Выкатное распределительное устройство центрального монтажа на 10 кВ, представленное KYN28A-12, стало основным выбором в системах распределения электроэнергии. В этой статье анализируется техническая логика и инженерная ценность централизованного распределительного устройства с трех сторон: структурное проектирование, защитная блокировка и ключевые точки выбора.
Фундаментальное различие между центральным распределительным устройством и традиционным стационарным оборудованием заключается в его металлической броне, центрально установленной тележке и независимой конструкции с четырьмя отсеками. На примере KYN28A-12 шкаф строго разделен металлическими перегородками на четыре независимых отсека:
Оснащен тележкой вакуумного выключателя (распространенные модели, такие как VS1 и VD4), которая может переключаться между рабочим, испытательным и выдвинутым положениями. Основная ценность конструкции с ручной тележкой заключается в ее способности выдвигать всю тележку выключателя, когда цепь требует обслуживания, не влияя при этом на нормальную работу других шкафов и значительно сокращая время отключения электроэнергии. Внутри имеется комплексная механическая система блокировки, обеспечивающая эксплуатационную безопасность с физической точки зрения.
В главной шине используются медные шины Т2, поддерживаемые изоляторами, и она имеет независимую закрытую конструкцию. Изоляция шинного отсека имеет решающее значение — в случае повреждения со стороны шин металлические перегородки эффективно предотвращают распространение электрических дуг и высокотемпературных газов на другие отсеки, избегая межфазных коротких замыканий и расширения повреждений. Высокая проводимость медных шин Т2 также обеспечивает контроль повышения температуры в условиях сильного тока.
Используется для установки трансформаторов тока, трансформаторов нулевой последовательности, заземлителей, кабельных наконечников, ограничителей перенапряжения и других компонентов. Кабельный отсек имеет достаточно места, что облегчает прокладку проводки, а также последующее обслуживание и регулировку. Эта конструкция особенно удобна для промышленных пользователей и фотоэлектрических электростанций, которым требуется частая замена выходных цепей.
В этом помещении размещаются второстепенные компоненты, такие как микропроцессорные защитные устройства, приборы, рабочие переключатели и клеммные колодки. Приборная комната полностью физически изолирована от первичной зоны среднего напряжения, что принципиально исключает риск поражения электрическим током обслуживающего персонала, работающего на вторичной стороне. Это одна из ключевых конструктивных особенностей, которая делает распределительное устройство среднего напряжения более безопасным, чем традиционное стационарное оборудование.
Суть четырех независимых отсеков заключается в изоляции неисправностей: неисправность в любом отсеке не влияет на другие отсеки, что сводит к минимуму влияние неисправности. Для сценариев с высокими требованиями к непрерывному производству, таких как химическая, металлургическая промышленность и центры обработки данных, эта характеристика напрямую связана с безопасностью производства и экономической эффективностью.
Неправильная эксплуатация высоковольтного распределительного устройства может привести к повреждению оборудования, травмам и даже масштабным отключениям электроэнергии. Таким образом, «блокировка с пятью блокировками» является обязательным требованием безопасности, прямо предусмотренным стандартами GB/T 3906 и DL/T 404. Так называемые «пять предупреждений», в частности, включают в себя:
1. Предотвращение работы тележки выключателя под нагрузкой. Когда выключатель находится во включенном положении, тележка не может войти или выйти, чтобы предотвратить искрение, вызванное подключением или отключением под нагрузкой;
2. Предотвращение случайного открытия и включения автоматических выключателей. Благодаря контролю доступа к эксплуатации и механической блокировки несанкционированный персонал не допускает случайного включения автоматического выключателя;
3. Предотвращение замыкания заземлителя под напряжением – Заземлитель не может работать, если автоматический выключатель не разомкнут и тележка не возвращена в испытательное положение;
4. Предотвращение подачи напряжения на заземлитель, когда он включен. Когда заземлитель находится во включенном положении, тележку выключателя нельзя перевести в рабочее положение, чтобы предотвратить замыкание выключателя с подключенным заземляющим проводом;
5. Предотвращение случайного проникновения в отсеки, находящиеся под напряжением. Дверь шкафа заблокирована с частями, находящимися под напряжением, и дверь шкафа не может быть открыта, когда оборудование находится под напряжением.
Централизованное распределительное устройство обычно использует схему с механической блокировкой в качестве основного метода и электрической блокировкой в качестве вторичного метода. Механическая блокировка обеспечивает высокую надежность и не зависит от сбоев питания, что служит основой для функций пятизащиты. С другой стороны, электрическая блокировка используется для достижения более сложного логического управления, например, для связи между ручной тележкой и заземлителем, а также для блокировки с сигналами защиты верхнего уровня. Сочетание того и другого образует полную линию защиты от начала операции до ее завершения.
Выбор распределительного устройства среднего напряжения – это не просто вопрос набора параметров, а требует настройки системы с учетом реальных условий эксплуатации. Особого внимания заслуживают следующие моменты:
Вакуумные выключатели являются основным компонентом распределительных устройств среднего напряжения. VS1 и VD4 в настоящее время являются двумя наиболее широко используемыми моделями. VS1 — основная модель в Китае, предлагающая высокую экономическую эффективность и широкий выбор запасных частей; VD4 — это классическая модель ABB с превосходной механической долговечностью и тормозными характеристиками, подходящая для применений с частой эксплуатацией и высокими требованиями к надежности. Выбор должен основываться на всесторонней оценке номинального тока отключения короткого замыкания (обычно 25 кА, 31,5 кА, 40 кА) и рабочей частоты.
