สวิตช์เกียร์แบบถอดได้ที่ติดตั้งส่วนกลางขนาด 10kV ซึ่งแสดงโดย KYN28A-12 ได้กลายเป็นตัวเลือกหลักในระบบจำหน่ายไฟฟ้า บทความนี้วิเคราะห์ตรรกะทางเทคนิคและคุณค่าทางวิศวกรรมของสวิตช์เกียร์ที่ติดตั้งจากส่วนกลางจากสามมิติ ได้แก่ การออกแบบโครงสร้าง การเชื่อมต่อด้านความปลอดภัย และจุดเลือกที่สำคัญ
ความแตกต่างพื้นฐานระหว่างสวิตช์เกียร์ที่ติดตั้งจากส่วนกลางและอุปกรณ์คงที่แบบดั้งเดิมนั้นอยู่ที่เกราะโลหะ รถเข็นที่ติดตั้งจากส่วนกลาง และการออกแบบโครงสร้างอิสระสี่ช่อง ยกตัวอย่าง KYN28A-12 ตู้แบ่งออกเป็นสี่ช่องแยกกันอย่างเคร่งครัดด้วยฉากกั้นโลหะ:
ติดตั้งรถเข็นเซอร์กิตเบรกเกอร์สุญญากาศ (รุ่นทั่วไป เช่น VS1 และ VD4) ซึ่งสามารถสลับระหว่างตำแหน่งการทำงาน ทดสอบ และถอนออกได้ คุณค่าหลักของการออกแบบสไตล์รถเข็นขนาดเล็กอยู่ที่ความสามารถในการเคลื่อนย้ายรถเข็นเซอร์กิตเบรกเกอร์ทั้งหมดออกเมื่อวงจรต้องมีการบำรุงรักษา โดยไม่ส่งผลกระทบต่อการทำงานปกติของตู้อื่นๆ และลดเวลาไฟฟ้าดับลงอย่างมาก ภายในมีการติดตั้งระบบเชื่อมต่อทางกลที่ครอบคลุม เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยในการปฏิบัติงานจากมุมมองทางกายภาพ
บัสบาร์หลักใช้บัสบาร์ทองแดง T2 ซึ่งได้รับการสนับสนุนโดยฉนวน และมีการออกแบบที่เป็นอิสระและปิดล้อม การแยกส่วนบัสบาร์เป็นสิ่งสำคัญ ในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาดที่ด้านบัสบาร์ ฉากกั้นที่เป็นโลหะจะป้องกันการแพร่กระจายของส่วนโค้งไฟฟ้าและก๊าซอุณหภูมิสูงไปยังช่องอื่นๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ หลีกเลี่ยงการลัดวงจรแบบเฟสต่อเฟสและการขยายตัวของข้อผิดพลาด ค่าการนำไฟฟ้าที่สูงของบัสบาร์ทองแดง T2 ยังช่วยให้มั่นใจได้ถึงการควบคุมอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นภายใต้สภาวะกระแสไฟสูง
ใช้สำหรับการติดตั้งหม้อแปลงกระแส หม้อแปลงลำดับศูนย์ สวิตช์กราวด์ ขั้วต่อสายไฟ อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก และส่วนประกอบอื่นๆ ช่องใส่สายเคเบิลมีพื้นที่กว้างขวาง อำนวยความสะดวกในการเดินสายไฟในการก่อสร้าง ตลอดจนการบำรุงรักษาและการปรับเปลี่ยนในภายหลัง การออกแบบนี้ใช้งานได้จริงโดยเฉพาะสำหรับผู้ใช้ในอุตสาหกรรมและโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ต้องการการเปลี่ยนแปลงวงจรขาออกบ่อยครั้ง
