Een luchtgeïsoleerde intelligente vacuüm ringkast
Technisch domein
Het nuttig model betreft het technische domein van ringkasten, specifiek een luchtgeïsoleerde intelligente vacuüm ringkast.
Achtergrondkennis
Een ringkast is een elektrisch apparaat dat hoogspanningscontactors integreert in een metalen behuizing of assembleert tot een interval-type ringvoorziening. Het vormt een systeem door de busbars van verschillende uitgaande voederschakelaars te verbinden, met als kern bestaande uit belastingschakelaars en zekeringen. Het heeft een eenvoudige structuur, kleine afmetingen, lage kosten, uitstekende energievoorzieningsparameters en hoge veiligheid.
Luchtgeïsoleerde ringkasten (ook bekend als semi-geïsoleerde ringkasten) gebruiken droge lucht als isolatiemedium en boogverdelgingsmedium. Hun prestaties zijn superieur aan SF6-gas zonder milieubesmetting te veroorzaken. De hoogspanningslevenschakelaars worden ondergebracht in een verzegelde luchtkamer met constante druk die niet wordt beïnvloed door de omgeving, waardoor ze geschikt zijn voor bijzondere gebieden zoals plateaus, zout-alkaligebieden en vochtige locaties.
In de bestaande technologie nemen luchtgeïsoleerde ringkasten vaak combinatievormen aan zoals belastingschakelaar-scheidingsschakelaar, belastingschakelaar-hoogspanningzekering en vacuümschakelaar-scheidingsschakelaar. Behuizingen kunnen individueel of vrij gecombineerd worden gebruikt. Er bestaan echter de volgende tekortkomingen:
Bij combinatie wordt de werkingstoestand alleen weergegeven via de relais- en meetinstrumentenruimte, wat regelmatige handmatige inspecties en probleemoplossing vereist, wat hoge kosten met zich meebrengt.
De warmteafgifte binnen de kast is moeilijk effectief op te lossen: Relying solely on internal air circulation cannot dissipate heat efficiently, while a simple ventilation hole structure is prone to introducing excessive moisture, affecting electrical safety. Improvement is urgently needed.
Inhoud van het nuttig model
Doel
Met het oog op de tekortkomingen van de bestaande technologie biedt het nuttig model een luchtgeïsoleerde intelligente vacuüm ringkast, met als doel:
Een rationele indeling om de functie van busbarcombinaties uit te breiden.
Real-time monitoring van de werkingstoestand, verbetering van intelligent managementniveaus en vermindering van onderhoudskosten.
Geoptimaliseerde warmteafgifteprestaties terwijl het introduceren van vocht wordt vermeden, balancerend tussen elektrische veiligheid en energie-efficiëntie.
Technische oplossing
Een luchtgeïsoleerde intelligente vacuüm ringkast bestaat uit een behuizing met de volgende interne structuur:
Kernfunctiegebieden en -componenten
De behuizing omvat een busbarcompartment, een relais- en meetinstrumentenruimte, een schakelaarcompartment en een kabelcompartment:
Busbarcompartment: Bevat busbars, een eerste temperatuursensor en een ventilatorset die elektrisch verbonden is met een PLC-controller.
Relais- en meetinstrumentenruimte: Gelegen aan één kant van het busbarcompartment, huisvest deze relais.
Schakelaarcompartment: Gelegen aan de onderkant van het busbarcompartment, huisvest dit een belastingschakelaarset, een tweede temperatuursensor en een vochtigheidsensor (de vochtigheidsensor is gelegen aan één kant van een eerste scheidingsplaat en verbonden met een gegevensopslagmodule). De belastingschakelaarset is verbonden met het busbarcompartment via een isolatorset bestaande uit drie intervallisolateurs en is verbonden met zekeringen, een bedieningsmechanisme en een stroomtransformator. Tussen de stroomtransformator en de behuizing is een frame aangebracht.
Een controlecompartment en een luchtkamer zijn gelegen aan één kant van het schakelaarcompartment:
Controlecompartment: Gelegen tussen de relais- en meetinstrumentenruimte en de luchtkamer, huisvest dit een printplaat en de PLC-controller. De printplaat integreert de gegevensopslagmodule, een draadloze transmissiemodule en een draadloze ontvangstmodule. De gegevensopslagmodule is verbonden met de relais, de eerste temperatuursensor, de tweede temperatuursensor en de draadloze transmissiemodule. De draadloze ontvangstmodule is verbonden met de PLC-controller.
