Введение в распределительные устройства

Распределительное устройство представляет собой полный комплект устройств распределения электроэнергии, собранный из первичного и вторичного оборудования в соответствии с определенной схемой, и используется главным образом для управления и защиты цепей и оборудования. Распределительные устройства можно разделить на высоковольтные (стационарные и передвижные) и низковольтные (стационарные и выдвижные) в зависимости от уровней напряжения входящих и исходящих линий.
Конструкция высоковольтных распределительных устройств в целом схожа и в основном делится на шинопровод, помещение выключателей, вторичную диспетчерскую (помещение КИП) и фидерное помещение. Между каждым помещением обычно имеется стальная пластинчатая изоляция. Низковольтные распределительные устройства классифицируются в основном по способу монтажа компонентов.

Бронированное высоковольтное распределительное устройство среднего расположения KYN28A-12

Низковольтный стационарный распределительный шкаф GGD

Низковольтный выдвижной распределительный шкаф MNS

KYN61-40.5 Бронированное съемное металлическое распределительное устройство

Низковольтный выдвижной распределительный шкаф GCK

Внутренние компоненты включают в себя: шину (шину), автоматический выключатель, обычное реле, встроенное релейное устройство защиты, измерительный прибор, изолирующий нож, индикаторную лампу, заземляющий нож и т. д.

1. Входящий линейный шкаф также называется приемным шкафом. Это устройство, используемое для приема электроэнергии из электросети (от входящей линии к шине). Обычно он оснащен автоматическими выключателями, трансформаторами тока, трансформаторами напряжения, разъединителями и другими компонентами.

2. Выходящие шкафы также называются фидерными шкафами или шкафами распределения электроэнергии. Это оборудование, используемое для распределения электроэнергии (от шины к каждой исходящей линии), и обычно оно оснащено автоматическими выключателями, трансформаторами тока, трансформаторами напряжения, разъединителями и другими компонентами.

3. Автобусное сообщение
Его также называют шкафом с выключателями шин. Это устройство используется для соединения двух участков шин (от шины к шине). Соединение шин часто используется в одношинных и двухшинных системах для удовлетворения требований или гарантий пользователей при выборе различных режимов работы. Также обеспечивает селективное отключение нагрузки в случае отказа.

4. Шкаф трансформатора напряжения обычно устанавливается непосредственно на шину для измерения напряжения на шине и реализации функции защиты. Внутри него, как правило, устанавливаются трансформатор напряжения, разъединитель, предохранитель, разрядник и т. д.

5. Изолирующий шкаф используется для изоляции шин с обоих концов или для изоляции приемного оборудования от источника питания. Он обеспечивает видимую точку подключения для оператора, что облегчает проведение технического обслуживания и ремонта. Поскольку изолирующий шкаф не имеет возможности размыкать и включать ток нагрузки, тележку изолирующего шкафа нельзя толкать или тянуть, когда автоматический выключатель, подключенный к нему, замкнут. В большинстве случаев необходимо установить блокировку между вспомогательным контактом автоматического выключателя и изолированной тележкой, чтобы предотвратить ошибки оператора.

6. Конденсаторный шкаф, также называемый компенсационным шкафом, используется для улучшения коэффициента мощности электросети или для компенсации реактивной мощности. Основные компоненты — это группы конденсаторных батарей, контуры управления переключением и предохранители, соединенные параллельно. Они защищают электроприборы. Обычно устанавливается параллельно с вводным шкафом, при этом один или несколько конденсаторных шкафов могут работать параллельно. После отключения конденсаторного шкафа от электросети, поскольку конденсаторной батарее требуется некоторое время для завершения процесса разряда, нельзя напрямую прикасаться к компонентам шкафа, особенно к конденсаторной батарее; в течение определенного периода времени после отключения питания (в зависимости от емкости конденсаторной батареи, например, 1 минута) повторное включение не допускается во избежание повреждения конденсаторов из-за перенапряжения. При выполнении функций автоматического управления следует обращать внимание на разумное распределение времени переключения каждой группы конденсаторных батарей, чтобы избежать повреждения одной группы конденсаторов, в то время как другие группы редко включаются и выключаются.