ห้องนี้มีส่วนประกอบรอง เช่น อุปกรณ์ป้องกันที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ เครื่องมือ สวิตช์ควบคุมการทำงาน และแผงขั้วต่อ ห้องเครื่องมือถูกแยกออกจากพื้นที่หลักที่มีแรงดันไฟฟ้าปานกลางโดยสมบูรณ์ ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงที่จะเกิดไฟฟ้าช็อตให้กับเจ้าหน้าที่ซ่อมบำรุงที่ทำงานด้านทุติยภูมิโดยพื้นฐานแล้ว นี่เป็นหนึ่งในคุณสมบัติการออกแบบที่สำคัญที่ทำให้สวิตช์เกียร์แรงดันปานกลางปลอดภัยกว่าอุปกรณ์คงที่แบบเดิม
สาระสำคัญของช่องแยกทั้งสี่ช่องคือการแยกข้อบกพร่อง ข้อบกพร่องในช่องใดๆ จะไม่ส่งผลกระทบต่อช่องอื่นๆ จึงลดผลกระทบของข้อบกพร่องให้เหลือน้อยที่สุด สำหรับสถานการณ์ที่มีความต้องการการผลิตอย่างต่อเนื่องในระดับสูง เช่น อุตสาหกรรมเคมี โลหะวิทยา และศูนย์ข้อมูล คุณลักษณะนี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับความปลอดภัยในการผลิตและประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ
การใช้งานสวิตช์เกียร์ไฟฟ้าแรงสูงอย่างไม่ถูกต้องอาจทำให้อุปกรณ์เสียหาย การบาดเจ็บส่วนบุคคล และแม้แต่ไฟฟ้าดับขนาดใหญ่ ดังนั้น "การประสานการป้องกันห้าประการ" จึงเป็นข้อกำหนดด้านความปลอดภัยบังคับที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนในมาตรฐาน GB/T 3906 และ DL/T 404 สิ่งที่เรียกว่า "การป้องกัน 5 ประการ" โดยเฉพาะ ได้แก่:
1. การป้องกันการทำงานของรถเข็นเซอร์กิตเบรกเกอร์ภายใต้โหลด - เมื่อเซอร์กิตเบรกเกอร์อยู่ในตำแหน่งปิด รถเข็นจะไม่สามารถเข้าหรือออกได้เพื่อป้องกันการเกิดประกายไฟที่เกิดจากการเสียบหรือถอดปลั๊กภายใต้โหลด
2. การป้องกันการเปิดและปิดเบรกเกอร์โดยไม่ตั้งใจ - ด้วยการควบคุมการเข้าถึงการทำงานและการประสานทางกล บุคลากรที่ไม่ได้รับอนุญาตจะถูกป้องกันไม่ให้ใช้งานเบรกเกอร์โดยไม่ตั้งใจ
3. การป้องกันการปิดสวิตช์กราวด์ในขณะที่มีกระแสไฟ – สวิตช์กราวด์ไม่สามารถใช้งานได้เมื่อเบรกเกอร์ไม่ได้เปิดอยู่ และรถเข็นไม่ได้กลับคืนสู่ตำแหน่งทดสอบ
4. การป้องกันการจ่ายไฟสวิตช์กราวด์ขณะปิด – เมื่อสวิตช์กราวด์อยู่ในตำแหน่งปิด รถเข็นเซอร์กิตเบรกเกอร์จะไม่สามารถดันไปยังตำแหน่งทำงานได้ เพื่อป้องกันการปิดเบรกเกอร์โดยที่ต่อสายดินไว้
5. การป้องกันการเข้าไปในช่องที่มีกระแสไฟโดยไม่ได้ตั้งใจ - ประตูตู้จะเชื่อมต่อกับชิ้นส่วนที่มีกระแสไฟ และไม่สามารถเปิดประตูตู้ได้เมื่อเปิดอุปกรณ์
