Centralnie montowana rozdzielnica wysuwna 10 kV, reprezentowana przez KYN28A-12, stała się głównym wyborem w systemach dystrybucji energii. W tym artykule analizowano logikę techniczną i wartość inżynieryjną rozdzielnic montowanych centralnie w trzech wymiarach: projektu konstrukcyjnego, blokad bezpieczeństwa i kluczowych punktów wyboru.
Podstawowa różnica między rozdzielnicą montowaną centralnie a tradycyjnym sprzętem stacjonarnym polega na jej metalowym pancerzu, centralnie zamontowanym wózku i niezależnej konstrukcji czteroprzedziałowej. Biorąc za przykład KYN28A-12, szafka jest ściśle podzielona na cztery niezależne przedziały metalowymi przegrodami:
Wyposażony w wózek z wyłącznikiem próżniowym (typowe modele, takie jak VS1 i VD4), który może przełączać się pomiędzy położeniem roboczym, testowym i wycofanym. Podstawową wartością konstrukcji przypominającej wózek ręczny jest możliwość wysunięcia całego wózka wyłącznika, gdy obwód wymaga konserwacji, bez wpływu na normalne działanie innych szaf i znacznego skrócenia czasu przerwy w zasilaniu. Wnętrze wyposażone jest w kompleksowy system blokad mechanicznych, zapewniający bezpieczeństwo operacyjne z fizycznego punktu widzenia.
Główna szyna zbiorcza wykorzystuje szyny miedziane T2, wsparte izolatorami i ma niezależną, zamkniętą konstrukcję. Izolacja przedziału szyn zbiorczych jest kluczowa – w przypadku zwarcia po stronie szyn zbiorczych przegrody metalowe skutecznie zapobiegają rozprzestrzenianiu się łuków elektrycznych i gazów o wysokiej temperaturze do innych przedziałów, unikając zwarć międzyfazowych i rozszerzania się uszkodzeń. Wysoka przewodność miedzianych szyn zbiorczych T2 zapewnia również kontrolę wzrostu temperatury w warunkach wysokiego prądu.
Służy do instalowania przekładników prądowych, transformatorów składowej zerowej, uziemników, zacisków kablowych, ograniczników przepięć i innych komponentów. Przedział kablowy zapewnia dużo miejsca, ułatwiając okablowanie konstrukcyjne oraz późniejszą konserwację i regulacje. Konstrukcja ta jest szczególnie praktyczna dla użytkowników przemysłowych i elektrowni fotowoltaicznych, które wymagają częstych zmian w obwodach wychodzących.
W tym pomieszczeniu znajdują się podzespoły wtórne, takie jak mikroprocesorowe urządzenia zabezpieczające, przyrządy, przełączniki operacyjne i listwy zaciskowe. Pomieszczenie przyrządowe jest całkowicie fizycznie odizolowane od obszaru pierwotnego średniego napięcia, co zasadniczo eliminuje ryzyko porażenia prądem elektrycznym personelu konserwacyjnego pracującego po stronie wtórnej. Jest to jedna z kluczowych cech konstrukcyjnych, która sprawia, że rozdzielnice średniego napięcia są bezpieczniejsze niż tradycyjne urządzenia stacjonarne.
Istotą czterech niezależnych przedziałów jest izolacja uszkodzeń – usterka w którymkolwiek przedziale nie będzie miała wpływu na inne przedziały, minimalizując w ten sposób wpływ uszkodzenia. W przypadku scenariuszy o wysokich wymaganiach dotyczących ciągłej produkcji, takich jak przemysł chemiczny, metalurgiczny i centra danych, cecha ta bezpośrednio odnosi się do bezpieczeństwa produkcji i efektywności ekonomicznej.
Nieprawidłowa obsługa rozdzielnic wysokiego napięcia może prowadzić do uszkodzenia sprzętu, obrażeń ciała, a nawet przerw w dostawie prądu na dużą skalę. Dlatego też „blokada z pięcioma zabezpieczeniami” jest obowiązkowym wymogiem bezpieczeństwa wyraźnie określonym w normach GB/T 3906 i DL/T 404. Tak zwane „pięć profilaktyki” obejmuje w szczególności:
1. Zapobieganie działaniu wózka wyłącznika pod obciążeniem – gdy wyłącznik znajduje się w pozycji zamkniętej, wózek nie może wejść ani wyjść, aby zapobiec wyładowaniu łukowemu spowodowanemu podłączaniem lub odłączaniem pod obciążeniem;
2. Zapobieganie przypadkowemu otwarciu i zamknięciu wyłączników – poprzez kontrolę dostępu i blokady mechaniczne uniemożliwiają nieupoważnionemu personelowi przypadkowe uruchomienie wyłącznika;
3. Zapobieganie zamknięciu uziemnika pod napięciem – Uziemnika nie można uruchomić, gdy wyłącznik nie jest otwarty, a wózek nie został cofnięty do pozycji testowej;
4. Zapobieganie zasileniu uziemnika, gdy jest on zamknięty – Gdy uziemnik znajduje się w pozycji zamkniętej, wózka wyłącznika nie można dosunąć do pozycji roboczej, aby zapobiec zamknięciu wyłącznika przy podłączonym przewodzie uziemiającym;
5. Zapobieganie przypadkowemu wejściu do przedziałów pod napięciem – Drzwi szafy są zablokowane częściami pod napięciem i nie można ich otworzyć, gdy sprzęt jest pod napięciem.
