Базові знання високовольтних розподільчих пристроїв

Високовольтні розподільні шафи широко використовуються в системах розподілу електроенергії для приймання та розподілу електричної енергії. Частина силового обладнання або ліній може бути введена в експлуатацію або виведена з експлуатації залежно від режиму роботи енергосистеми, а несправну частину можна швидко видалити з енергосистеми у разі виходу з ладу силового обладнання або лінії, щоб забезпечити нормальну роботу безвідмовної частини енергосистеми, а також обладнання та безпеку персоналу з експлуатації та технічного обслуговування. Тому високовольтний розподільний пристрій є дуже важливим обладнанням для розподілу електроенергії, а його безпечна та надійна експлуатація має велике значення для енергосистеми.

1. Класифікація високовольтних розподільчих пристроїв

Тип конструкції:
Броньований тип. Усі типи ізольовані та заземлені металевими пластинами, такими як тип KYN та тип KGN.
Інтервальний тип Усі типи розділені однією або кількома неметалевими пластинами, такими як тип JYN
Коробчастий тип має металеву оболонку, але кількість відсіків менша, ніж у броньованого ринкового або відсікового типу, такого як тип XGN
Розміщення автоматичного вимикача:
Підлоговий тип. Ручний візок з автоматичним вимикачем сам приземлився та заштовхнувся в шафу.
Ручний візок, розташований посередині, встановлений посередині розподільчої шафи, а для завантаження та розвантаження ручного візка потрібна вантажно-розвантажувальна машина.

Ручний візок, розташований посередині

Підлоговий ручний візок

Тип ізоляції
Повітряноізольований металевий корпус розподільчого пристрою
Металевий корпусний розподільчий пристрій з елегазовою ізоляцією (надувна шафа)

2. Структура високовольтної розподільчої шафи KYN

Розподільна шафа складається з нерухомого корпусу шафи та висувних частин (які називають ручним візком).

 

один. Кабінет
Корпус та перегородки розподільного пристрою виготовлені з алюмінієво-цинкової сталевої пластини. Вся шафа має високу точність, стійкість до корозії та окислення, а також високу механічну міцність та гарний зовнішній вигляд. Шафа має збірну конструкцію та з'єднана заклепками-гайками та високоміцними болтами. Таким чином, зібраний розподільний пристрій може підтримувати однорідність розмірів.
Розподільна шафа розділена перегородками на кімнату з ручними візками, кімнату з шинами, кімнату з кабелями та кімнату з релейними приладами, і кожен блок добре заземлений.
Кімната автобуса A
У верхній частині задньої частини розподільчої шафи розташоване приміщення для встановлення та розташування трифазних високовольтних шин змінного струму та для підключення до статичних контактів через відгалужувальні шини. Всі шини мають пластикове ущільнення з ізоляційними втулками. Коли шина проходить через перегородку розподільчої шафи, вона фіксується за допомогою шинного входу. У разі виникнення внутрішньої дуги замикання це може обмежити поширення аварії на сусідні шафи та забезпечити механічну міцність шини.

 

B-кімната з ручним візком (автоматичний вимикач)
У приміщенні з автоматичним вимикачем встановлено спеціальну напрямну, за якою візок з автоматичним вимикачем може ковзати та працювати всередині. Ручний візок може переміщатися між робочим положенням та положенням випробування. Перегородка (пастка) статичного контакту встановлена ​​на задній стінці приміщення з ручним візком. Коли ручний візок переміщується з положення випробування в робоче положення, перегородка автоматично відкривається, і ручний візок рухається у зворотному напрямку для повного з'єднання, таким чином гарантуючи, що оператор не торкнеться зарядженого тіла.
Автоматичні вимикачі можна розділити за типами дугогасних засобів:
• Масляний автоматичний вимикач. Він поділяється на масляні автоматичні вимикачі та менш масляні автоматичні вимикачі. Усі вони являють собою контакти, що розмикаються та з'єднуються в маслі, а трансформаторна олія використовується як дугогасне середовище.
• Автоматичний вимикач зі стисненим повітрям. Автоматичний вимикач, який використовує стиснене повітря високого тиску для гасіння дуги.
• Елегазовий вимикач. Автоматичний вимикач, який використовує елегаз для гасіння дуги.
• Вакуумний вимикач. Автоматичний вимикач, у якому контакти розмикаються та замикаються у вакуумі, а дуга гасне в умовах вакууму.
• Твердофазний газоутворюючий автоматичний вимикач. Автоматичний вимикач, який використовує тверді газоутворюючі матеріали для гасіння дуги шляхом розкладання газу під дією високої температури дуги.
• Автоматичний вимикач з магнітним обдувом. Автоматичний вимикач, у якому дуга вдувається в дугогасну решітку магнітним полем у повітрі, завдяки чому вона видовжується та охолоджується для гасіння дуги.

