Cosa èQuadri ad alta tensione?

I. Definizione fondamentale (versione concisa)

Quadri ad alta tensione: Un set completo di quadri di distribuzione dell'energia corazzati con custodia metallica con una tensione nominale di 3,6 kV～40,5 kV, integrando interruttori automatici, sezionatori, sezionatori di terra, trasformatori, componenti di protezione e controllo secondario. È il set completo e primario di apparecchiature nei sistemi di distribuzione dell'energia a media e alta tensione.

Funzioni principali: Utilizzato nei sistemi di alimentazione per la ricezione, la distribuzione, il controllo della commutazione, la protezione da cortocircuiti e sovraccarichi, l'isolamento elettrico, l'interblocco di sicurezza e il monitoraggio del funzionamento, ampiamente applicabile a vari scenari di distribuzione dell'energia a media e alta tensione.

Caratteristiche principali: 1. Completamente chiuso in metallo con isolamento indipendente di più scomparti, a prova di arco elettrico e di scosse elettriche; 2. Dotato di interblocco meccanico + elettrico standard a cinque prevenzioni per eliminare malfunzionamenti; 3. Considerare l'interruttore automatico in vuoto come componente esecutivo principale di commutazione e protezione; 4. Conforme agli standard GB 3906, IEC 62271 sui quadri ad alta tensione.

II. Ambito di applicazione e standard di attuazione

Livelli di tensione comuni: 10kV (12kV), 35kV (40,5kV). È un'attrezzatura essenziale per le imprese industriali e minerarie, le sottostazioni, l'accumulo di energia fotovoltaica, la distribuzione dell'energia in fabbrica e il supporto di sottostazioni a scatola.

Standard di implementazione: GB 3906, IEC 62271, standard della serie ANSI/IEEE C37, che garantiscono la sicurezza, l'affidabilità e l'universalità del funzionamento delle apparecchiature.

III. Classificazione principale (dimensioni complete)

1. Per tipo di struttura del mobile

1. Tipo estraibile (armadio montato al centro): modelli rappresentativi KYN28A-12 (10 kV), KYN61-40.5 (35 kV). L'interruttore è del tipo a carrello estraibile; può essere estratto e diviso in posizione di lavoro, posizione di test e posizione di isolamento. La manutenzione non richiede l'interruzione dell'alimentazione dell'intero armadio, con il massimo livello di sicurezza, ed è il modello tradizionale nell'industria e nelle sottostazioni.

2. Quadro di tipo fisso: modelli rappresentativi XGN2-12, GG1A. L'interruttore è fisso nel quadro e non è estraibile; ha una struttura semplice e un costo contenuto. La manutenzione richiede l'interruzione dell'alimentazione dell'intera linea, utilizzata principalmente nelle aree di vecchi stabilimenti e in scenari di distribuzione dell'energia di fascia bassa.

3. Unità principale ad anello: modelli rappresentativi HXGN15-12, unità principale ad anello SF6. Ha un volume ridotto e occupa meno terreno, utilizzato principalmente nella distribuzione elettrica comunitaria, nella rete ad anello comunale e nelle sottostazioni box-type; si tratta principalmente di una combinazione di interruttore di carico + fusibile, adatta alle esigenze di distribuzione dell'alimentazione terminale.

4. Armadio isolato in gas (C-GIS): completamente sigillato con isolamento in gas SF₆/ecologico, l'armadio è miniaturizzato, resistente all'umidità e alla corrosione, adatto ad ambienti difficili come aree costiere, miniere di carbone, alte altitudini e sottostazioni box all'aperto.

2. Per metodo di isolamento

- Isolamento dell'aria (AIS): utilizzo di aria + isolante come mezzo isolante, prezzo basso, manutenzione conveniente, grande volume, adatto a scenari di distribuzione elettrica interna convenzionale.

- Isolamento del gas (GIS/C-GIS): adozione di una struttura chiusa riempita di gas, con eccellenti prestazioni di isolamento e estinzione dell'arco, volume ridotto, esente da manutenzione e costi elevati, adatta per scenari di distribuzione dell'energia compatti e di fascia alta.