7. Измерительный шкаф

В основном используется для измерения электроэнергии (кВт·ч) и делится на высоковольтный и низковольтный. Обычно устанавливается с разъединителем, предохранителем, трансформатором тока, трансформатором напряжения, активным счетчиком ватт-часов (традиционным или цифровым), реактивным счетчиком ватт-часов, реле и некоторым другим вспомогательным оборудованием (например, мониторами нагрузки и т. д.).
8. Шкаф ГИС (коммутационно-изолированный распределительный щит) также называется закрытым комбинированным электрическим шкафом и представляет собой замкнутое сочетание автоматических выключателей, разъединителей, заземляющих выключателей, трансформаторов тока, трансформаторов напряжения, разрядников, шин и т. д. в металлическом корпусе, а затем в качестве изоляционного материала между фазами и землей используется газ с хорошими изоляционными и дугогасящими свойствами (обычно используется гексафторид серы SF6). Подходит для высоковольтных и мощных электросетей и используется для распределения и управления электроэнергией.
9. В нормальном режиме работы автоматический выключатель находится в замкнутом состоянии (за исключением специальных применений), и цепь подключена. При выполнении операций автоматического управления или защиты автоматический выключатель может работать под управлением комплексного защитного устройства для размыкания или замыкания цепи. Автоматический выключатель способен не только включать и выключать нормальный ток нагрузки, но и выдерживать ток короткого замыкания в течение определенного периода времени (в несколько или даже десятки раз превышающий нормальный рабочий ток), размыкать ток короткого замыкания и отключать неисправные цепи и оборудование. Поэтому основная функция автоматического выключателя заключается в размыкании и замыкании цепи (включая размыкание и замыкание нормального тока, размыкание тока короткого замыкания). Поскольку в процессе размыкания и замыкания цепи неизбежно возникает дуга между подвижным и неподвижным контактами автоматического выключателя. Для защиты контактов, уменьшения потерь контактных материалов и надежного размыкания цепи необходимо принимать меры для скорейшего гашения дуги. Один из способов — использование различных гасящих дуги веществ для заполнения динамических и статических контактов автоматического выключателя. В зависимости от типа гасящего дугу вещества автоматические выключатели можно разделить на: масляные (чем больше масла, тем меньше масла), выключатели на гексафториде серы (SF6), вакуумные выключатели, воздушные выключатели и т. д. Основным первичным оборудованием в высоковольтных и низковольтных распределительных устройствах, с которым мы часто сталкиваемся в проектах, является автоматический выключатель. Поскольку подвижные и статические контакты автоматического выключателя обычно заключены в контейнер, заполненный гасящим дугу веществом, состояние включения и выключения выключателя нельзя определить напрямую, обычно это делается с помощью вспомогательных устройств выключателя (таких как указатели положения включения и выключения и т. д.).

10. Изолирующий нож

Изолирующий нож (или разъединитель) позволяет определить подключение или отключение по явному повреждению. Он в основном используется для отключения высоковольтного источника питания для обеспечения безопасного обслуживания линий и оборудования. Ток, который может быть отключен, очень мал (обычно всего несколько ампер). Поскольку для него не предусмотрено специальное устройство гашения дуги, его нельзя использовать для отключения тока короткого замыкания и нормального рабочего тока, а также не допускается проведение операции отключения под нагрузкой.

11. Предохранитель

Предохранитель — это простой электроприбор для защиты цепи. Принцип его работы заключается в том, что когда ток, протекающий через предохранитель, достигает или превышает определённое значение в течение определённого периода времени, его собственный расплавляется и отключает цепь. Принцип его действия прост, он легко устанавливается, обычно не используется отдельно, в основном в сочетании с другими электроприборами. Основные характеристики действия: Во-первых, ток должен достичь определённого значения, которое установлено производителем до выпуска предохранителя и не может быть изменено; во-вторых, после достижения тока определённого значения должно пройти определённое время, которое также установлено производителем и не может быть изменено. Существует множество типов предохранителей, включая с замедленным срабатыванием, с быстрым срабатыванием, сверхбыстрым срабатыванием и т. д.; в-третьих, корпус предохранителя повреждается после срабатывания и не подлежит повторному использованию, его необходимо заменить; о том, перегорел ли предохранитель, можно судить по индикатору предохранителя или по внешнему виду расплавленного металла; к этой категории электроприборов относятся широко используемые предохранители и предохранительные трубки.