 

Залежно від різних форм енергії, що використовується робочим механізмом, робочі механізми можна розділити на такі типи:
Ручний механізм (РУМ): стосується робочого механізму, який використовує людську силу для закриття гальма.
2. Електромагнітний механізм (ЕМ): стосується робочого механізму, який використовує електромагніти для закриття.
3. Пружинний механізм (ПМ): стосується пружинного закриваючого механізму, який використовує людську силу або двигун для накопичення енергії в пружині для закриття.
4. Моторний механізм (МО): стосується робочого механізму, який використовує двигун для закриття та відкриття.
5. Гідравлічний механізм (ГМ): стосується робочого механізму, який використовує масло під високим тиском для штовхання поршня для досягнення закриття та відкриття.
6. Пневматичний механізм (ПМ): стосується робочого механізму, який використовує стиснене повітря для штовхання поршня для досягнення закриття та відкриття.
7. Механізм постійного магніту: він використовує постійні магніти для підтримки положення автоматичного вимикача. Це електромагнітний механізм керування, утримання постійним магнітом та електронного керування.

кімната C-кабелю
У кабельній кімнаті можна встановити трансформатори струму, заземлювальні вимикачі, розрядники блискавкозахисту (захисні пристрої від перенапруги), кабелі та інше допоміжне обладнання, а внизу підготовлена ​​прорізана та знімна алюмінієва пластина для забезпечення зручності будівництва на місці.

Приладова кімната D-реле
Панель релейної кімнати оснащена пристроями захисту мікрокомп'ютерів, рукоятками керування, захисними натискними пластинами розеток, лічильниками, індикаторами стану (або дисплеями стану) тощо; у релейній кімнаті є клемні колодки, контур керування захистом мікрокомп'ютера, вимикачі живлення постійного струму та засоби захисту мікрокомп'ютера, джерело живлення постійного струму, вимикач живлення двигуна накопичення енергії (постійного або змінного струму) та вторинне обладнання зі спеціальними вимогами.

Три позиції у візку розподільчого пристрою

Робоче положення: автоматичний вимикач підключений до основного обладнання. Після вмикання живлення передається від шини до лінії електропередачі через автоматичний вимикач.

Тестове положення: Вторинний штекер можна вставити в розетку для отримання живлення. Автоматичний вимикач може бути увімкнений, розімкнений, відповідний індикатор світиться; Автоматичний вимикач не має зв'язку з основним обладнанням і може виконувати різні операції, але він не впливатиме на сторону навантаження, тому його називають тестовим положенням.

Положення для технічного обслуговування: немає контакту між автоматичним вимикачем та основним обладнанням (шиною), живлення втрачено (вторинний штекер відключено), а автоматичний вимикач знаходиться у розімкненому положенні.

Пристрій блокування розподільчої шафи

Шафа розподільника має надійний блокувальний пристрій, що відповідає вимогам п'яти запобіжних заходів та ефективно захищає безпеку операторів та обладнання.

A. Двері апаратної кімнати обладнані кнопкою-індикатором або перемикачем, щоб запобігти помилковому замиканню та розділенню автоматичного вимикача.

B, рука автоматичного вимикача у випробувальному або робочому положенні, автоматичний вимикач може бути увімкнений, а під час замикання автоматичного вимикача рука не може рухатися, щоб запобігти навантаженню неправильної ручки автомобіля.

C. Тільки коли вимикач заземлення знаходиться у положенні розмикання, ручний візок з вимикачем можна перемістити з положення для випробування/технічного обслуговування в робоче положення. Тільки коли ручний візок з вимикачем знаходиться у положенні для випробування/технічного обслуговування, можна вмикати вимикач заземлення. Таким чином, можна запобігти випадковому вмиканню вимикача заземлення та запобігти його тимчасовому вмиканню.

D. Коли заземлювальний вимикач знаходиться у відкритому положенні, нижні дверцята та задні дверцята розподільчої шафи не можна відкрити, щоб запобігти випадковому перериванню електрики.

E, ручний вимикач у випробувальному або робочому положенні, без керуючої напруги, може бути реалізовано лише ручне відкриття, не може бути закрито.