3. Per tipo di interruttore automatico

- Interruttore automatico in vuoto: il modello tradizionale per 10 kV/35 kV, principalmente serie VS1 e ZN63. Non presenta inquinamento da petrolio, forte capacità di estinzione dell'arco, lunga durata ed esente da manutenzione, adatto per la maggior parte degli scenari di distribuzione di energia a media e alta tensione.

- Interruttore automatico SF₆: utilizzato principalmente a livelli di tensione di 35 kV e superiori, corrente elevata e condizioni di interruzione elevata, con isolamento e prestazioni di estinzione dell'arco più eccezionali.

- Interruttore di carico: un componente comune nelle unità principali ad anello, che può commutare solo la corrente di carico normale, non può interrompere la corrente di cortocircuito e deve essere combinato con fusibili per ottenere la protezione dai guasti.

4. Per funzione e scopo del Gabinetto

IV. Struttura interna a cinque scomparti del mobiletto (prendendo come esempio KYN28A-12)

L'intero armadio adotta un design completamente chiuso in metallo e ogni scomparto è isolato l'uno dall'altro senza arco elettrico. Gli archi di faglia possono essere diretti per rilasciare la pressione, massimizzando la sicurezza del personale e delle apparecchiature. La struttura specifica è la seguente:

1. Compartimento autobus (più in alto): disporre le sbarre collettrici principali e le sbarre collettrici; dotato di canale di scarico della pressione. Quando si verifica un cortocircuito all'interno, l'arco può essere diretto verso l'alto per rilasciare la pressione, evitando lesioni al personale e alle apparecchiature negli altri compartimenti.

2. Scomparto dell'interruttore automatico (nucleo centrale): posizionare il carrello dell'interruttore automatico in vuoto; dotato di dispositivo di interblocco della valvola. Quando il carrello viene estratto, i contatti statici ad alta tensione si chiudono automaticamente per impedire al personale di toccare accidentalmente le parti sotto tensione. Il carrello può essere commutato in modo flessibile tra tre posizioni: posizione di lavoro, posizione di prova e posizione di isolamento/manutenzione per adattarsi alle diverse condizioni di lavoro.

3. Vano cavi (parte inferiore): è la posizione di cablaggio per i cavi in ​​entrata e in uscita; trasformatori di corrente incorporati (TA), sezionatori di terra, scaricatori, trasformatori omocinetici e altri componenti, responsabili del collegamento dei cavi e della protezione della linea.

4. Scomparto secondario dello strumento (parte superiore anteriore dell'armadio): posizionare i dispositivi di protezione integrati del microcomputer, i dispositivi di misurazione e controllo, gli indicatori luminosi, i pulsanti, i display attivi, i controller di temperatura e umidità, le morsettiere secondarie e altre apparecchiature secondarie, responsabili del monitoraggio, del controllo e della trasmissione del segnale delle apparecchiature.

5. Sala di controllo/sala meccanismi a bassa tensione: posizionare il meccanismo di azionamento dell'interruttore, il motore di accumulo dell'energia, l'alimentazione del circuito secondario e la struttura meccanica di interblocco, che costituisce l'area centrale per il funzionamento delle apparecchiature e l'accumulo di energia.

V. Spiegazione dettagliata dei cinque componenti elettrici principali

Le prestazioni principali dei quadri ad alta tensione sono determinate dai componenti interni. I cinque componenti principali svolgono i rispettivi compiti e lavorano insieme per garantire il normale funzionamento dell'apparecchiatura:

1. Interruttore automatico sottovuoto (cuore dell'apparecchiatura): la funzione principale è la commutazione del funzionamento in condizioni di lavoro normali e l'intervento automatico in caso di guasti per interrompere la corrente di guasto. I parametri chiave includono tensione nominale, corrente nominale, corrente di interruzione nominale di cortocircuito (comunemente 20 kA/25 kA/31,5 kA/40 kA) e corrente di stabilità termica nominale, che determinano direttamente la capacità di protezione e gli scenari applicabili dell'apparecchiatura.