12. Переключатель нагрузки
Выключатель нагрузки имеет простое устройство гашения дуги. В качестве среды гашения дуги обычно используется воздух, который может соединять и размыкать определенные токи и перегрузки, но не может размыкать токи короткого замыкания и не может использоваться для устранения коротких замыканий. Поэтому категорически не допускается простое использование выключателя нагрузки вместо автоматического выключателя; если выключатель нагрузки все же используется, он должен применяться совместно с упомянутым выше высоковольтным предохранителем (фактически, предохранитель и выключатель нагрузки часто используются последовательно для простой защиты от перегрузки, чтобы снизить стоимость проекта). Выключатель нагрузки похож на изолирующий нож, имеет очевидный зазор разъединения, и по нему легко определить, находится ли цепь во включенном или выключенном состоянии.

13. Трансформатор

Проще говоря, трансформатор — это устройство, использующее переменные электромагнитные поля для преобразования различных уровней напряжения (фактически, преобразования электрической энергии), при этом напряжение до и после преобразования не изменяется по частоте. В зависимости от области применения, их можно разделить на множество типов, таких как силовые трансформаторы, выпрямительные трансформаторы, стабилизаторы напряжения, разделительные трансформаторы, трансформаторы тока, трансформаторы напряжения и т. д. Чаще всего на строительных площадках мы сталкиваемся именно с силовыми трансформаторами.
К основным техническим параметрам трансформатора относятся: ① Номинальная мощность: номинальная выходная мощность трансформатора при номинальных условиях эксплуатации (равна U×I, в кВА); ② Номинальное напряжение: холостой ход, номинальное напряжение на клеммах, напряжение на выводах; ③ Потери холостого хода: потери трансформатора в режиме холостого хода (также называемые потерями в железе); ④ Ток холостого хода: значение тока, протекающего через обмотку первичной обмотки в режиме холостого хода; ⑤ Потери на короткое замыкание: потери, вызванные номинальным током на первичной обмотке и коротким замыканием вторичной обмотки (в основном вызванные сопротивлением обмотки); ⑥ Понятие отводов (выводов): для обеспечения работы электросети на высоковольтной стороне трансформатора обычно имеются отводы, а значения напряжения на этих отводах выражаются в процентах от номинального напряжения, так называемое напряжение отводов. Например, высоковольтный трансформатор 10 кВ имеет отвод ±5%, что означает, что трансформатор может работать на трех уровнях напряжения: 10,5 кВ (+5%), 10 кВ (номинальное), 9,5 кВ (-5%). Как правило, количество отводов (точек отвода) трансформатора с отводом под нагрузкой больше, например, 7 отводов (±3 × 2,5%) и 9 отводов (±4 × 2%). Поскольку синхронное переключение переключателя отводов не может быть полностью гарантировано, трансформаторы с отводом под нагрузкой обычно не могут работать параллельно. ⑦ Активная нагрузка: нагрузка, которая генерирует энергию работы машины или тепловую энергию в энергосистеме. Но чисто резистивная нагрузка потребляет только активную мощность, например, электронагреватели, электропечи, осветительные приборы и другие электрические нагрузки являются полностью активными нагрузками. Нагрузка асинхронных и синхронных двигателей потребляет как активную, так и реактивную мощность. При этом часть, генерирующая энергию работы машины, является активной нагрузкой. Активная нагрузка должна обеспечиваться активной мощностью генератора. ⑧ Реактивная нагрузка: часть электрической нагрузки, которая не совершает работы. Реактивная мощность потребляется только в индуктивных нагрузках, таких как: трансформаторы, двигатели, кондиционеры, холодильники и т. д. Поэтому, помимо выработки активной мощности, генератор также должен обеспечивать реактивную мощность. Когда реактивная мощность не может соответствовать требованиям сети, напряжение в системе падает. Для удовлетворения потребностей потребителей на подстанции необходимо установить компенсатор реактивной мощности для поддержания баланса реактивной мощности и сохранения уровня напряжения. ⑨ Аварийный резерв: один из компонентов резервной мощности в энергосистеме. Поскольку в работе оборудования генерации электроэнергии могут возникать временные или постоянные отказы, влияющие на электроснабжение, система должна быть оснащена определенным количеством аварийных резервных источников питания для обеспечения безопасности энергосистемы. ⑩Разборка системы: Чтобы предотвратить сбои в работе системы и аварийное расширение, энергосистема будет полностью разделена на несколько независимых систем, которые больше не будут работать синхронно. После отключения нагрузки некоторые локальные системы могут испытывать дефицит электроэнергии, а также падение частоты и напряжения, поэтому необходимо частично отключить нагрузку, чтобы предотвратить нарушение стабильности всей системы.