de Utilidade

Obxectivo

Dirixida ás deficiencias da tecnoloxía existente, o modelo de utilidade proporciona unha unidade de anel principal de vacío inteligente aislada por aire, co obxectivo de lograr:

• Unha disposición racional para expandir a funcionalidade da combinación de barras de distribución.

• Monitorización en tempo real do estado de funcionamento, mellorando os niveis de xestión inteligente e reducindo os custos de manutención.

• Rendemento optimizado de dissipación de calor evitando a introdución de humidade, equilibrando a seguridade eléctrica e a eficiencia enerxética.

Solución Técnica

Unha unidade de anel principal de vacío inteligente aislada por aire compónese dun corpo de armario coa seguinte estrutura interna:

1. Zonas Funcionais Principais e Compoñentes

• O corpo do armario inclúe un compartimento de barras de distribución, un compartimento de relevadores e instrumentos, un compartimento de interruptores e un compartimento de cables:

• Compartimento de Barras de Distribución: Contén barras de distribución, un primeiro sensor de temperatura e un conxunto de ventoinhas elixricamente conectado a un controlador PLC.

• Compartimento de Relevadores e Instrumentos: Situado nun lado do compartimento de barras de distribución, alberga relevadores.

• Compartimento de Interruptores: Situado na parte inferior do compartimento de barras de distribución, contén un conxunto de interruptores de carga, un segundo sensor de temperatura e un sensor de humidade (o sensor de humidade está situado nun lado dunha primeira placa de partición e conectado a un módulo de almacenamento de datos). O conxunto de interruptores de carga está conectado ao compartimento de barras de distribución a través dun conxunto de aislantes que comprende tres aislantes de intervalo e está conectado a fusibles, un mecanismo de operación e un transformador de corrente. Proporciona un marco entre o transformador de corrente e o corpo do armario.

• Un compartimento de control e unha cámara de aire están situados nun lado do compartimento de interruptores:

• Compartimento de Control: Situado entre o compartimento de relevadores e instrumentos e a cámara de aire, alberga unha placa de circuito e o controlador PLC. A placa de circuito integra o módulo de almacenamento de datos, un módulo de transmisión inalámbrica e un módulo de recepción inalámbrica. O módulo de almacenamento de datos está conectado aos relevadores, ao primeiro sensor de temperatura, ao segundo sensor de temperatura e ao módulo de transmisión inalámbrica. O módulo de recepción inalámbrica está conectado ao controlador PLC.

• Cámara de Aire: Un lado está conectado ao compartimento de interruptores a través da primeira placa de partición, e o outro lado ten unha malla de entrada de aire cara ao corpo do armario. A primeira placa de partición dispón dun orificio de retorno de aire e un orificio de suministro de aire, equipados con unha primeira e segunda ventoinha respectivamente (ambas elixricamente conectadas ao controlador PLC). A primeira ventoinha está conectada a unha placa de absorción de humidade, situada entre a segunda ventoinha e a malla de entrada de aire.

• Compartimento de Cables: Alberga un interruptor de terra interconectado, un para-raios e un cable.

2. Estructura do Corpo do Armario e Perfil

• Segundas placas de partición están dispostas entre o compartimento de barras de distribución e o compartimento de relevadores e instrumentos/compartimento de interruptores, e entre o compartimento de interruptores e o compartimento de control/compartimento de cables.

• O corpo do armario está composto por varias placas de marco remachadas. Ambas as placas de marco e o marco utilizan un corpo de perfil:

• Os catro cantos do corpo de perfil están dotados de bloques de encaixe. A parede exterior do bloque de encaixe está inclinada respecto ao corpo de perfil, cun primeiro orificio pasante no interior e placas de límite nos dous lados.

• O centro do corpo de perfil ten un segundo orificio pasante. A sección transversal da súa parte superior e inferior é un trapecio isósceles, e ambos os lados son arcos cóncavos.

• Ambos os lados do corpo de perfil están dotados de placas cóncavas, que teñen varias fendas de montaxe en forma de vaso.

Efectos Benéficos

1. Vantaxes Estructurais: O corpo de perfil con bloques de encaixe e placas cóncavas, xunto co primeiro orificio pasante e o segundo orificio pasante de forma especial, aseguran alta rigidez e estabilidade, reducindo a espesor da parede. As fendas de montaxe en forma de vaso facilitan a montaxe rápido e a posterior incorporación de sensores/conexión. A estrutura xeral é nova, compacta e fácil de montar.

2. Optimización da Disposición: O compartimento de relevadores e instrumentos, o compartimento de control e a cámara de aire están distribuídos no mesmo lado, combinados e conectados co compartimento de interruptores e o compartimento de barras de distribución, expandindo eficazmente as funcións das barras de distribución, evitando a confusión de cableado e proporcionando unha alta utilización do espazo.

3. Control Intelixente:

• O módulo de almacenamento de datos envía o estado do circuito e os datos ambientais recopilados polos relevadores, os sensores de temperatura (primeiro e segundo) e o sensor de humidade en tempo real a través do módulo de transmisión inalámbrica, facilitando a monitorización integrada dos armarios conectados, mellorando a xestión intelixente e reducindo os custos de manutención.

• Después de que o módulo de recepción inalámbrica recibe unha señal de control, o controlador PLC actívase según sea necesario: o conxunto de ventoinhas para a dissipación de calor por circulación interna, ou a segunda ventoinha para atrair aire externo a través da placa de absorción de humidade para a refrigeración por circulación externa. Cando a temperatura é baixa, só se pode activar a primeira ventoinha, utilizando o aire quente do compartimento de interruptores para deshumidificar a placa de absorción de humidade. Isto aumenta a eficiencia enerxética, evita a introdución de humidade e equilibra a seguridade eléctrica co aforro de enerxía.