Luchtkamer: Aan één kant verbonden met het schakelaarcompartment via de eerste scheidingsplaat, en aan de andere kant heeft een luchteinlaatnetwerk gericht naar de behuizing. De eerste scheidingsplaat is voorzien van een terugluchtuitgang en een toevoerluchtuitgang, uitgerust met respectievelijk een eerste en tweede ventilator (beide elektrisch verbonden met de PLC-controller). De eerste ventilator is verbonden met een vochtabsorberend plaat, gelegen tussen de tweede ventilator en de luchteinlaatnetwerk.
Kabelcompartment: Huisvest een verbonden aardingsschakelaar, bliksemafleider en kabel.
Behuizing en profielstructuur
Tweede scheidingsplaten zijn aangebracht tussen het busbarcompartment en de relais- & meetinstrumentenruimte/schakelaarcompartment, en tussen het schakelaarcompartment en het controlecompartment/kabelcompartment.
De behuizing bestaat uit verschillende gestanst frameplaten. Zowel de frameplaten als het frame gebruiken een profiellichaam:
De vier hoeken van het profiellichaam zijn voorzien van plug-in blokken. De buitenwand van de plug-in blokken staat schuin ten opzichte van het profiellichaam, met een eerste doorlatend gat binnenin en beperkingsplaten aan beide zijden.
Het midden van het profiellichaam heeft een tweede doorlatend gat. De doorsnede van de boven- en onderkant is een gelijkbenige trapezium, en beide zijden zijn holle bogen.
Beide zijden van het profiellichaam zijn voorzien van holle bogenplaten, die verschillende taillevormige montagegaten hebben.
Voordelen
Structuurvoordelen: Het profiellichaam met plug-in blokken en holle bogenplaten, samen met het eerste doorlatend gat en het speciaal gevormde tweede doorlatend gat, zorgt voor hoge rigiditeit en stabiliteit terwijl de wanddikte wordt verlaagd. De taillevormige montagegaten vergemakkelijken snelle assemblage en latere sensorinbedding/wiring. De gehele structuur is vernieuwend, compact en gemakkelijk te assembleren.
Indelings optimalisatie: De relais- en meetinstrumentenruimte, controlecompartment en luchtkamer zijn verdeeld over dezelfde zijde, gecombineerd en verbonden met het schakelaar- en busbarcompartment, wat effectief de busbarfuncties uitbreidt, de wirwar van bedrading vermijdt en hoge ruimtebenutting biedt.
Intelligente controle:
De gegevensopslagmodule verzendt circuitstatus en omgevingsgegevens verzameld door de relais, temperatuursensoren (eerste en tweede), en vochtigheidsensor in real-time via de draadloze transmissiemodule, waardoor geïntegreerde bewaking van aangesloten behuizingen mogelijk wordt, intelligent management wordt verbeterd en onderhoudskosten worden verlaagd.
Na ontvangst van een besturingssignaal door de draadloze ontvangstmodule activeert de PLC-controller indien nodig: de ventilatorset voor interne circulatiehitteafgifte, of de tweede ventilator om externe lucht via het vochtabsorberende plaat te trekken voor externe circulatiekoeling. Bij lage temperaturen kan alleen de eerste ventilator worden geactiveerd, gebruikmakend van hete lucht uit het schakelaarcompartment om het vochtabsorberende plaat te ontvochtigen. Dit verhoogt de energie-efficiëntie, verhindert het introduceren van vocht en balanceert elektrische veiligheid met energiebesparing.
Gedetailleerde implementatiemodus
I. Behuizingstructuur en kerncomponenten
Functiegebiedindeling
Het interieur van de behuizing omvat het busbarcompartment, relais- en meetinstrumentenruimte, schakelaarcompartment, kabelcompartment, controlecompartment en luchtkamer. Elk gebied is gescheiden door scheidingsplaten, met duidelijke functies en geen interferentie.
Het busbarcompartment bevindt zich in de bovenkant, met de relais- en meetinstrumentenruimte aan één kant en het schakelaarcompartment onderaan. Aan één kant van het schakelaarcompartment bevinden zich achtereenvolgens het controlecompartment en de luchtkamer, terwijl aan de andere kant het kabelcompartment is.
Kerncomponenten van elk gebied
Busbarcompartment: Bevat busbars, de eerste temperatuursensor en de ventilatorset elektrisch verbonden met de PLC-controller.
Relais- en meetinstrumentenruimte: Huisvest relais voor het verzamelen van apparatuurwerkingstoestand (bijv. stroom, spanning, vermogen).