2. Interruttore di isolamento: nessuna capacità di estinzione dell'arco e l'operazione di commutazione del carico è severamente vietata; la funzione principale è quella di creare un evidente punto di interruzione durante la manutenzione e confermare l'interruzione dell'alimentazione dell'apparecchiatura attraverso un'ispezione visiva per garantire la sicurezza personale del personale di manutenzione.

3. Sezionatore di terra: utilizzato per la messa a terra forzata durante la manutenzione in caso di interruzione dell'alimentazione dell'apparecchiatura per rilasciare la tensione residua all'interno dell'apparecchiatura e prevenire incidenti dovuti a scosse elettriche causati dalla trasmissione accidentale di potenza; dotato di interblocco meccanico con interruttori automatici e sezionatori per garantire il rispetto della sequenza operativa.

4. Trasformatori (CT/PT): Divisi in trasformatori di corrente (CT) e trasformatori di tensione (PT). Il TA viene utilizzato principalmente per raccogliere la corrente di linea e fornire segnali per la misurazione dell'energia elettrica e la protezione da sovracorrente/cortocircuito; PT viene utilizzato principalmente per raccogliere la tensione del bus e fornire segnali per la misurazione della tensione, il conteggio, la protezione da sottotensione/sovratensione e il funzionamento di sincronizzazione.

5. Scaricatore: la funzione principale è quella di sopprimere la sovratensione da fulmine e la sovratensione operativa, evitare la rottura dello strato isolante del quadro e dei successivi trasformatori, cavi e altre apparecchiature causata dalla sovratensione e proteggere la sicurezza dell'intero sistema di distribuzione dell'energia.

VI. Interblocco "cinque-prevenzioni" dei quadri ad alta tensione (priorità massima)

Tutti i quadri di alta tensione sono obbligatoriamente dotati di dispositivi di interblocco a cinque misure (meccanico + elettrico), che non possono essere costretti a funzionare illegalmente manualmente, eliminando sostanzialmente gli incidenti di malfunzionamento, tra cui:

1. Impedire l'apertura e la chiusura accidentale degli interruttori automatici per evitare la commutazione involontaria della linea;

2. Evitare l'accensione e lo spegnimento degli interruttori isolanti con carico per evitare bruciature da arco e danni alle apparecchiature;

3. Impedire la chiusura dei sezionatori di terra con l'elettricità per evitare incidenti da cortocircuito a terra;

4. Evitare la chiusura e l'alimentazione con il filo di terra per evitare cortocircuiti sulla linea e danni alle apparecchiature;

5. Evitare l'accesso ai compartimenti sotto tensione per evitare incidenti personali dovuti a scosse elettriche.

VII. Principali parametri tecnici (standard generali del settore)

Prendendo come esempio il quadro KYN28A-12 da 10 kV comunemente utilizzato (modello mainstream), i parametri tecnici principali sono i seguenti:

- Tensione nominale: 12kV

- Frequenza nominale: 50Hz

- Corrente nominale: 630A, 1250A, 1600A, 2000A, 2500A, 3150A, 4000A (selezionabile in base alle esigenze)

- Corrente di interruzione nominale di cortocircuito: 20 kA, 25 kA, 31,5 kA, 40 kA

- Corrente nominale di stabilità termica (4s): corrispondente al livello di corrente di interruzione nominale di cortocircuito

- Livello di protezione: armadio IP4X, scomparto IP2X, efficace a prova di polvere e intrusione di corpi estranei

- Livello di isolamento: la tensione di resistenza alla frequenza di rete e la tensione di resistenza all'impulso di fulmine soddisfano entrambe i requisiti della norma nazionale GB 3906

Parametri principali del modello KYN61-40.5 da 35 kV: tensione nominale 40,5 kV, corrente nominale 1250 A～3150A, corrente di interruzione nominale di cortocircuito principalmente 25 kA e 31,5 kA, adatta per sottostazioni da 35 kV e scenari di distribuzione dell'energia industriale su larga scala.