Scentralizowana rozdzielnica zazwyczaj wykorzystuje schemat z blokadą mechaniczną jako metodą podstawową i blokadą elektryczną jako metodą dodatkową. Blokada mechaniczna zapewnia wysoką niezawodność i jest odporna na awarie zasilania, stanowiąc podstawę pięciu funkcji zabezpieczających. Z drugiej strony, blokada elektryczna służy do uzyskania bardziej złożonego sterowania logicznego, takiego jak połączenie między wózkiem ręcznym a uziemnikiem oraz blokowanie za pomocą sygnałów zabezpieczających wyższego poziomu. Połączenie obu tworzy kompletną linię obrony bezpieczeństwa od źródła operacji do końca wykonania.
Wybór rozdzielnicy średniego napięcia nie jest po prostu kwestią zestawienia parametrów, ale wymaga konfiguracji systemu w oparciu o rzeczywiste warunki pracy. Na szczególną uwagę zasługują następujące punkty:
Wyłączniki próżniowe są podstawowym elementem rozdzielnic średniego napięcia. VS1 i VD4 to obecnie dwa najczęściej używane modele. VS1 to najpopularniejszy model w Chinach, oferujący wysoką opłacalność i dużą liczbę części zamiennych; VD4 to klasyczny model ABB, charakteryzujący się doskonałą trwałością mechaniczną i odpornością na zerwanie, odpowiedni do zastosowań o częstej pracy i wysokich wymaganiach dotyczących niezawodności. Dobór powinien opierać się na kompleksowej ocenie znamionowego prądu zwarciowego wyłączalnego (zwykle 25 kA, 31,5 kA, 40 kA) i częstotliwości pracy.
Przekładnię transformacji i klasę dokładności przekładników prądowych i przekładników prądowych o składowej zerowej należy dobierać rozsądnie w oparciu o rzeczywisty prąd roboczy i wymagania dotyczące ochrony. Obwody pomiarowe zazwyczaj wymagają klasy 0,2 S, natomiast obwody zabezpieczające mogą wykorzystywać klasę 0,5 lub 10 P. Konfiguracja przekładnika prądowego składowej zerowej zależy od tego, czy system wymaga funkcji lokalizacji zwarcia doziemnego niskoprądowego.
Należy skonfigurować model uziemnika o odpowiedniej zdolności załączania zwarć. W przypadku obwodów podłączonych do sieci fotowoltaicznej, w których może wystąpić odwrotne zasilanie, znamionowy prąd załączenia uziemnika zwarciowego jest szczególnie krytyczny — określa, czy uziemnik może bezpiecznie zamknąć się bez spawania w przypadku przypadkowego zasilenia.
Zintegrowane urządzenie zabezpieczające oparte na mikroprocesorze jest standardem i zapewnia funkcje zabezpieczenia nadprądowego, natychmiastowego wyłączenia, zabezpieczenia przed składową zerową oraz zabezpieczenia przed przepięciem i spadkiem napięcia. W przypadku nowych scenariuszy podłączenia do sieci energetycznej należy również wziąć pod uwagę funkcje specjalne, takie jak zabezpieczenie przed pracą wyspową i zabezpieczenie przed mocą wsteczną. Protokół komunikacyjny urządzenia zabezpieczającego powinien być kompatybilny z systemem monitorowania wyższego poziomu.
Standardowe rozdzielnice średniego napięcia nadają się do stosowania w środowiskach ogólnych, na wysokościach nieprzekraczających 1000 metrów i temperaturach otoczenia w zakresie od -10 ℃ do +40 ℃. W przypadku obszarów położonych na dużych wysokościach (np. powyżej 3000 m n.p.m.), wilgotnych regionów tropikalnych, obszarów silnie zanieczyszczonych lub obszarów o niskiej temperaturze należy wybrać odpowiednie konfiguracje specjalne, takie jak typy położone na dużych wysokościach lub wilgotne obszary tropikalne, aby zapewnić wydajność izolacji i stabilność działania sprzętu w ekstremalnych warunkach.
