Un'Unità Centrale a Anello Intelligente a Vuoto Isolata ad Aria

Campo Tecnico

Il modello di utilità si riferisce al campo tecnico delle unità a anello principale, in particolare a un'unità a anello principale intelligente a vuoto con isolamento ad aria.

Stato della Tecnica

Un'unità a anello principale è un dispositivo elettrico che integra dispositivi di interruzione ad alta tensione in un involucro metallico o li assembla in un'unità di alimentazione a anello principale a intervalli. Forma un sistema collegando le barre di distribuzione di vari armadi di uscita, con il suo nucleo composto da interruttori di carico e fusibili. Si caratterizza per una struttura semplice, dimensioni ridotte, basso costo, eccellenti parametri di alimentazione e alta sicurezza.

Le unità a anello principale con isolamento ad aria (anche note come unità a anello principale semi-isolate) utilizzano l'aria secca come mezzo di isolamento e spegnimento dell'arco. Le loro prestazioni sono superiori a quelle del gas SF6 senza causare inquinamento ambientale. Gli interruttori ad alta tensione vivi sono alloggiati in una camera d'aria sigillata con pressione costante non influenzata dall'ambiente, rendendoli adatti per aree speciali come i plateau, le regioni salso-alcaline e le zone umide.

Nella tecnologia esistente, le unità a anello principale con isolamento ad aria spesso adottano combinazioni come interruttore di carico-disgiuntore, interruttore di carico-fusibile ad alta tensione e interruttore a vuoto-disgiuntore. Gli armadi possono essere utilizzati singolarmente o combinati liberamente. Tuttavia, esistono i seguenti difetti:

1. Quando combinati, lo stato operativo viene visualizzato solo attraverso il compartimento relè e strumenti, richiedendo ispezioni e risoluzioni manuali regolari, con costi elevati.

2. La dissipazione del calore all'interno dell'armadio è difficile da risolvere efficacemente: la sola circolazione interna dell'aria non può dissipare il calore in modo efficiente, mentre una semplice struttura di foro di ventilazione è propensa a introdurre eccessiva umidità, influendo sulla sicurezza elettrica. È necessario un miglioramento urgente.

Contenuto del Modello di Utilità

Obiettivo

Mirando ai difetti della tecnologia esistente, il modello di utilità fornisce un'unità a anello principale intelligente a vuoto con isolamento ad aria, con l'obiettivo di:

• Una disposizione razionale per espandere la funzionalità di combinazione delle barre di distribuzione.

• Monitoraggio in tempo reale dello stato operativo, miglioramento dei livelli di gestione intelligente e riduzione dei costi di manutenzione.

• Prestazioni di dissipazione del calore ottimizzate evitando l'introduzione di umidità, bilanciando sicurezza elettrica ed efficienza energetica.

Soluzione Tecnica

Un'unità a anello principale intelligente a vuoto con isolamento ad aria comprende un corpo di armadio con la seguente struttura interna:

1. Aree Funzionali Principali e Componenti

• Il corpo dell'armadio include un compartimento delle barre di distribuzione, un compartimento relè e strumenti, un compartimento interruttori e un compartimento cavi:

• Compartimento delle Barre di Distribuzione: Contiene le barre di distribuzione, un primo sensore di temperatura e un set di ventilatori elettricamente connessi a un controller PLC.

• Compartimento Relè e Strumenti: Situato su un lato del compartimento delle barre di distribuzione, ospita i relè.

• Compartimento Interruttori: Situato nella parte inferiore del compartimento delle barre di distribuzione, ospita un set di interruttori di carico, un secondo sensore di temperatura e un sensore di umidità (il sensore di umidità è situato su un lato di una prima piastra di partizione e connesso a un modulo di memorizzazione dati). Il set di interruttori di carico è connesso al compartimento delle barre di distribuzione tramite un set di isolatori composto da tre isolatori a intervalli e è connesso a fusibili, un meccanismo di azionamento e un trasformatore di corrente. È fornito un telaio tra il trasformatore di corrente e il corpo dell'armadio.

• Un compartimento di controllo e una camera d'aria sono situati su un lato del compartimento interruttori:

• Compartimento di Controllo: Situato tra il compartimento relè e strumenti e la camera d'aria, ospita una scheda circuito e il controller PLC. La scheda circuito integra il modulo di memorizzazione dati, un modulo di trasmissione wireless e un modulo di ricezione wireless. Il modulo di memorizzazione dati è connesso ai relè, al primo sensore di temperatura, al secondo sensore di temperatura e al modulo di trasmissione wireless. Il modulo di ricezione wireless è connesso al controller PLC.