VIII. Logica operativa di lavoro

Il funzionamento dei quadri ad alta tensione segue rigorose procedure operative per garantire sicurezza e affidabilità, suddivise principalmente in tre condizioni di lavoro principali:

1. Processo normale di alimentazione: apertura del sezionatore di terra → carrello dell'interruttore spinto in posizione di lavoro → chiusura dell'interruttore di isolamento → chiusura dell'interruttore → Bus energizzato, energia elettrica fornita a vari carichi.

2. Processo di protezione dai guasti: sulla linea si verificano cortocircuito, sovraccarico, messa a terra e altri guasti → Il trasformatore di corrente (CT) raccoglie segnali anomali → Il dispositivo di protezione del microcomputer agisce rapidamente → L'interruttore automatico scatta istantaneamente → Isola la linea di guasto per garantire il normale funzionamento di altri circuiti ed evitare l'espansione del guasto.

3. Processo di manutenzione in caso di interruzione dell'alimentazione: apertura dell'interruttore → Carrello scosso in posizione di prova/isolamento → Apertura dell'interruttore di isolamento → Chiusura del sezionatore di terra → Dopo aver confermato che l'apparecchiatura è diseccitata, il coperchio può essere aperto per l'operazione di manutenzione.

IX. Scenari applicativi

Essendo le apparecchiature principali della distribuzione di energia a media e alta tensione, i quadri ad alta tensione coprono molteplici campi come l'industria, il sostentamento delle persone e le nuove energie, tra cui principalmente:

- Principali sistemi di distribuzione dell'energia di centrali elettriche e sottostazioni 35kV/10kV, responsabili della ricezione, distribuzione e protezione dell'energia;

- Grandi fabbriche, industria chimica, miniere, metallurgia e altre officine industriali, che forniscono una distribuzione stabile di energia ad alta tensione per apparecchiature ad alta potenza;

- Complessi commerciali, ospedali, data center, trasporti ferroviari e altri luoghi con elevati requisiti di affidabilità dell'alimentazione elettrica;

- Centrali elettriche fotovoltaiche, centrali elettriche di stoccaggio dell'energia e stazioni di potenziamento dell'energia eolica, che si adattano alle esigenze di distribuzione dell'energia ad alta tensione della nuova generazione di energia elettrica;

- Unità di distribuzione dell'energia ad alta tensione all'interno della sottostazione box (sottostazione box), realizzando una distribuzione dell'energia miniaturizzata e integrata.

X. Manutenzione giornaliera e guasti comuni

1. Punti di ispezione giornaliera

Un'ispezione regolare può prolungare la durata dell'apparecchiatura e individuare tempestivamente potenziali guasti. Concentrarsi sul controllo: se l'armadio presenta rumori anomali, riscaldamento e condensa; se gli indicatori luminosi e i display live sono normali; se l'accumulo di energia del meccanismo operativo è sufficiente; se il cablaggio del circuito secondario è allentato o invecchiato; se il dispositivo di interblocco a cinque prevenzioni è flessibile e affidabile.

2. Difetti comuni e brevi istruzioni per la gestione

- L'interruttore non può immagazzinare energia o accendere/spegnere: controllare il motore di accumulo dell'energia e il meccanismo di funzionamento e risolvere i problemi di alimentazione del circuito secondario o di inceppamenti meccanici;

- Disconnessione del circuito secondario e funzionamento errato della protezione: controllare le morsettiere e i cavi secondari e risolvere i problemi relativi alle impostazioni dei parametri del dispositivo di protezione o ai guasti dei componenti;

- Condensa nell'armadio e calo dell'isolamento: controllare il regolatore di temperatura e umidità e il dispositivo di deumidificazione, rafforzare la sigillatura dell'armadio ed evitare l'impatto dell'ambiente umido;

- Inceppamenti e guasti al bloccaggio e alla spinta del carrello: controllare la guida del carrello e la struttura meccanica del bloccaggio, pulire i detriti ed eseguire la manutenzione della lubrificazione;

- Riscaldamento del trasformatore e ablazione della morsettiera: controllare il serraggio del cablaggio e risolvere il problema del sovraccarico del trasformatore o del cattivo contatto.