Rozdzielnica średniego napięcia oferuje elastyczną konfigurację szaf i można ją dowolnie łączyć zgodnie ze schematem rozdziału mocy. Typowe typy szaf obejmują szafy linii przychodzących, szafy linii odpływowych, szafy PT, szafy pomiarowe, szafy sekcyjne, szafy izolacyjne, szafy łączące, szafy silników i szafy transformatorów stacyjnych. Typowa rozdzielnia 10 kV składa się zwykle z szafek linii wejściowych, szaf PT, szafek pomiarowych, kilku szaf linii odpływowych i szafek łączących, tworzących pojedynczy schemat podziału szyn zbiorczych lub schemat połączeń pojedynczych szyn zbiorczych.
Z punktu widzenia zastosowań rozdzielnice średniego napięcia są szeroko stosowane w:
Podstacyjne systemy dystrybucji energii 10kV: pełniące funkcję węzłów bazowych dla miejskich sieci elektroenergetycznych i zasilania przemysłowego;
Dystrybucja mocy w warsztatach fabrycznych: zapewnienie niezawodnego zasilania linii produkcyjnych, sprężarek powietrza, pomp wodnych i innych obciążeń;
Przemysł chemiczny i farmaceutyczny: wymagający ciągłej produkcji i niezwykle wrażliwy na niezawodność i bezpieczeństwo zasilania;
Przedsiębiorstwa metalurgiczne: doświadczające obciążeń wysokoprądowych i udarowych, wymagające dużej zdolności wyłączania sprzętu;
Dystrybucja energii w budynkach: główne rozdzielnie zasilania w wieżowcach i kompleksach komercyjnych;
Sterowanie i zabezpieczenie silnika średniego napięcia: bezpośrednie lub łagodne sterowanie dużymi pompami wody, wentylatorami i sprężarkami;
Nowe przyłącze do sieci energetycznej: Rozdzielnica przyłączeniowa 10kV dla rozproszonych elektrowni fotowoltaicznych i magazynujących energię.
Inteligencja, miniaturyzacja i ochrona środowiska Ewolucja technologiczna rozdzielnic średniego napięcia nie została zatrzymana. Branża rozwija się obecnie w trzech kierunkach:
Inteligencja. Integracja czujników, takich jak monitorowanie temperatury w trybie online, wykrywanie wyładowań niezupełnych i monitorowanie charakterystyki mechanicznej wyłącznika, przekształca rozdzielnicę średniego napięcia z „konserwacji okresowej” w „konserwację opartą na stanie”. Miniaturyzacja. Optymalizując strukturę izolacji i stosując kompozytowe materiały izolacyjne, rozmiar szafy stopniowo się zmniejsza, co jest istotne w przypadku miejskich podstacji i centrów danych, gdzie zasoby gruntów są ograniczone.
Przyjazność dla środowiska. Gaz SF6 jest szeroko stosowany w rozdzielnicach izolowanych gazem (GIS) ze względu na jego doskonałe właściwości izolacyjne, ale jego potencjał tworzenia efektu cieplarnianego (GWP) jest 23 500 razy większy niż CO2. Wraz z coraz bardziej rygorystycznymi politykami środowiskowymi, przyjazne dla środowiska rozdzielnice niezawierające SF6 stają się gorącym tematem badawczym w branży, przy jednoczesnym rozwoju technologii izolacji powietrznej, izolacji próżniowej i izolacji suchym powietrzem.
Podstawowym powodem, dla którego rozdzielnice średniego napięcia dominują w obszarze dystrybucji energii 10 kV, jest wysoki stopień dopasowania jej projektu konstrukcyjnego do wymagań technicznych — cztery niezależne przedziały zapewniają izolację uszkodzeń, konstrukcja typu wózka ręcznego zapewnia wygodną obsługę i konserwację, a pięciostopniowa blokada wzmacnia podstawę bezpieczeństwa. Wraz z pogłębianiem się budowy nowych systemów elektroenergetycznych, rozdzielnice średniego napięcia przez dłuższy czas utrzymają swoją pozycję głównego nurtu i będą nadal ewoluować w kierunku inteligencji, miniaturyzacji i przyjazności dla środowiska. Dla producentów sprzętu zrozumienie logiki technicznej rozdzielnic średniego napięcia i zrozumienie trendów ewolucji branży są niezbędne do utrzymania proaktywnej postawy w rozwoju produktów i konkurencji na rynku.
Elektryk Junrayod dawna koncentruje się na badaniach, rozwoju i produkcji rozdzielnic wysokiego i niskiego napięcia. Seria rozdzielnic średniego napięcia KYN28A-12 obejmuje pełny zakres prądów znamionowych od 630 A do 4000 A i pełną zdolność wyłączania od 25 kA do 40 kA, obsługując niestandardowe konfiguracje i szeroko przystosowując się do różnych scenariuszy, takich jak sieci energetyczne, przemysł i nowa energia.
