Centraal gemonteerde uittrekbare schakelapparatuur van 10 kV, vertegenwoordigd door de KYN28A-12, is de reguliere keuze geworden in stroomdistributiesystemen. Dit artikel analyseert de technische logica en technische waarde van centraal gemonteerde schakelapparatuur vanuit drie dimensies: structureel ontwerp, veiligheidsvergrendeling en belangrijke selectiepunten.
Het fundamentele verschil tussen centraal gemonteerde schakelapparatuur en traditionele vaste apparatuur ligt in de metalen bepantsering, de centraal gemonteerde trolley en het onafhankelijke structurele ontwerp met vier compartimenten. Als we de KYN28A-12 als voorbeeld nemen, is de kast strikt verdeeld in vier onafhankelijke compartimenten door metalen scheidingswanden:
Uitgerust met een vacuümstroomonderbrekerwagen (gebruikelijke modellen zoals VS1 en VD4), die kan schakelen tussen werk-, test- en teruggetrokken posities. De kernwaarde van het ontwerp in handkarstijl ligt in het vermogen om de volledige stroomonderbrekerwagen te verplaatsen wanneer een circuit onderhoud nodig heeft, zonder de normale werking van andere kasten te beïnvloeden en de stroomuitvaltijd aanzienlijk te verkorten. Het interieur is uitgerust met een uitgebreid mechanisch vergrendelingssysteem, dat de operationele veiligheid vanuit fysiek perspectief garandeert.
De hoofdrail maakt gebruik van T2 koperen rails, ondersteund door isolatoren, en heeft een onafhankelijk, gesloten ontwerp. De isolatie van het railcompartiment is van cruciaal belang: in het geval van een storing aan de railzijde voorkomen de metalen scheidingswanden op effectieve wijze de verspreiding van elektrische bogen en gassen met een hoge temperatuur naar andere compartimenten, waardoor fase-naar-fase kortsluiting en foutuitbreiding worden vermeden. De hoge geleidbaarheid van de T2 koperen rails zorgt ook voor beheersing van de temperatuurstijging onder omstandigheden met hoge stroomsterkte.
Gebruikt voor het installeren van stroomtransformatoren, nulsequentietransformatoren, aardingsschakelaars, kabelterminals, overspanningsafleiders en andere componenten. Het kabelcompartiment biedt voldoende ruimte, wat de bouwbedrading en het daaropvolgende onderhoud en aanpassingen vergemakkelijkt. Dit ontwerp is bijzonder praktisch voor industriële gebruikers en fotovoltaïsche energiecentrales die regelmatig wijzigingen aan de uitgaande circuits vereisen.
Deze kamer herbergt secundaire componenten zoals op microprocessors gebaseerde beveiligingsapparatuur, instrumenten, bedieningsschakelaars en aansluitblokken. De instrumentenkamer is fysiek volledig geïsoleerd van de primaire middenspanningsruimte, waardoor het risico op elektrische schokken voor onderhoudspersoneel dat aan de secundaire zijde werkt fundamenteel wordt geëlimineerd. Dit is een van de belangrijkste ontwerpkenmerken die middenspanningsschakelaars veiliger maken dan traditionele vaste apparatuur.
De essentie van de vier onafhankelijke compartimenten is foutisolatie: een fout in een compartiment heeft geen invloed op andere compartimenten, waardoor de impact van de fout wordt geminimaliseerd. Voor scenario's met hoge continue productie-eisen, zoals de chemische, metallurgische en datacenterindustrie, houdt dit kenmerk rechtstreeks verband met productieveiligheid en economische efficiëntie.
Een verkeerde bediening van hoogspanningsschakelaars kan leiden tot schade aan apparatuur, persoonlijk letsel en zelfs grootschalige stroomuitval. Daarom is "vergrendeling met vijf preventieve maatregelen" een verplichte veiligheidsvereiste die expliciet is vastgelegd in de GB/T 3906- en DL/T 404-normen. De zogenaamde "vijf preventies" omvatten specifiek:
1. Preventie van werking van de stroomonderbrekerwagen onder belasting – Wanneer de stroomonderbreker zich in de gesloten positie bevindt, kan de wagen niet naar binnen of naar buiten gaan om boogvorming te voorkomen die wordt veroorzaakt door het aansluiten of loskoppelen onder belasting;
2. Voorkomen van het per ongeluk openen en sluiten van stroomonderbrekers – Door toegangscontrole en mechanische vergrendeling wordt voorkomen dat onbevoegd personeel per ongeluk de stroomonderbreker bedient;
3. Voorkomen van het sluiten van de aardingsschakelaar terwijl deze onder spanning staat – De aardingsschakelaar kan niet worden bediend als de stroomonderbreker niet open is en de trolley niet in de testpositie is teruggezet;
4. Voorkomen dat de aardingsschakelaar wordt bekrachtigd terwijl deze gesloten is – Wanneer de aardingsschakelaar in de gesloten positie staat, kan de stroomonderbrekerwagen niet naar de werkpositie worden geduwd om te voorkomen dat de stroomonderbreker wordt gesloten terwijl de aarddraad is aangesloten;
5. Voorkomen van onbedoelde toegang tot onder spanning staande compartimenten – De kastdeur is vergrendeld met onder spanning staande onderdelen en de kastdeur kan niet worden geopend wanneer de apparatuur onder spanning staat.