• Camera d'Aria: Un lato è connesso al compartimento interruttori tramite la prima piastra di partizione, e l'altro lato ha una griglia d'ingresso d'aria rivolta verso il corpo dell'armadio. La prima piastra di partizione è dotata di un'uscita di ritorno d'aria e un'uscita di soffiata, equipaggiata rispettivamente con un primo e un secondo ventilatore (entrambi elettricamente connessi al controller PLC). Il primo ventilatore è connesso a una piastra assorbente di umidità, situata tra il secondo ventilatore e la griglia d'ingresso d'aria.

• Compartimento Cavi: Ospita un interruttore di terra interconnesso, un parafulmine e un cavo.

2. Corpo dell'Armadio e Struttura del Profilo

• Sono fornite seconde lastre di partizione tra il compartimento delle barre di distribuzione e il compartimento relè e strumenti/compartimento interruttori, e tra il compartimento interruttori e il compartimento di controllo/compartimento cavi.

• Il corpo dell'armadio è composto da diverse lastre di cornice rivettate. Sia le lastre di cornice che il telaio utilizzano un corpo di profilo:

• Gli angoli del corpo di profilo sono dotati di blocchi di inserimento. La parete esterna del blocco di inserimento è inclinata rispetto al corpo di profilo, con un primo foro passante all'interno e piastre di limitazione su entrambi i lati.

• Al centro del corpo di profilo c'è un secondo foro passante. La sezione trasversale del suo alto e basso è un trapezio isoscele, e i lati sono archi concavi.

• Entrambi i lati del corpo di profilo sono dotati di piastre a arco concavo, che hanno diversi fori di montaggio a forma di vita.

Efetti Benefici

1. Vantaggi Strutturali: Il corpo di profilo con blocchi di inserimento e piastre a arco concavo, insieme al primo foro passante e al secondo foro passante di forma speciale, garantisce alta rigidità e stabilità riducendo lo spessore delle pareti. I fori di montaggio a forma di vita facilitano l'assemblaggio rapido e l'incorporazione successiva di sensori/cavi. La struttura complessiva è innovativa, compatta e facile da assemblare.

2. Ottimizzazione della Disposizione: Il compartimento relè e strumenti, il compartimento di controllo e la camera d'aria sono distribuiti sullo stesso lato, combinati e connessi con il compartimento interruttori e il compartimento delle barre di distribuzione, espandendo efficacemente le funzioni delle barre di distribuzione, evitando confusione dei cavi e fornendo un'alta utilizzazione dello spazio.

3. Controllo Intelligente:

• Il modulo di memorizzazione dati invia in tempo reale lo stato del circuito e i dati ambientali raccolti dai relè, dai sensori di temperatura (primo e secondo) e dal sensore di umidità tramite il modulo di trasmissione wireless, facilitando il monitoraggio integrato degli armadi connessi, migliorando la gestione intelligente e riducendo i costi di manutenzione.

• Dopo che il modulo di ricezione wireless riceve un segnale di controllo, il controller PLC attiva come necessario: il set di ventilatori per la dissipazione del calore in circolazione interna, o il secondo ventilatore per aspirare l'aria esterna attraverso la piastra assorbente di umidità per la refrigerazione in circolazione esterna. Quando la temperatura è bassa, può essere attivato solo il primo ventilatore, utilizzando l'aria calda dal compartimento interruttori per deumidificare la piastra assorbente di umidità. Questo aumenta l'efficienza energetica, evita l'introduzione di umidità e bilancia la sicurezza elettrica con il risparmio energetico.

Modalità di Implementazione Dettagliata

I. Struttura dell'Armadio e Componenti Principali

1. Divisione delle Aree Funzionali

• L'interno dell'armadio include il compartimento delle barre di distribuzione, il compartimento relè e strumenti, il compartimento interruttori, il compartimento cavi, il compartimento di controllo e la camera d'aria. Ogni area è separata da lastre di partizione, con funzioni chiare e senza interferenze.

• Il compartimento delle barre di distribuzione è situato nella parte superiore, con il compartimento relè e strumenti su un lato e il compartimento interruttori nella parte inferiore. Su un lato del compartimento interruttori ci sono sequenzialmente il compartimento di controllo e la camera d'aria, mentre sull'altro lato c'è il compartimento cavi.

2. Componenti Principali di Ogni Area

• Compartimento delle Barre di Distribuzione: Contiene le barre di distribuzione, il primo sensore di temperatura e il set di ventilatori elettricamente connessi al controller PLC.

• Compartimento Relè e Strumenti: Ospita i relè per raccogliere lo stato operativo dell'equipaggiamento (ad esempio, corrente, tensione, potenza).

