10kV centralt monterat utdragbart ställverk, representerat av KYN28A-12, har blivit det vanliga valet i kraftdistributionssystem. Den här artikeln analyserar den tekniska logiken och det tekniska värdet av centralt monterade ställverk utifrån tre dimensioner: strukturell design, säkerhetsförregling och viktiga valpunkter.
Den grundläggande skillnaden mellan centralt monterade ställverk och traditionell fast utrustning ligger i dess metallpansar, centralt monterade vagn och fyrfack oberoende strukturell design. Med KYN28A-12 som exempel, är skåpet strikt uppdelat i fyra oberoende fack av metallväggar:
Utrustad med en vakuumbrytarvagn (vanliga modeller som VS1 och VD4), som kan växla mellan arbets-, test- och tillbakadragna lägen. Kärnvärdet av designen i handkärrastil ligger i dess förmåga att tillåta att hela strömbrytarvagnen kan flyttas ut när en krets kräver underhåll, utan att påverka den normala driften av andra skåp och avsevärt minska strömavbrottstiden. Interiören är utrustad med ett omfattande mekaniskt förreglingssystem, vilket säkerställer driftsäkerhet ur ett fysiskt perspektiv.
Huvudskenan använder kopparskenor av T2, som stöds av isolatorer, och har en oberoende, sluten design. Isoleringen av skenutrymmet är avgörande - i händelse av ett fel på skensidan förhindrar metallväggarna effektivt spridningen av ljusbågar och högtemperaturgaser till andra avdelningar och undviker fas-till-fas kortslutning och felexpansion. Den höga ledningsförmågan hos kopparskenor T2 säkerställer också temperaturstegringskontroll under höga strömförhållanden.
Används för installation av strömtransformatorer, nollsekvenstransformatorer, jordningsbrytare, kabelterminaler, överspänningsavledare och andra komponenter. Kabelfacket erbjuder gott om utrymme, vilket underlättar byggledningar och efterföljande underhåll och justeringar. Denna design är särskilt praktisk för industriella användare och solcellsanläggningar som kräver frekventa ändringar av utgående kretsar.
Detta rum innehåller sekundära komponenter som mikroprocessorbaserade skyddsanordningar, instrument, manöverbrytare och plintar. Instrumentrummet är helt fysiskt isolerat från det primära mellanspänningsområdet, vilket i grunden eliminerar risken för elektriska stötar för underhållspersonal som arbetar på sekundärsidan. Detta är en av de viktigaste designegenskaperna som gör mellanspänningsställverket säkrare än traditionell fast utrustning.
Kärnan i de fyra oberoende avdelningarna är felisolering – ett fel i något fack kommer inte att påverka andra fack, vilket minimerar effekten av felet. För scenarier med höga kontinuerliga produktionskrav, såsom kemisk, metallurgisk och datacenterindustri, är denna egenskap direkt relaterad till produktionssäkerhet och ekonomisk effektivitet.
Felaktig användning av högspänningsställverk kan leda till utrustningsskador, personskador och till och med storskaliga strömavbrott. Därför är "fem-prevention interlocking" ett obligatoriskt säkerhetskrav som uttryckligen anges i GB/T 3906 och DL/T 404 standarder. De så kallade "fem förebyggande åtgärderna" inkluderar specifikt:
1. Förhindrande av strömbrytarvagnens drift under belastning – När strömbrytaren är i stängt läge, kan vagnen inte gå in eller ut för att förhindra ljusbågsbildning orsakad av in- eller urkoppling under belastning;
2. Förhindrar oavsiktlig öppning och stängning av strömbrytare – Genom åtkomstkontroll och mekanisk förregling förhindras obehörig personal från att oavsiktligt aktivera strömbrytaren;
3. Förhindra att jordningsbrytaren stängs när den är strömsatt – Jordningsbrytaren kan inte manövreras när strömbrytaren inte är öppen och vagnen inte har återställts till testläget;
4. Förhindrande av strömförande av jordningsbrytaren när den är stängd – När jordningsbrytaren är i stängt läge kan strömbrytarens vagn inte skjutas till arbetsläge för att förhindra att strömbrytaren stängs med jordkabeln ansluten;
5. Förhindrar oavsiktlig intrång i spänningssatta fack – Skåpdörren är förreglad med strömsatta delar, och skåpdörren kan inte öppnas när utrustningen är strömsatt.