XI. Vantaggi dei quadri ad alta tensione

1. Elevata sicurezza: struttura completamente chiusa in metallo, efficace design isolante a prova di arco elettrico e scosse elettriche, multi-compartimento riduce il rischio di diffusione dei guasti;

2. Funzionamento sicuro: dispositivo di interblocco completo a cinque prevenzioni, che elimina il funzionamento errato manuale dai livelli meccanico ed elettrico, garantendo la sicurezza del personale e delle attrezzature;

3. Forte affidabilità: adozione della tecnologia di estinzione dell'arco sottovuoto, assenza di inquinamento da idrocarburi, bassa rumorosità, lunga durata e lungo periodo esente da manutenzione;

4. Elevata flessibilità: design modulare, installazione conveniente, manutenzione e sostituzione dei componenti e può essere selezionato in modo flessibile in base alle esigenze della scena;

5. Aggiornamento intelligente: può essere dotato di protezione integrata intelligente, misurazione della temperatura online, monitoraggio delle scariche parziali e altri moduli per realizzare monitoraggio e controllo intelligenti del sistema di distribuzione dell'energia, adattandosi alle esigenze delle moderne reti intelligenti.

Riepilogo

 Quadri ad alta tensione (3,6 kV～40,5 kV) è un'apparecchiatura di distribuzione dell'energia con nucleo metallico, che integra componenti per il controllo, la protezione e il monitoraggio dell'energia, ampiamente utilizzata in vari scenari di media e alta tensione.

Domande frequenti

1. Cos'è un quadro ad alta tensione?

Un quadro di distribuzione di energia corazzato con involucro metallico (3,6 kV～40,5 kV), che integra i componenti principali, costituisce l'apparecchiatura primaria principale per la distribuzione dell'energia a media e alta tensione.

2. Quali sono le sue funzioni principali?

Ricezione, distribuzione, controllo della commutazione, protezione dai guasti, isolamento elettrico, interblocco di sicurezza e monitoraggio del funzionamento dell'alimentazione.

3. Quali sono i principali tipi di armadietti?

Tipo estraibile (montato al centro), tipo fisso, unità principale ad anello e armadio isolato in gas (C-GIS).

4. Quali sono i metodi di isolamento più comuni?

Isolamento dall'aria (AIS) e isolamento dal gas (GIS/C-GIS).

5. Quali sono i componenti elettrici principali?

Interruttore automatico in vuoto, sezionatore, sezionatore di terra, trasformatori CT/PT e scaricatore.

Che cos'è l'interblocco "cinque-prevenzioni"?

Prevenire il malfunzionamento degli interruttori automatici, la commutazione del carico di sezionatori, la chiusura sotto tensione dei sezionatori di terra, la chiusura con fili di terra e l'ingresso in compartimenti sotto tensione.

6. Quali sono i modelli e i parametri comuni?

KYN28A-12 (10 kV, 630 A～4000A); KYN61-40,5 (35 kV, 1250 A～3150A).

7. Quali sono i principali scenari applicativi?

Centrali elettriche, sottostazioni, officine industriali, complessi commerciali, stazioni fotovoltaiche/di accumulo di energia e sottostazioni box-type.

8. Quali sono i difetti comuni?

Guasto dell'interruttore automatico, disconnessione del circuito secondario, condensa nell'armadio, inceppamento del camion e riscaldamento del trasformatore.

9. Quali sono i suoi vantaggi?

Elevata sicurezza, funzionamento sicuro, forte affidabilità, elevata flessibilità e supporto per l'aggiornamento intelligente.