F. Коли ручний вимикач знаходиться в робочому положенні, вторинна вилка заблокована і її не можна витягнути.

 

G, кожен корпус шафи може реалізувати електричне блокування.

H. З'єднання між вторинною лінією комутаційного обладнання та вторинною лінією ручного вимикача здійснюється за допомогою ручного вторинного штекера. Рухомий контакт вторинного штекера з'єднаний з ручним вимикачем через нейлонову гофровану термоусадочну трубку. Тільки у випробувальному положенні ручний вимикач може вставляти та виймати другий штекер, а в робочому положенні ручний вимикач заблокований завдяки механічному блокуванню, другий штекер не може бути вийнятий.

3. Порядок роботи високовольтного розподільчого пристрою

Хоча конструкція розподільного пристрою гарантує правильну послідовність блокування його роботи, всі його частини, крім оператора, повинні суворо відповідати процедурам експлуатації та відповідним вимогам. Не допускається необов'язкова експлуатація або затримка в роботі без попереднього аналізу, інакше це може призвести до пошкодження обладнання та навіть до нещасних випадків.

Порядок роботи розподільчого пристрою високої напруги

(1) Закрийте всі дверцята шафи та задні ущільнювальні пластини та заблокуйте їх.

(2) Вставте ручку керування заземлюючим вимикачем у шестигранний отвір у нижній правій частині середніх дверей, поверніть її проти годинникової стрілки приблизно на 90°, щоб перевести заземлюючий вимикач у положення відкриття, вийміть ручку керування, блокувальна плата на робочому отворі автоматично повернеться назад, закривши робочий отвір, і задні дверцята розподільчої шафи будуть заблоковані.

(3) Перевірте, чи прилади та сигнали верхніх дверей шафи працюють нормально. У нормі горять індикатор живлення захисного пристрою мікрокомп'ютера, індикатор положення ручного тестування, індикатор відключення автоматичного вимикача та індикатор накопичення енергії. Якщо всі індикатори не світяться, відкрийте двері шафи та переконайтеся, що вимикач живлення шини замкнутий. Якщо він замкнутий, індикатор все ще не світиться, тоді потрібно перевірити контур керування.

(4) Вставте штифт кривошипа ручного візка автоматичного вимикача та сильно натисніть на нього, поверніть кривошип за годинниковою стрілкою, розподільний пристрій 6 кВ приблизно на 20 обертів, застряг у кривошипі, що явно супроводжується звуком «клацання» під час зняття кривошипа, ручний візок у робочому положенні, другий штекер заблоковано, протягніть петлю через вимикач, дивіться відповідний сигнал (у цей момент робочі індикатори положення візка, одночасно індикатор положення тестування руки вимкнено), водночас слід зазначити, що коли рука знаходиться в робочому положенні, блокувальна пластина в робочому отворі ножа заземлення заблокована і не може бути натиснута.

(5) за допомогою інструменту керування на дверях увімкніть живлення автоматичного вимикача, одночасно загоряючись червоним індикатором замикання інструменту на дверях та зеленим індикатором стоп-сигналу. Перевірте електричний дисплей, розташування механічних точок автоматичного вимикача та інші відповідні сигнали, все в нормі. 6 (під час роботи перемикач покаже нам положення ручки за годинниковою стрілкою, ручка керування повинна автоматично повертатися у попередньо встановлене положення після відпускання).

(6) якщо автоматичний вимикач автоматично вимикається після вмикання або автоматично вимикається під час роботи, необхідно визначити причину несправності та усунути її, щоб повторно передати сигнал несправності відповідно до вищезазначеної процедури.

4. Механізм роботи автоматичного вимикача

1, електромагнітний механізм роботи

Електромагнітний приводний механізм – це зріла технологія, яка використовує один з попередніх типів приводного механізму автоматичного вимикача. Його структура проста, механічних компонентів близько 120. Він використовує електромагнітну силу, що створюється струмом у осерді приводу замикаючої котушки, що забезпечує замикання, і потужність замикаючого механізму повністю залежить від величини струму комутації. Тому потрібен великий струм замикання.

Переваги електромагнітного робочого механізму полягають у наступному:

Структура проста, робота надійніша, вимоги до обробки не дуже високі, виробництво просте, собівартість низька;

Може реалізувати дистанційне керування та автоматичне повторне вмикання;

Він має хороші характеристики швидкості закриття та відкриття.

До недоліків електромагнітного механізму роботи в основному належать:

Струм замикання великий, а також потужність, споживана замикаючою котушкою, велика, що вимагає потужного джерела живлення постійного струму.