Centraliserat ställverk använder vanligtvis ett schema med mekanisk förregling som den primära metoden och elektrisk förregling som en sekundär metod. Mekanisk förregling erbjuder hög tillförlitlighet och är opåverkad av strömavbrott, vilket fungerar som grunden för de fem säkra funktionerna. Elektrisk förregling, å andra sidan, används för att uppnå mer komplex logisk kontroll, såsom kopplingen mellan handkärran och jordningsbrytaren, och förreglingen med skyddssignaler på övre nivå. Kombinationen av båda bildar en komplett säkerhetslinje från operationskällan till slutet av utförandet.
Att välja ett mellanspänningsställverk är inte bara en fråga om att samla upp parametrar, utan kräver systemkonfiguration baserat på faktiska driftsförhållanden. Följande punkter förtjänar särskild uppmärksamhet:
Vakuumbrytare är kärnkomponenten i mellanspänningsställverk. VS1 och VD4 är för närvarande de två mest använda modellerna. VS1 är den vanliga modellen i Kina, som erbjuder hög kostnadseffektivitet och gott om reservdelar; VD4 är en klassisk ABB-modell, med överlägsen mekanisk livslängd och brottprestanda, lämplig för applikationer med frekvent drift och höga krav på tillförlitlighet. Valet bör baseras på en omfattande bedömning av den märkta kortslutningsbrytströmmen (vanligtvis 25kA, 31,5kA, 40kA) och driftsfrekvens.
Transformationsförhållandet och noggrannhetsklassen för strömtransformatorer och nollsekvensströmtransformatorer bör väljas rimligt baserat på den faktiska driftströmmen och skyddskraven. Mätkretsar kräver vanligtvis en 0,2S-klass, medan skyddskretsar kan använda en 0,5- eller 10P-klass. Konfigurationen av nollföljdsströmtransformatorn beror på om systemet kräver en lågströms jordningsfelslokaliseringsfunktion.
En jordningsbrytarmodell med lämplig kortslutningskapacitet måste konfigureras. För fotovoltaiska nätanslutna kretsar där omvänd strömmatning kan förekomma, är den nominella kortslutningsströmmen för jordningsbrytaren särskilt kritisk - den avgör om jordningsbrytaren kan stängas säkert utan svetsning i händelse av oavsiktlig strömtillförsel.
En mikroprocessorbaserad integrerad skyddsenhet är standard, som ger överström, omedelbar utlösning, nollsekvens, överspänning och underspänningsskydd. För nya energinätsanslutna scenarier bör även speciella funktioner som anti-öskydd och backeffektskydd övervägas. Kommunikationsprotokollet för skyddsanordningen bör vara kompatibelt med det övre övervakningssystemet.
Standard mellanspänningsställverk är lämpligt för allmänna miljöer med höjder som inte överstiger 1000 meter och omgivningstemperaturer från -10 ℃ till +40 ℃. För områden på hög höjd (t.ex. över 3 000 meter), fuktiga tropiska områden, starkt förorenade områden eller områden med låga temperaturer, måste lämpliga speciella konfigurationer, såsom höghöjds- eller fuktiga tropiska typer, väljas för att säkerställa utrustningens isoleringsprestanda och driftsstabilitet under extrema förhållanden.