Gecentraliseerde schakelapparatuur maakt doorgaans gebruik van een schema met mechanische vergrendeling als primaire methode en elektrische vergrendeling als secundaire methode. Mechanische vergrendeling biedt een hoge betrouwbaarheid en wordt niet beïnvloed door stroomstoringen, en dient als basis voor de vijfvoudige functies. Elektrische vergrendeling daarentegen wordt gebruikt om complexere logische besturing te bereiken, zoals de koppeling tussen de handkar en de aardingsschakelaar, en de vergrendeling met beveiligingssignalen op het hoogste niveau. De combinatie van beide vormt een complete veiligheidsverdedigingslijn vanaf de bron van de operatie tot het einde van de uitvoering.
Het selecteren van een middenspanningsschakelaar is niet simpelweg een kwestie van het opstapelen van parameters, maar vereist een systeemconfiguratie op basis van de werkelijke bedrijfsomstandigheden. De volgende punten verdienen bijzondere aandacht:
Vacuümstroomonderbrekers vormen het kernonderdeel van middenspanningsschakelapparatuur. VS1 en VD4 zijn momenteel de twee meest gebruikte modellen. VS1 is het reguliere model in China en biedt een hoge kosteneffectiviteit en voldoende reserveonderdelen; VD4 is een klassiek ABB-model, met een superieure mechanische levensduur en breekprestaties, geschikt voor toepassingen met frequent gebruik en hoge betrouwbaarheidseisen. De selectie moet gebaseerd zijn op een uitgebreide beoordeling van de nominale kortsluitbreekstroom (gewoonlijk 25 kA, 31,5 kA, 40 kA) en de bedrijfsfrequentie.
De transformatieverhouding en nauwkeurigheidsklasse van stroomtransformatoren en nulsequentiestroomtransformatoren moeten redelijkerwijs worden geselecteerd op basis van de werkelijke bedrijfsstroom en beveiligingsvereisten. Meetcircuits vereisen doorgaans een klasse 0,2S, terwijl beveiligingscircuits een klasse 0,5 of 10P kunnen gebruiken. De configuratie van de nulsequentie-stroomtransformator hangt af van de vraag of het systeem een aardfoutlocatiefunctie met lage stroomsterkte vereist.
Er moet een aardingsschakelaarmodel met het juiste kortsluitvermogen worden geconfigureerd. Voor fotovoltaïsche netgekoppelde circuits waar omgekeerde stroomtoevoer kan optreden, is de nominale kortsluitstroom van de aardingsschakelaar bijzonder kritisch: deze bepaalt of de aardingsschakelaar veilig kan sluiten zonder te lassen in het geval van onbedoelde bekrachtiging.
Een op een microprocessor gebaseerd geïntegreerd beveiligingsapparaat is standaard en biedt beveiligingsfuncties tegen overstroom, onmiddellijke uitschakeling, nulsequentie, overspanning en onderspanning. Voor nieuwe scenario's die op het energienet zijn aangesloten, moeten ook speciale functies zoals bescherming tegen eilandbedrijf en bescherming tegen omgekeerde stroom worden overwogen. Het communicatieprotocol van het beveiligingsapparaat moet compatibel zijn met het bewakingssysteem op het hoogste niveau.
Standaard middenspanningsschakelapparatuur is geschikt voor algemene omgevingen met hoogtes van maximaal 1000 meter en omgevingstemperaturen variërend van -10℃ tot +40℃. Voor gebieden op grote hoogte (bijvoorbeeld boven 3000 meter), vochtige tropische gebieden, ernstig vervuilde gebieden of gebieden met lage temperaturen moeten geschikte speciale configuraties, zoals op grote hoogte of vochtige tropische typen, worden geselecteerd om de isolatieprestaties en operationele stabiliteit van de apparatuur onder extreme omstandigheden te garanderen.