Струм замикання великий, і загальний допоміжний вимикач і контакт реле не можуть відповідати вимогам. Повинен бути обладнаний спеціальним контактором постійного струму, а контакт постійного струму з котушкою дугогасіння використовується для керування струмом замикання, щоб контролювати дію котушки замикання та розмикання;

Швидкість роботи робочого механізму низька, тиск на контакт невеликий, легко викликати стрибок контакту, час замикання довгий, а зміна напруги живлення має великий вплив на швидкість замикання;

Вартість матеріалів, громіздкий механізм;

Корпус та механізм керування зовнішньої підстанції зазвичай зібрані разом. Цей тип інтегрованого автоматичного вимикача зазвичай виконує лише функції електричного, електричного та ручного керування, а не ручного. У разі відмови коробки робочого механізму та відмови автоматичного вимикача, необхідно виконати обробку затемнення.

2, пружинний приводний механізм

Пружинний приводний механізм складається з чотирьох частин: накопичення енергії пружини, обслуговування замикання, обслуговування відмикання, відмикання. Кількість частин перевищує 200, використовуючи енергію, накопичену розтягуванням та стисканням пружини механізму, для керування замиканням та відмиканням вимикача. Зберігання енергії пружиною реалізується роботою механізму уповільнення двигуна накопичення енергії, а дія замикання та відмикання вимикача контролюється котушкою замикання та відмикання, тому енергія замикання та відмикання вимикача залежить від енергії, накопиченої пружиною, і не має нічого спільного з величиною електромагнітної сили, і не потребує занадто великого струму замикання та відмикання.

Переваги пружинного приводного механізму полягають у наступному:

Струм замикання та відмикання невеликий, не потребує потужного робочого блоку живлення;

Його можна використовувати для дистанційного накопичення електроенергії, електричного закриття та відкриття, а також локального ручного накопичення енергії, ручного закриття та відкриття. Тому його також можна використовувати для ручного закриття та відкриття, коли зникає робоче живлення або приводний механізм відмовляється працювати. Висока швидкість закриття та відкриття, на яку не впливає зміна напруги живлення, та швидке автоматичне повторне закриття;

Двигун-накопичувач енергії має низьку потужність і може використовуватися як для змінного, так і для постійного струму.

Пружинний робочий механізм може забезпечити передачу енергії для досягнення найкращої відповідності та зробити всі види специфікацій автоматичних вимикачів струмом відключення загальним для одного типу робочого механізму, вибираючи різні пружини накопичення енергії, що є економічно ефективним.

Основними недоліками пружинного приводного механізму є:

Структура складна, процес виробництва складний, точність обробки висока, вартість виробництва відносно висока;

Велика робоча сила, високі вимоги до міцності компонентів;

Легко трапляються механічні поломки, які призводять до відмови робочого механізму рухатися, спалювання котушки замикання або перемикача ходу;

Існує явище хибного стрибка, іноді хибний стрибок після того, як відкриття не на місці, неможливо оцінити його комбіноване положення;

Характеристики швидкості відкриття погані.

3, механізм роботи з постійним магнітом

Постійний магнітний приводний механізм використовує принцип роботи та структуру нового, складається з постійного магніту, котушки замикання та котушки гальмування гальмування, скасований пружинний приводний механізм електромагнітного приводного механізму та руху, шатуна, блокувального пристрою, проста конструкція, дуже мало деталей, близько 50, основна рухома частина працює лише одна, має дуже високу надійність. Він використовує постійний магніт для утримання положення автоматичного вимикача. Це приводний механізм з електромагнітною роботою, утриманням постійним магнітом та електронним керуванням.