โดยทั่วไปแล้วสวิตช์เกียร์แบบรวมศูนย์จะใช้รูปแบบที่มีการประสานทางกลเป็นวิธีการหลักและประสานทางไฟฟ้าเป็นวิธีรอง การประสานทางกลให้ความน่าเชื่อถือสูง และไม่ได้รับผลกระทบจากไฟฟ้าขัดข้อง โดยทำหน้าที่เป็นรากฐานสำหรับฟังก์ชันป้องกันห้าประการ ในทางกลับกัน การประสานทางไฟฟ้าถูกนำมาใช้เพื่อให้เกิดการควบคุมลอจิกที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น การเชื่อมโยงระหว่างรถเข็นขนาดเล็กกับสวิตช์สายดิน และการประสานกับสัญญาณการป้องกันระดับบน การรวมกันของทั้งสองทำให้เกิดแนวป้องกันความปลอดภัยที่สมบูรณ์ตั้งแต่ต้นทางจนถึงจุดสิ้นสุดของการประหารชีวิต
การเลือกสวิตช์เกียร์แรงดันปานกลางไม่ได้เป็นเพียงเรื่องของการรวบรวมพารามิเตอร์เท่านั้น แต่ต้องมีการกำหนดค่าระบบตามสภาพการทำงานจริง ประเด็นต่อไปนี้สมควรได้รับความสนใจเป็นพิเศษ:
เบรกเกอร์วงจรสุญญากาศเป็นส่วนประกอบหลักของสวิตช์เกียร์แรงดันปานกลาง ปัจจุบัน VS1 และ VD4 เป็นสองรุ่นที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย VS1 เป็นโมเดลกระแสหลักในประเทศจีน โดยนำเสนอความคุ้มค่าสูงและอะไหล่ที่เพียงพอ VD4 เป็นรุ่น ABB สุดคลาสสิกซึ่งมีอายุการใช้งานเชิงกลและประสิทธิภาพการแตกหักที่เหนือกว่า เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีการทำงานบ่อยครั้งและความต้องการความน่าเชื่อถือสูง การเลือกควรขึ้นอยู่กับการประเมินที่ครอบคลุมของกระแสไฟลัดวงจรที่กำหนด (โดยทั่วไปคือ 25kA, 31.5kA, 40kA) และความถี่ในการทำงาน
ควรเลือกอัตราส่วนการเปลี่ยนแปลงและระดับความแม่นยำของหม้อแปลงกระแสและหม้อแปลงกระแสลำดับเป็นศูนย์ตามกระแสการทำงานจริงและข้อกำหนดการป้องกัน โดยทั่วไปวงจรวัดแสงต้องใช้คลาส 0.2S ในขณะที่วงจรป้องกันสามารถใช้คลาส 0.5 หรือ 10P การกำหนดค่าของหม้อแปลงกระแสลำดับเป็นศูนย์ขึ้นอยู่กับว่าระบบต้องการฟังก์ชันระบุตำแหน่งความผิดปกติของการลงกราวด์กระแสต่ำหรือไม่
ต้องกำหนดค่ารุ่นสวิตช์กราวด์ที่มีความสามารถในการลัดวงจรที่เหมาะสม สำหรับวงจรที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ซึ่งอาจเกิดการป้อนพลังงานย้อนกลับ การลัดวงจรที่กำหนดของสวิตช์กราวด์นั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง โดยจะกำหนดว่าสวิตช์กราวด์สามารถปิดได้อย่างปลอดภัยโดยไม่ต้องทำการเชื่อมในกรณีที่มีการเปิดใช้งานโดยไม่ตั้งใจหรือไม่
อุปกรณ์ป้องกันในตัวที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์เป็นอุปกรณ์มาตรฐาน โดยมีฟังก์ชันป้องกันกระแสเกิน ทริปทันที ลำดับเป็นศูนย์ แรงดันไฟฟ้าเกิน และแรงดันตก สำหรับสถานการณ์ใหม่ที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายพลังงาน ควรพิจารณาฟังก์ชันพิเศษ เช่น การป้องกันไฟฟ้าดับ และการป้องกันไฟย้อนกลับ โปรโตคอลการสื่อสารของอุปกรณ์ป้องกันควรเข้ากันได้กับระบบตรวจสอบระดับบน