Middenspanningsschakelapparatuur biedt flexibele kastconfiguraties en kan vrij worden gecombineerd volgens het stroomverdelingsschema. Veel voorkomende kasttypen zijn kasten voor inkomende lijnen, kasten voor uitgaande lijnen, PT-kasten, meetkasten, sectionele kasten, isolatiekasten, verbindingskasten, motorkasten en stationstransformatorkasten. Een typische 10 kV-distributieruimte bestaat gewoonlijk uit inkomende lijnkasten, PT-kasten, meetkasten, verschillende uitgaande lijnkasten en verbindingskasten, die een enkelvoudig railsectie- of enkelvoudig railaansluitschema vormen.
Vanuit een toepassingsperspectief wordt middenspanningsschakelapparatuur op grote schaal gebruikt in:
10kV-stroomdistributiesystemen voor onderstations: dienen als kernknooppunten voor stedelijke elektriciteitsnetten en industriële stroomvoorziening;
Stroomverdeling in fabriekswerkplaatsen: betrouwbare stroomvoorziening voor productielijnen, luchtcompressoren, waterpompen en andere belastingen;
Chemische en farmaceutische industrieën: eisen continue productie en zijn extreem gevoelig voor de betrouwbaarheid en veiligheid van de stroomvoorziening;
Metallurgische ondernemingen: die te maken krijgen met hoge stroom- en schokbelastingen, waardoor een hoog breekvermogen van de apparatuur nodig is;
Stroomverdeling in gebouwen: hoofdstroomverdeelruimten in hoge gebouwen en commerciële complexen;
Middenspanningsmotorregeling en -beveiliging: directe of zachte startregeling van grote waterpompen, ventilatoren en compressoren;
Nieuwe aansluiting op het energienet: 10 kV-verbindingsschakelapparatuur voor gedistribueerde fotovoltaïsche energiecentrales en energieopslagcentrales.
Intelligentisering, miniaturisering en milieubescherming De technologische evolutie van middenspanningsschakelaars is niet gestopt. De industrie ontwikkelt zich momenteel in drie richtingen:
Intelligentisering. De integratie van sensoren zoals online temperatuurmonitoring, detectie van gedeeltelijke ontlading en monitoring van mechanische karakteristieken van stroomonderbrekers transformeert middenspanningsschakelapparatuur van ‘periodiek onderhoud’ naar ‘conditiegebaseerd onderhoud’. Miniaturisatie. Door de isolatiestructuur te optimaliseren en composietisolatiematerialen te gebruiken, neemt de kastgrootte geleidelijk af, wat aanzienlijk is voor stedelijke substations en datacentra waar land schaars is.
Milieuvriendelijkheid. SF6-gas wordt veel gebruikt in gasgeïsoleerde schakelapparatuur (GIS) vanwege de uitstekende isolatie-eigenschappen, maar het aardopwarmingsvermogen (GWP) is 23.500 maal dat van CO2. Met het steeds strengere milieubeleid wordt SF6-vrije milieuvriendelijke schakelapparatuur een populair onderzoeksonderwerp in de industrie, waarbij technologieën voor luchtisolatie, vacuümisolatie en droge luchtisolatie zich parallel ontwikkelen.
De fundamentele reden waarom middenspanningsschakelapparatuur het 10 kV-stroomdistributieveld domineert, is de hoge mate van afstemming tussen het structurele ontwerp en de technische vereisten: vier onafhankelijke compartimenten zorgen voor foutisolatie, de handkar-achtige structuur zorgt voor gemakkelijke bediening en onderhoud, en vijfvoudige vergrendeling versterkt de veiligheidsbasislijn. Met de verdieping van de constructie van nieuwe energiesystemen zal middenspanningsschakelaars gedurende een aanzienlijke periode hun reguliere positie behouden en blijven evolueren in de richting van intelligentie, miniaturisatie en milieuvriendelijkheid. Voor fabrikanten van apparatuur zijn het begrijpen van de technische logica van middenspanningsschakelaars en het begrijpen van trends in de evolutie van de sector essentieel voor het handhaven van een proactieve houding in productontwikkeling en marktconcurrentie.
Junray elektrischricht zich al lange tijd op onderzoek, ontwikkeling en productie van hoog- en laagspanningsschakelapparatuur. De middenspanningsschakelaars uit de KYN28A-12-serie bestrijken een volledig bereik aan stroomwaarden van 630A tot 4000A en een volledig uitschakelvermogen van 25kA tot 40kA, ondersteunen aangepaste configuraties en zijn breed aanpasbaar aan verschillende scenario's zoals elektriciteitsnetwerken, industrie en nieuwe energie.