Schakelaarcompartment: Uitgerust met de belastingschakelaarset, de tweede temperatuursensor en de vochtigheidsensor. De belastingschakelaarset is verbonden met het busbarcompartment via de isolatorset (met drie intervallisolateurs) en is verbonden met zekeringen, het bedieningsmechanisme en de stroomtransformator. Tussen de stroomtransformator en de behuizing is een frame aangebracht.
Controlecompartment: Bevat de printplaat en de PLC-controller. De printplaat integreert de gegevensopslagmodule, draadloze transmissiemodule en draadloze ontvangstmodule. De gegevensopslagmodule is verbonden met de relais, de eerste temperatuursensor, de tweede temperatuursensor en de vochtigheidsensor. De draadloze ontvangstmodule is verbonden met de PLC-controller.
Luchtkamer: Aan één kant verbonden met het schakelaarcompartment via de eerste scheidingsplaat, en aan de andere kant heeft de luchteinlaatnetwerk. De eerste scheidingsplaat heeft een terugluchtuitgang en een toevoerluchtuitgang, uitgerust met respectievelijk de eerste en tweede ventilator (beide elektrisch verbonden met de PLC-controller). De eerste ventilator is verbonden met het vochtabsorberend plaat, gelegen tussen de tweede ventilator en de luchteinlaatnetwerk.
Kabelcompartment: Huisvest de verbonden aardingsschakelaar, bliksemafleider en kabel.
Behuizing en profielstructuur
De behuizing wordt gevormd door het vaststellen van verschillende frameplaten. Zowel de frameplaten als het frame gebruiken het profiellichaam.
De vier hoeken van het profiellichaam hebben plug-in blokken. De buitenwand van de plug-in blokken staat schuin ten opzichte van het profiellichaam, met een eerste doorlatend gat binnenin en beperkingsplaten aan beide zijden. In het midden bevindt zich een tweede doorlatend gat; de doorsnede van de boven- en onderkant is een gelijkbenige trapezium, en beide zijden zijn holle bogen. Beide zijden van het profiellichaam hebben ook holle bogenplaten met verschillende taillevormige montagegaten.
II. Werkprincipe en voordelen
Assemblagemethode
De profiellichamen bereiken snelle verbinding via de plug-in blokken met beperkingsplaten, en worden vervolgens vastgestanst en vastgezet met hoekverbindingonderdelen via de taillevormige montagegaten op de holle bogenplaten. Het assemblageproces is gemakkelijk en stabiel, biedt ook schokbestendigheid, lagere kosten en gewicht, en eenvoudige transport.
Bedrijfsvoering en intelligent controleproces
Het busbarcompartment verbindt meerdere ringkasten. De belastingschakelaarset is verbonden met het busbarcompartment via de isolatorset. De zekering verbreekt het circuit door smelten van het element wanneer de stroom de limiet overschrijdt. Het bedieningsmechanisme voert sluiten en openen uit. De stroomtransformator converteert proportioneel een grote primaire stroom naar een kleine secundaire stroom, beschermt het meetcircuit en zendt signalen naar de aardingsschakelaar, bliksemafleider en kabel in het kabelcompartment.
De relais verzamelen de apparatuurwerkingstoestand en verzenden deze naar de gegevensopslagmodule op de printplaat. Deze module slaat ook temperatuursignalen van de eerste en tweede temperatuursensoren en het vochtigheidssignaal van de vochtigheidsensor op. Deze worden vervolgens in real-time verzonden via de draadloze transmissiemodule naar een basisstation of controleterminal voor afstandscontrole.
De controleterminal kan commando's versturen naar de PLC-controller via de draadloze ontvangstmodule, of de PLC-controller kan automatische oordeel maken: Wanneer hitteafgifte nodig is, activeert het de ventilatorset voor interne circulatiehitteafgifte, of start de tweede ventilator om lucht te trekken via de inlaatnetwerk, de vocht via het vochtabsorberende plaat te verwijderen en deze in de behuizing te leveren voor externe circulatiehitteafgifte. Wanneer de temperatuur de conditie voor het starten van de tweede ventilator niet voldoet, kan alleen de eerste ventilator worden geactiveerd om het vochtabsorberende plaat te ontvochtigen, de energieverbruik te verlagen terwijl het introduceren van vocht wordt vermeden.
Kernvoordelen
Real-time monitoring en intelligente controle van de temperatuur, vochtigheid en apparatuurwerkingstoestand van de behuizing worden bereikt. Dit garandeert elektrische veiligheid terwijl de energieverbruik wordt verlaagd door apparatuur op vraag te activeren, balancerend tussen praktischheid en energie-efficiëntie.