• Compartimento Interruttori: Dotato del set di interruttori di carico, del secondo sensore di temperatura e del sensore di umidità. Il set di interruttori di carico è connesso al compartimento delle barre di distribuzione tramite il set di isolatori (con tre isolatori a intervalli) ed è connesso a fusibili, al meccanismo di azionamento e al trasformatore di corrente. È fornito un telaio tra il trasformatore di corrente e il corpo dell'armadio.

• Compartimento di Controllo: Contiene la scheda circuito e il controller PLC. La scheda circuito integra il modulo di memorizzazione dati, il modulo di trasmissione wireless e il modulo di ricezione wireless. Il modulo di memorizzazione dati è connesso ai relè, al primo sensore di temperatura, al secondo sensore di temperatura e al sensore di umidità. Il modulo di ricezione wireless è connesso al controller PLC.

• Camera d'Aria: Un lato è connesso al compartimento interruttori tramite la prima piastra di partizione, e l'altro lato ha la griglia d'ingresso d'aria. La prima piastra di partizione ha un'uscita di ritorno d'aria e un'uscita di soffiata, equipaggiata rispettivamente con il primo e il secondo ventilatore (entrambi elettricamente connessi al controller PLC). Il primo ventilatore è connesso alla piastra assorbente di umidità, situata tra il secondo ventilatore e la griglia d'ingresso d'aria.

• Compartimento Cavi: Ospita l'interruttore di terra interconnesso, il parafulmine e il cavo.

3. Corpo dell'Armadio e Struttura del Profilo

• Il corpo dell'armadio è formato da diverse lastre di cornice rivettate. Sia le lastre di cornice che il telaio utilizzano il corpo di profilo.

• Gli angoli del corpo di profilo hanno blocchi di inserimento. La parete esterna del blocco di inserimento è inclinata rispetto al corpo di profilo, con un primo foro passante all'interno e piastre di limitazione su entrambi i lati. Al centro c'è un secondo foro passante; la sua sezione trasversale superiore e inferiore è un trapezio isoscele, e i lati sono archi concavi. Entrambi i lati del corpo di profilo hanno anche piastre a arco concavo con diversi fori di montaggio a forma di vita.

II. Principio di Funzionamento e Vantaggi

1. Metodo di Assemblaggio

   I corpi di profilo realizzano una connessione rapida tramite i blocchi di inserimento con piastre di limitazione, e vengono quindi fissati mediante rivettatura utilizzando pezzi di connessione agli angoli attraverso i fori di montaggio a forma di vita sulle piastre a arco concavo. Il processo di assemblaggio è conveniente e stabile, offrendo anche resistenza agli urti, un costo e un peso inferiori, e facilitando il trasporto.

2. Operazione e Processo di Controllo Intelligente

• Il compartimento delle barre di distribuzione connette molteplici unità a anello principale. Il set di interruttori di carico si connette al compartimento delle barre di distribuzione tramite il set di isolatori. Il fusibile interrompe il circuito fondendo il suo elemento quando la corrente supera il limite. Il meccanismo di azionamento esegue operazioni di chiusura e apertura. Il trasformatore di corrente converte proporzionalmente una grande corrente primaria in una piccola corrente secondaria, proteggendo il circuito di misura, e trasmette segnali all'interruttore di terra, al parafulmine e al cavo nel compartimento cavi.

• I relè raccolgono lo stato operativo dell'equipaggiamento e lo trasmettono al modulo di memorizzazione dati sulla scheda circuito. Questo modulo memorizza anche i segnali di temperatura dai primi e secondi sensori di temperatura e il segnale di umidità dal sensore di umidità. Questi vengono poi inviati in tempo reale tramite il modulo di trasmissione wireless a una stazione base o a un terminale di controllo per il monitoraggio remoto.

• Il terminale di controllo può inviare comandi al controller PLC tramite il modulo di ricezione wireless, o il controller PLC può effettuare giudizi automatici: quando è necessaria la dissipazione del calore, attiva il set di ventilatori per la dissipazione del calore in circolazione interna, o avvia il secondo ventilatore per aspirare l'aria attraverso la griglia d'ingresso, deumidificarla tramite la piastra assorbente di umidità e fornirla nell'armadio per la dissipazione del calore in circolazione esterna. Quando la temperatura non soddisfa la condizione per l'avvio del secondo ventilatore, può essere attivato solo il primo ventilatore per deumidificare la piastra assorbente di umidità, riducendo il consumo di energia evitando l'introduzione di umidità.

3. Vantaggi Principali

   Si ottiene il monitoraggio e il controllo intelligente in tempo reale della temperatura, dell'umidità e dello stato operativo dell'equipaggiamento all'interno dell'armadio. Ciò garantisce la sicurezza elettrica riducendo il consumo di energia attivando l'equipaggiamento su richiesta, bilanciando praticità ed efficienza energetica.