Mellanspänningsställverk erbjuder flexibla skåpkonfigurationer och kan fritt kombineras enligt strömfördelningsschemat. Vanliga skåptyper inkluderar inkommande linjeskåp, utgående linjeskåp, PT-skåp, mätskåp, sektionsskåp, isoleringsskåp, kopplingsskåp, motorskåp och stationstransformatorskåp. Ett typiskt 10kV distributionsrum består vanligtvis av inkommande ledningsskåp, PT-skåp, mätskåp, flera utgående ledningsskåp och bindningsskåp, som bildar ett enda samlingsskenas sektionsfördelning eller enkel skenanslutning.
Ur ett applikationsperspektiv har mellanspänningsställverk använts i stor utsträckning i:
Transformatorstation 10kV kraftdistributionssystem: fungerar som kärnnoder för urbana kraftnät och industriell kraftförsörjning;
Fabriksverkstadskraftdistribution: tillhandahåller pålitlig strömförsörjning för produktionslinjer, luftkompressorer, vattenpumpar och andra belastningar;
Kemiska och farmaceutiska industrier: kräver kontinuerlig produktion och extremt känsliga för tillförlitlighet och säkerhet för strömförsörjning;
Metallurgiska företag: upplever högströms- och slagbelastningar, som kräver hög utrustningsbrytningskapacitet;
Byggnadskraftdistribution: huvudsakliga kraftdistributionsrum i höghus och kommersiella komplex;
Mellanspänningsmotorstyrning och -skydd: direkt- eller mjukstartskontroll av stora vattenpumpar, fläktar och kompressorer;
Ny elnätsanslutning: 10kV anslutningsställverk för distribuerade solcells- och energilagringskraftverk.
Intelligentisering, miniatyrisering och miljöskydd Den tekniska utvecklingen av mellanspänningsställverk har inte stannat. Branschen utvecklas för närvarande i tre riktningar:
Intelligentisering. Integreringen av sensorer som onlinetemperaturövervakning, partiell urladdningsdetektion och övervakning av strömbrytarens mekaniska egenskaper förvandlar mellanspänningsställverk från "periodiskt underhåll" till "tillståndsbaserat underhåll". Miniatyrisering. Genom att optimera isoleringsstrukturen och använda sammansatta isoleringsmaterial, minskar skåpets storlek gradvis, vilket är viktigt för urbana transformatorstationer och datacenter där markresurserna är knappa.
Miljövänlighet. SF6-gas används i stor utsträckning i gasisolerade ställverk (GIS) på grund av dess utmärkta isoleringsegenskaper, men dess globala uppvärmningspotential (GWP) är 23 500 gånger högre än CO2. Med allt strängare miljöpolicyer blir SF6-fria miljövänliga ställverk ett hett forskningsämne i branschen, med luftisolering, vakuumisolering och torrluftsisoleringsteknologier som utvecklas parallellt.
Den grundläggande anledningen till att mellanspänningsställverk dominerar 10kV-kraftdistributionsfältet är den höga graden av matchning mellan dess strukturella design och tekniska krav - fyra oberoende fack uppnår felisolering, strukturen av handkärratyp säkerställer bekväm drift och underhåll, och femsäkra förreglingar stärker säkerhetsbaslinjen. Med fördjupningen av konstruktionen av nya kraftsystem kommer mellanspänningsställverk att behålla sin vanliga position under en avsevärd period och fortsätta att utvecklas mot intelligens, miniatyrisering och miljövänlighet. För utrustningstillverkare är det viktigt att förstå den tekniska logiken i mellanspänningsställverk och förstå trender inom industrins utveckling för att upprätthålla en proaktiv hållning i produktutveckling och konkurrens på marknaden.
Junray Electricalhar länge fokuserat på forskning och utveckling och tillverkning av hög- och lågspänningsställverk. Dess KYN28A-12-serie av mellanspänningsställverk täcker ett komplett utbud av strömvärden från 630A till 4000A och en full brytkapacitet från 25kA till 40kA, stöder skräddarsydda konfigurationer och brett anpassningsbara till olika scenarier såsom elnät, industri och ny energi.