Modo de Implementación Detallado

I. Estructura do Armario e Componentes Principais

1. División de Áreas Funcionais

• O interior do armario inclúe o compartimento de barras de distribución, o compartimento de relevadores e instrumentos, o compartimento de interruptores, o compartimento de cables, o compartimento de control e a cámara de aire. Cada área está separada por placas de partición, cunhas funcións claras e sen interferencias.

• O compartimento de barras de distribución está situado na parte superior, co compartimento de relevadores e instrumentos nun lado e o compartimento de interruptores na parte inferior. Un lado do compartimento de interruptores ten secuencialmente o compartimento de control e a cámara de aire, mentres que o outro lado é o compartimento de cables.

2. Componentes Principais de Cada Área

• Compartimento de Barras de Distribución: Contén barras de distribución, o primeiro sensor de temperatura e o conxunto de ventoinhas elixricamente conectado ao controlador PLC.

• Compartimento de Relevadores e Instrumentos: Alberga relevadores para recopilar o estado de funcionamento do equipo (por exemplo, corrente, voltaxe, potencia).

• Compartimento de Interruptores: Equipado co conxunto de interruptores de carga, o segundo sensor de temperatura e o sensor de humidade. O conxunto de interruptores de carga está conectado ao compartimento de barras de distribución a través do conxunto de aislantes (con tres aislantes de intervalo) e está conectado a fusibles, o mecanismo de operación e o transformador de corrente. Proporciona un marco entre o transformador de corrente e o corpo do armario.

• Compartimento de Control: Contén a placa de circuito e o controlador PLC. A placa de circuito integra o módulo de almacenamento de datos, o módulo de transmisión inalámbrica e o módulo de recepción inalámbrica. O módulo de almacenamento de datos está conectado aos relevadores, ao primeiro sensor de temperatura, ao segundo sensor de temperatura e ao sensor de humidade. O módulo de recepción inalámbrica está conectado ao controlador PLC.

• Cámara de Aire: Un lado está conectado ao compartimento de interruptores a través da primeira placa de partición, e o outro lado ten a malla de entrada de aire. A primeira placa de partición ten un orificio de retorno de aire e un orificio de suministro de aire, equipados coa primeira e segunda ventoinha respectivamente (ambas elixricamente conectadas ao controlador PLC). A primeira ventoinha está conectada á placa de absorción de humidade, situada entre a segunda ventoinha e a malla de entrada de aire.

• Compartimento de Cables: Alberga o interruptor de terra interconectado, o para-raios e o cable.

3. Estructura do Corpo do Armario e Perfil

• O corpo do armario está formado por remachar varias placas de marco. Ambas as placas de marco e o marco utilizan o corpo de perfil.

• Os catro cantos do corpo de perfil teñen bloques de encaixe. A parede exterior do bloque de encaixe está inclinada respecto ao corpo de perfil, cun primeiro orificio pasante no interior e placas de límite nos dous lados. O centro ten un segundo orificio pasante; a sección transversal da súa parte superior e inferior é un trapecio isósceles, e ambos os lados son arcos cóncavos. Ambos os lados do corpo de perfil tamén teñen placas cóncavas con varias fendas de montaxe en forma de vaso.

II. Principio de Funcionamento e Vantaxes

1. Método de Montaxe

   Os corpos de perfil logran unha conexión rápida a través dos bloques de encaixe con placas de límite, e despois remachan e fixan usando pezas de conexión de esquina a través das fendas de montaxe en forma de vaso nas placas cóncavas. O proceso de montaxe é conveniente e estable, tamén proporcionando resistencia a choques, menor custo e peso, e facilidade de transporte.

2. Funcionamento e Proceso de Control Intelixente

• O compartimento de barras de distribución conecta múltiples unidades de anel principal. O conxunto de interruptores de carga conecta ao compartimento de barras de distribución a través do conxunto de aislantes. O fusible interrompe o circuito fundindo o elemento cando a corrente excede o límite. O mecanismo de operación realiza as operacións de pechado e abertura. O transformador de corrente convérte proporcionalmente unha gran corrente primaria nunha pequena corrente secundaria, protexendo o circuito de medida, e transmite sinais ao interruptor de terra, ao para-raios e ao cable no compartimento de cables.

• Os relevadores recopilan o estado de funcionamento do equipo e o transmiten ao módulo de almacenamento de datos na placa de circuito. Este módulo tamén almacena os sinais de temperatura dos primeiros e segundos sensores de temperatura e o sinal de humidade do sensor de humidade. Estes son enviados en tempo real a través do módulo de transmisión inalámbrica a unha estación base ou terminal de control para monitorización remota.

• O terminal de control pode enviar comandos ao controlador PLC a través do módulo de recepción inalámbrica, ou o controlador PLC pode facer xuízos automáticos: Cando se necesita dissipación de calor, activa o conxunto de ventoinhas para a dissipación de calor por circulación interna, ou inicia a segunda ventoinha para aspirar aire a través da malla de entrada, deshumidificándoo a través da placa de absorción de humidade e suministrándolo ao armario para a dissipación de calor por circulación externa. Cando a temperatura non cumple a condición para iniciar a segunda ventoinha, só se pode activar a primeira ventoinha para deshumidificar a placa de absorción de humidade, reducindo o consumo de enerxía mentres evita a introdución de humidade.

3. Vantaxes Principais

   Se logra a monitorización en tempo real e o control intelixente da temperatura, humidade e estado de funcionamento do equipo do armario. Isto asegura a seguridade eléctrica mentres reduce o consumo de enerxía activando o equipo conforme a demanda, equilibrando a practicidade e a eficiencia enerxética.