Коэффициент трансформации и класс точности трансформаторов тока и трансформаторов тока нулевой последовательности следует выбирать разумно, исходя из фактического рабочего тока и требований защиты. Для цепей измерения обычно требуется класс 0,2S, а для цепей защиты может использоваться класс 0,5 или 10P. Конфигурация трансформатора тока нулевой последовательности зависит от того, требуется ли в системе функция определения слаботочного замыкания на землю.
Необходимо выбрать модель заземлителя с соответствующей включающей способностью при коротком замыкании. Для цепей, подключенных к фотоэлектрической сети, где может возникнуть обратная подача энергии, номинальный ток включения заземлителя при коротком замыкании особенно важен — он определяет, может ли заземлитель безопасно замкнуться без сварки в случае случайного включения.
В стандартную комплектацию входит встроенное защитное устройство на базе микропроцессора, обеспечивающее функции защиты от сверхтока, мгновенного отключения, нулевой последовательности, повышенного и пониженного напряжения. Для новых сценариев подключения к энергосистеме следует также учитывать специальные функции, такие как защита от изолирования и защита от обратной мощности. Протокол связи устройства защиты должен быть совместим с системой мониторинга верхнего уровня.
Стандартное распределительное устройство среднего напряжения подходит для обычных условий эксплуатации на высоте не более 1000 метров и при температуре окружающей среды от -10 ℃ до + 40 ℃. Для высокогорных районов (например, выше 3000 метров), влажных тропических регионов, сильно загрязненных территорий или зон с низкими температурами необходимо выбирать соответствующие специальные конфигурации, такие как высотные или влажные тропические типы, чтобы обеспечить изоляционные характеристики и эксплуатационную стабильность оборудования в экстремальных условиях.
Распределительные устройства среднего напряжения имеют гибкую конфигурацию шкафа и могут свободно комбинироваться по схеме распределения электроэнергии. Общие типы шкафов включают шкафы входящих линий, шкафы отходящих линий, шкафы PT, шкафы измерения, шкафы секционирования, изолирующие шкафы, соединительные шкафы, шкафы двигателей и шкафы подстанционных трансформаторов. Типовое распределительное помещение 10 кВ обычно состоит из шкафов вводных линий, шкафов ПТ, шкафов учета, нескольких шкафов отходящих линий и соединительных шкафов, образующих единую схему секционирования шин или схему единого шинного соединения.
С точки зрения применения распределительные устройства среднего напряжения широко используются в:
Системы распределения электроэнергии подстанции 10 кВ: служат опорными узлами городских электросетей и промышленного электроснабжения;
Распределение электроэнергии в заводских цехах: обеспечение надежного электроснабжения производственных линий, воздушных компрессоров, водяных насосов и других нагрузок;
Химическая и фармацевтическая промышленность: требующая непрерывного производства и чрезвычайно чувствительная к надежности и безопасности электроснабжения;
Металлургические предприятия: испытывают сильноточные и ударные нагрузки, требующие от оборудования высокой отключающей способности;
Электрораспределение зданий: главные электрораспределительные помещения в высотных зданиях и коммерческих комплексах;
Управление и защита двигателей среднего напряжения: прямой или плавный пуск больших водяных насосов, вентиляторов и компрессоров;
Новое подключение к энергосистеме: распределительное устройство 10 кВ для распределенных фотоэлектрических и аккумулирующих электростанций.
Интеллектуализация, миниатюризация и защита окружающей среды Технологическая эволюция распределительных устройств среднего напряжения не остановилась. В настоящее время отрасль развивается по трем направлениям:
Интеллигенция. Интеграция таких датчиков, как онлайн-мониторинг температуры, обнаружение частичного разряда и мониторинг механических характеристик выключателя, превращает распределительное устройство среднего напряжения из «периодического обслуживания» в «обслуживание по состоянию». Миниатюризация. За счет оптимизации конструкции изоляции и применения композитных изоляционных материалов размер шкафа постепенно уменьшается, что важно для городских подстанций и центров обработки данных, где земельные ресурсы ограничены.
Экологичность. Газ SF6 широко используется в распределительных устройствах с элегазовой изоляцией (КРУЭ) благодаря своим превосходным изоляционным свойствам, но его потенциал глобального потепления (ПГП) в 23 500 раз превышает потенциал CO2. В условиях все более строгой экологической политики экологически чистые распределительные устройства, не содержащие элегаз, становятся горячей темой исследований в отрасли, при этом технологии воздушной изоляции, вакуумной изоляции и сухой воздушной изоляции развиваются параллельно.
Основная причина, по которой распределительные устройства среднего напряжения доминируют в области распределения электроэнергии 10 кВ, заключается в высокой степени соответствия между их структурной конструкцией и инженерными требованиями: четыре независимых отсека обеспечивают изоляцию неисправностей, конструкция типа ручной тележки обеспечивает удобство эксплуатации и обслуживания, а пятиуровневая блокировка усиливает базовый уровень безопасности. По мере углубления строительства новых энергосистем распределительные устройства среднего напряжения сохранят свои основные позиции в течение значительного периода и продолжат развиваться в сторону интеллекта, миниатюризации и экологичности. Для производителей оборудования понимание технической логики распределительных устройств среднего напряжения и понимание тенденций развития отрасли имеют важное значение для поддержания активной позиции в разработке продукции и рыночной конкуренции.
Джунрей Электрикуже давно занимается исследованиями, разработками и производством распределительных устройств высокого и низкого напряжения. Серия распределительных устройств среднего напряжения KYN28A-12 охватывает полный диапазон номинальных токов от 630 А до 4000 А и полную отключающую способность от 25 кА до 40 кА, поддерживает индивидуальные конфигурации и широко адаптируется к различным сценариям, таким как электросети, промышленность и новая энергетика.