สวิตช์เกียร์แรงดันไฟฟ้าปานกลางมาตรฐานเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมทั่วไปที่มีระดับความสูงไม่เกิน 1,000 เมตร และอุณหภูมิแวดล้อมตั้งแต่ -10 ℃ ถึง +40 ℃ สำหรับพื้นที่ที่สูง (เช่น สูงกว่า 3,000 เมตร) พื้นที่เขตร้อนชื้น พื้นที่ที่มีมลพิษรุนแรง หรือพื้นที่ที่มีอุณหภูมิต่ำ จะต้องเลือกการกำหนดค่าพิเศษที่เหมาะสม เช่น พื้นที่สูงหรือเขตร้อนชื้น เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพของฉนวนและความเสถียรในการปฏิบัติงานของอุปกรณ์ภายใต้สภาวะที่รุนแรง
สวิตช์เกียร์แรงดันไฟฟ้าปานกลางมีการกำหนดค่าตู้ที่ยืดหยุ่น และสามารถรวมเข้าด้วยกันได้อย่างอิสระตามรูปแบบการจ่ายไฟ ประเภทตู้ทั่วไป ได้แก่ ตู้สายขาเข้า ตู้สายขาออก ตู้ PT ตู้วัดแสง ตู้แบ่งส่วน ตู้แยก ตู้ผูก ตู้มอเตอร์ และตู้หม้อแปลงสถานี ห้องกระจาย 10kV ทั่วไปมักจะประกอบด้วยตู้สายขาเข้า ตู้ PT ตู้วัดแสง ตู้สายขาออกหลายตู้ และตู้ผูก ทำให้เกิดรูปแบบการแบ่งส่วนบัสบาร์เดี่ยวหรือแผนการเชื่อมต่อบัสบาร์เดี่ยว
จากมุมมองของแอปพลิเคชัน สวิตช์เกียร์แรงดันปานกลางถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายใน:
ระบบจำหน่ายไฟฟ้าของสถานีย่อย 10kV: ทำหน้าที่เป็นโหนดหลักสำหรับโครงข่ายไฟฟ้าในเมืองและแหล่งจ่ายไฟทางอุตสาหกรรม
การจ่ายพลังงานในโรงงานในโรงงาน: การจัดหาแหล่งจ่ายไฟที่เชื่อถือได้สำหรับสายการผลิต เครื่องอัดอากาศ ปั๊มน้ำ และโหลดอื่นๆ
อุตสาหกรรมเคมีและยา: ต้องการการผลิตอย่างต่อเนื่องและมีความอ่อนไหวอย่างยิ่งต่อความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยของแหล่งจ่ายไฟ
สถานประกอบการด้านโลหะวิทยา: ประสบกับกระแสสูงและแรงกระแทกซึ่งต้องใช้ความสามารถในการทำลายอุปกรณ์สูง
การกระจายพลังงานในอาคาร: ห้องกระจายพลังงานหลักในอาคารสูงและอาคารพาณิชย์
การควบคุมและการป้องกันมอเตอร์แรงดันปานกลาง: การควบคุมปั๊มน้ำขนาดใหญ่ พัดลม และคอมเพรสเซอร์ขนาดใหญ่โดยตรงหรือแบบนุ่มนวล
การเชื่อมต่อโครงข่ายพลังงานใหม่: สวิตช์เกียร์เชื่อมต่อ 10kV สำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบกระจายและคลังพลังงาน
การทำให้เป็นอัจฉริยะ การย่อส่วน และการปกป้องสิ่งแวดล้อม วิวัฒนาการทางเทคโนโลยีของสวิตช์เกียร์แรงดันปานกลางไม่ได้หยุดลง ปัจจุบันอุตสาหกรรมกำลังพัฒนาในสามทิศทาง:
การทำให้เป็นอัจฉริยะ การบูรณาการเซ็นเซอร์ เช่น การตรวจสอบอุณหภูมิออนไลน์ การตรวจจับการคายประจุบางส่วน และการตรวจสอบคุณสมบัติทางกลของเบรกเกอร์ กำลังเปลี่ยนสวิตช์เกียร์แรงดันไฟฟ้าปานกลางจาก "การบำรุงรักษาตามระยะเวลา" เป็น "การบำรุงรักษาตามเงื่อนไข" การย่อขนาด ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างฉนวนและการนำวัสดุฉนวนคอมโพสิตมาใช้ ขนาดตู้จะค่อยๆ ลดลง ซึ่งมีความสำคัญสำหรับสถานีย่อยในเมืองและศูนย์ข้อมูลที่ทรัพยากรที่ดินขาดแคลน
เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ก๊าซ SF6 ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสวิตช์เกียร์ฉนวนก๊าซ (GIS) เนื่องจากมีคุณสมบัติเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม แต่ศักยภาพในการทำให้เกิดภาวะโลกร้อน (GWP) อยู่ที่ 23,500 เท่าของ CO2 ด้วยนโยบายด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดมากขึ้น สวิตช์เกียร์ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมที่ปราศจาก SF6 กำลังกลายเป็นหัวข้อการวิจัยที่ร้อนแรงในอุตสาหกรรม โดยมีการพัฒนาเทคโนโลยีฉนวนกันความร้อน ฉนวนสุญญากาศ และเทคโนโลยีฉนวนอากาศแห้งไปพร้อมกัน
เหตุผลพื้นฐานว่าทำไมสวิตช์เกียร์แรงดันไฟฟ้าปานกลางจึงครอบงำสนามจ่ายไฟ 10kV ก็คือการจับคู่กันในระดับสูงระหว่างการออกแบบโครงสร้างและข้อกำหนดทางวิศวกรรม โดยช่องแยกอิสระ 4 ช่องสามารถแยกข้อผิดพลาดได้ โครงสร้างแบบรถเข็นขนาดเล็กช่วยให้มั่นใจในการใช้งานและบำรุงรักษาที่สะดวก และการประสานกันห้าจุดช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งให้กับพื้นฐานด้านความปลอดภัย ด้วยการก่อสร้างระบบไฟฟ้าใหม่ที่มีความลึกมากขึ้น สวิตช์เกียร์แรงดันปานกลางจะรักษาตำแหน่งกระแสหลักไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง และยังคงพัฒนาไปสู่ความชาญฉลาด การย่อขนาด และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม สำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์ การทำความเข้าใจตรรกะทางเทคนิคของสวิตช์เกียร์แรงดันปานกลางและแนวโน้มวิวัฒนาการของอุตสาหกรรมเป็นสิ่งสำคัญในการรักษาจุดยืนเชิงรุกในการพัฒนาผลิตภัณฑ์และการแข่งขันในตลาด
จุนเรย์การไฟฟ้าได้มุ่งเน้นการวิจัยและพัฒนาและการผลิตสวิตช์เกียร์ไฟฟ้าแรงสูงและแรงต่ำมายาวนาน สวิตช์เกียร์แรงดันไฟฟ้าปานกลางซีรีส์ KYN28A-12 ครอบคลุมพิกัดกระแสไฟฟ้าอย่างเต็มรูปแบบตั้งแต่ 630A ถึง 4000A และพิกัดกระแสไฟฟ้าเต็มพิกัดตั้งแต่ 25kA ถึง 40kA รองรับการกำหนดค่าแบบกำหนดเองและปรับเปลี่ยนได้อย่างกว้างขวางกับสถานการณ์ต่างๆ เช่น โครงข่ายไฟฟ้า อุตสาหกรรม และพลังงานใหม่