Принцип роботи механізму роботи постійного магніту: після замикання котушки електрики, вона знаходиться у верхній частині генерації та магнітному колі постійного магніту в протилежному напрямку магнітного потоку. Магнітна сила, що виникає внаслідок суперпозиції двох магнітних полів, змушує динамічно рухатися осердя вниз. Після руху приблизно на половину шляху, через зменшення повітряного зазору в нижній частині магніту, лінії магнітного поля постійного магніту зміщуються в нижню частину, в тому ж напрямку, що й магнітне поле котушки замикання з полем постійного магніту, так що швидкість руху залізного осердя вниз зменшується. У цей час струм замикання зникає. Постійний магніт використовує канал з низьким магнітним імпедансом, що забезпечується рухомим та статичним залізними осердям, для утримання рухомого залізного осердя в стаціонарному положенні закриття. Коли обмотка гальмівної котушки розривається, електрика, що виробляється в нижній частині магнітного кола та постійного магніту, спрямована в протилежний напрямок магнітного потоку. Магнітна сила, що виникає внаслідок суперпозиції двох магнітних полів, змушує динамічний осердя рухатися вгору. Після приблизно половини шляху рух зменшується завдяки зменшенню верхнього повітряного зазору магнітного кола, а магнітна лінія постійного магніту передається на верхнє магнітне поле котушки гальмівної котушки з магнітним полем постійного магніту в тому ж напрямку, що й магнітне поле постійного магніту, завдяки чому швидкість руху залізного осердя вгору зменшується. Зрештою, він досягає дробового положення. Коли струм затвора зникає, постійний магніт використовує канал з низьким магнітним імпедансом, що забезпечується рухомим та статичним залізними осердям, для утримання рухомого залізного осердя в стаціонарному стані відкриття.

Переваги механізму роботи з постійними магнітами полягають у наступному:

Використання бістабільного механізму з подвійною котушкою. Постійний магнітний робочий механізм замикання точок, котушка замикання, постійний магніт, що відповідає котушці замикання точок, краще вирішує проблему точок при перемиканні на енергію високої потужності, оскільки постійний магніт з магнітною енергією може бути використаний як операція замикання, точки для забезпечення енергії для котушки замикання можуть бути зменшені, тому вам не потрібно занадто багато струму операції замикання точок.

Завдяки руху рухомого залізного осердя вгору та вниз через поворотний важіль, ізоляційний стрижень ДІЄ на динамічний контакт вакуумної дугогасильної камери автоматичного вимикача, що дозволяє реалізувати точки або виконання автоматичного вимикача, замінюючи традиційний спосіб механічного блокування, значно спрощуючи механічну структуру, зменшуючи матеріали, знижуючи вартість, зменшуючи точки пошкодження, значно підвищуючи надійність механічної дії, що дозволяє реалізувати безкоштовне обслуговування та заощаджувати витрати на обслуговування.

Постійна магнітна сила приводного механізму з постійними магнітами майже не зникає, а термін служби становить до 100 000 разів. Електромагнітна сила використовується для операцій відкриття та закриття, а постійна магнітна сила — для підтримки бістабільного положення, що спрощує механізм передачі та зменшує споживання енергії та шум приводного механізму. Термін служби приводного механізму з постійними магнітами більш ніж у 3 рази довший, ніж у електромагнітного приводного механізму та пружинного приводного механізму.

Використовуйте безконтактний електронний датчик близькості як допоміжний перемикач, який не має рухомих компонентів, не зношується та не має відскоків, що забезпечує надійну роботу та не впливає на зовнішнє середовище, має тривалий термін служби та високу надійність, що вирішує проблему відскоків контактів.

Використовуйте технологію синхронного перемикача з перетином нуля. Динамічний та статичний контакт автоматичного вимикача під контролем електронної системи керування дозволяє змінювати форму хвилі напруги системи на кожному рівні, при формі хвилі струму через нуль у момент розриву, пусковий струм та амплітуда перенапруги є невеликими, щоб зменшити вплив на роботу мережі та обладнання, а електромагнітний робочий механізм та робота пружинного робочого механізму є випадковими, що може створювати високий пусковий струм та амплітуду перенапруги, що значно впливає на електромережі та обладнання.

Привідний механізм з постійними магнітами може реалізувати локальне/дистанційне відкриття та закриття, а також функцію захисного відкриття та повторного вмикання, а також може бути відкритий вручну. Оскільки необхідна потужність для роботи невелика, конденсатори використовуються для прямого перемикання живлення, час зарядки конденсаторів короткий, струм зарядки невеликий, вони мають високу ударостійкість, тому після відключення живлення автоматичний вимикач все ще може вмикатися та вимикатися.

Основними недоліками механізму роботи з постійними магнітами є:

Неможливо вручну закрити, під час роботи блок живлення зник, конденсатор розрядився, якщо конденсатор не заряджається, його не можна закрити;

Ручне відкриття, початкова швидкість відкриття повинна бути достатньо великою, тому потрібно багато зусиль, інакше ним не можна буде керувати;

Якість конденсаторів для накопичення енергії нерівномірна і її важко гарантувати;

Важко отримати ідеальну характеристику швидкості відкриття;

Важко збільшити вихідну потужність відкриття робочого механізму з постійним магнітом.