Высоковольтные и низковольтные распределительные устройства

I. Принципы проектирования высоковольтного и низковольтного распределительного оборудования

Высоковольтное и низковольтное распределительное оборудование является важнейшим оборудованием в энергосистемах для приема, распределения, управления и защиты электрической энергии. Его конструкция основана на четырех основных принципах: безопасность, надежность, гибкость и простота обслуживания.

1. Принципы проектирования высоковольтного распределительного оборудования (обычно 10 кВ, 35 кВ и т. д.)

Высоковольтное распределительное оборудование в первую очередь принимает и распределяет высоковольтную электрическую энергию, одновременно управляя и защищая высоковольтные линии и оборудование.

· Принципы изоляции и гашения дуги:

· Изоляция: высокопрочные изоляционные материалы (например, эпоксидная смола, SMC, сухой воздух, газ SF6) надежно изолируют высоковольтные проводники от заземленных компонентов. Конструкция должна полностью учитывать воздушные зазоры и пути утечки.

· Погашение дуги: при прерывании высоковольтных цепей возникают дуги с чрезвычайно высокой температурой. Высоковольтные выключатели (такие как вакуумные выключатели или выключатели SF6) используют специальные средства погашения дуги — высокую диэлектрическую прочность вакуума или превосходные свойства газа SF6 по погашению дуги — для быстрого погашения дуги в точке пересечения тока с нулем.

· Принцип пяти предотвращений:

Это составляет основу безопасности конструкции высоковольтного распределительного устройства, обеспечивая защиту как персонала, так и оборудования.

1.  Предотвращение ошибочного срабатывания или замыкания выключателей. (Защита с помощью авторизованных ключей или кнопок срабатывания/замыкания)
2.  Предотвращение срабатывания или замыкания разъединительных выключателей под нагрузкой. (Механические или электрические блокировки обеспечивают работу разъединителя только при срабатывании выключателя)
3.  Предотвращение подключения (замыкания) заземляющих выключателей под напряжением. (Обеспечение того, что заземляющий выключатель может быть закрыт только тогда, когда входящая и исходящая стороны обесточены).

4. Предотвращение замыкания при наличии заземляющего проводника (заземляющего выключателя). (Обеспечение того, что заземляющий выключатель должен быть открыт перед закрытием автоматического выключателя или разъединителя).

5. Предотвращение случайного попадания в отсеки под напряжением. (Обеспечение того, что двери шкафа не могут быть открыты при наличии напряжения, что обычно достигается с помощью механических блокировок или электромагнитных замков).

· Принципы защиты:

· Релейная защита: использует комплексные защитные реле для мониторинга тока, напряжения и других параметров в режиме реального времени. При обнаружении таких неисправностей, как перегрузка по току, мгновенное срабатывание, перегрузка или заземление, она быстро подает сигнал на отключение автоматического выключателя, изолируя неисправный участок.

· Защита от перенапряжения при переключении: использует ограничители перенапряжения или устройства защиты от перенапряжения для поглощения переходных высоких напряжений, вызванных операциями переключения или ударами молнии.

Решения

· Выдвижные распределительные устройства (например, KYN28A-12):

· Особенности: автоматические выключатели могут быть выдвинуты из шкафа («выдвижные блоки»), что облегчает осмотр и техническое обслуживание. Высокие стандарты безопасности с комплексной пятиступенчатой блокировкой.

· Применение: распределительные центры 10 кВ на промышленных предприятиях, подстанциях и в крупных зданиях.

· Кольцевые главные блоки (например, XGN15-12):

· Особенности: Использует комбинацию выключателя нагрузки + предохранитель, что обеспечивает компактную конструкцию и более низкую стоимость. Обычно используется в системах электроснабжения кольцевых сетей.

· Применение: Городские распределительные системы кольцевых сетей, коммутационные станции и небольшие распределительные помещения пользователей.

· Газоизолированные распределительные устройства (C-GIS):

· Особенности: Высоковольтные компоненты герметично закрыты в корпусах из нержавеющей стали, заполненных SF6 или сухим воздухом, что делает их невосприимчивыми к воздействию окружающей среды. Компактный размер и эксплуатация, не требующая технического обслуживания.

· Применение: подходит для мест с жесткими ограничениями по площади или окружающей среде, таких как прибрежные районы, сильно загрязненные регионы, подземные железные дороги и высотные здания.

II. Принципы проектирования низковольтного распределительного устройства (обычно 400 В/690 В)

Низковольтное распределительное устройство распределяет энергию от трансформаторов к различным низковольтным электрическим устройствам, обеспечивая повышенную защиту и контроль.

· Принципы переключения и защиты:

· Переключение: безопасное подключение и отключение цепей с помощью автоматических выключателей, контакторов, выключателей нагрузки и аналогичных компонентов.

· Защита от короткого замыкания: использование электромагнитного механизма срабатывания автоматических выключателей или предохранителей для быстрого прерывания цепей при чрезвычайно высоких токах короткого замыкания.

· Защита от перегрузки: использование тепломагнитных расцепителей или тепловых реле в автоматических выключателях, эти устройства задерживают отключение, когда ток превышает номинальные значения в течение длительного времени, используя принцип нагрева и изгиба биметаллической полоски.

· Защита от утечки на землю: устройства защитного отключения (УЗО) контролируют векторную сумму токов, входящих и выходящих из цепей. При обнаружении дифференциального тока (утечки на землю), достигающего заданного порога, они быстро срабатывают, чтобы предотвратить поражение электрическим током и возгорание.

· Принципы распределения и учета:

· Система шин: медные или алюминиевые шины собирают и распределяют электрическую энергию по ответвлениям цепи. При проектировании учитываются токонесущая способность шин, динамическая стабильность и термическая стабильность.

· Учет: трансформаторы тока и трансформаторы напряжения устанавливаются для подачи сигналов на электросчетчики, что позволяет измерять энергию.

Решения

Стационарные распределительные панели (например, GGD):

· Характеристики: компоненты закреплены на месте, отличаются простой конструкцией и низкой стоимостью. Однако для технического обслуживания требуется отключение питания.

· Применение: подходят для мест с низкими требованиями к непрерывности работы, служат в качестве главных или распределительных щитов.

· Выдвижные распределительные устройства (например, MNS, GCS):

· Характеристики: функциональные блоки (например, автоматические выключатели) выполнены в виде выдвижных ящиков для быстрого извлечения и установки. Неисправные цепи могут быть быстро заменены, что обеспечивает быстрое восстановление питания и высокую надежность.

· Применение: места, требующие высокой непрерывности электропитания, такие как центры обработки данных, больницы и современные заводы.

· Интеллектуальные решения для распределения:

· Характеристики: интегрированы с системами мониторинга электропитания (PMS) или системами управления энергопотреблением (EMS). Подключает интеллектуальные счетчики и устройства защиты внутри шкафа через сети связи (например, Modbus, Profibus) для обеспечения удаленного мониторинга, сбора данных, анализа качества электроэнергии, раннего предупреждения о неисправностях и управления энергоэффективностью.

· Основные компоненты: интеллектуальные автоматические выключатели, многофункциональные счетчики электроэнергии, блоки управления связью, программное обеспечение для мониторинга.

· Применение: все современные здания и промышленные объекты, требующие интеллектуального и точного управления.