Wat isHoogspanningsschakelapparatuur?

I. Kerndefinitie (beknopte versie)

Hoogspanningsschakelapparatuur: Een met metaal omsloten, gepantserde complete set stroomdistributieschakelapparatuur met een nominale spanning van 3,6 kV～40,5 kV, geïntegreerde stroomonderbrekers, scheidingsschakelaars, aardingsschakelaars, transformatoren, beschermings- en secundaire besturingscomponenten. Het is de belangrijkste, complete set apparatuur in midden- en hoogspanningsstroomdistributiesystemen.

Kernfuncties: Gebruikt in energiesystemen voor stroomontvangst, -distributie, schakelcontrole, kortsluit- en overbelastingsfoutbeveiliging, elektrische isolatie, veiligheidsvergrendeling en werkingsbewaking, breed toepasbaar op verschillende midden- en hoogspanningsstroomdistributiescenario's.

Kernfuncties: 1. Volledig metalen behuizing met onafhankelijke isolatie van meerdere compartimenten, boogbestendig en bestand tegen elektrische schokken; 2. Uitgerust met standaard vijf-preventie mechanische + elektrische vergrendeling om verkeerde bediening te elimineren; 3. Vacuümstroomonderbreker nemen als de belangrijkste schakel- en beschermingscomponent; 4. Voldoen aan GB 3906, IEC 62271 hoogspanningsschakelapparatuurnormen.

II. Toepassingsgebied en implementatienormen

Algemene spanningsniveaus: 10 kV (12 kV), 35 kV (40,5 kV). Het is een essentiële uitrusting voor industriële en mijnbouwbedrijven, onderstations, fotovoltaïsche energieopslag, fabrieksstroomdistributie en ondersteuning van box-type onderstations.

Implementatienormen: GB 3906, IEC 62271, ANSI/IEEE C37-serienormen, die de veiligheid, betrouwbaarheid en universaliteit van de werking van de apparatuur garanderen.

III. Kernclassificatie (volledige afmetingen)

1. Per kaststructuurtype

1. Uitrijdbaar type (middengemonteerde kast): Representatieve modellen KYN28A-12 (10 kV), KYN61-40.5 (35 kV). De stroomonderbreker is van het uittrekbare vrachtwagentype; het kan worden uitgetrokken en verdeeld in werkpositie, testpositie en isolatiepositie. Onderhoud vereist geen stroomuitval van de hele kast, met het hoogste veiligheidsniveau, en het is het reguliere model in de industrie en onderstations.

2. Schakelapparatuur van het vaste type: Representatieve modellen XGN2-12, GG1A. De stroomonderbreker zit vast in de kast en kan niet worden uitgetrokken; het heeft een eenvoudige structuur en lage kosten. Onderhoud vereist stroomuitval van de hele lijn, wat meestal wordt gebruikt in oude fabrieksgebieden en low-end stroomdistributiescenario's.

3. Ringhoofdeenheid: Representatieve modellen HXGN15-12, SF6 ringhoofdeenheid. Het heeft een klein volume en neemt minder land in beslag, en wordt vooral gebruikt voor stroomdistributie in de gemeenschap, gemeentelijk ringnetwerk en binnenbox-type onderstations; het is meestal een combinatie van lastschakelaar + zekering, geschikt voor eindstroomdistributiebehoeften.

4. Gasgeïsoleerde kast (C-GIS): Volledig afgedicht met SF₆/milieuvriendelijke gasisolatie, de kast is geminiaturiseerd, vochtbestendig en corrosiebestendig, geschikt voor zware omgevingen zoals kustgebieden, kolenmijnen, grote hoogten en buitenstations van het kasttype.

2. Door isolatiemethode

- Luchtisolatie (AIS): gebruik van lucht + isolator als isolatiemedium, lage prijs, gemakkelijk onderhoud, groot volume, geschikt voor conventionele scenario's voor stroomverdeling binnenshuis.

- Gasisolatie (GIS/C-GIS): Door gebruik te maken van een gesloten, met gas gevulde structuur, met uitstekende isolatie- en boogdovende prestaties, klein volume, onderhoudsvrij en hoge kosten, geschikt voor hoogwaardige en compacte stroomdistributiescenario's.

3. Per type stroomonderbreker

- Vacuümstroomonderbreker: het reguliere model voor 10 kV/35 kV, voornamelijk de VS1- en ZN63-serie. Het heeft geen olievervuiling, een sterk boogdovend vermogen, een lange levensduur en onderhoudsvrij, geschikt voor de meeste midden- en hoogspanningsstroomdistributiescenario's.

- SF₆-stroomonderbreker: meestal gebruikt bij spanningsniveaus van 35 kV en hoger, hoge stroom en hoge onderbrekingsomstandigheden, met uitstekende isolatie- en boogdovende prestaties.

- Belastingsschakelaar: een gemeenschappelijk onderdeel in ringhoofdeenheden, dat alleen de normale belastingsstroom kan schakelen, geen kortsluitstroom kan uitschakelen en moet worden gecombineerd met zekeringen om foutbeveiliging te bereiken.

4. Per kabinetsfunctie en doel

IV. Interne structuur met vijf compartimenten van de kast (met KYN28A-12 als voorbeeld)

De hele kast heeft een volledig metaalomsloten ontwerp en elk compartiment is van elkaar geïsoleerd zonder vlamoverslag. Foutbogen kunnen worden gericht om de druk te laten ontsnappen, waardoor de veiligheid van personeel en apparatuur wordt gemaximaliseerd. De specifieke structuur is als volgt:

1. Buscompartiment (bovenste): Plaats hoofdbusbars en zijbusbars; voorzien van een drukontlastingskanaal. Wanneer er binnenin een kortsluiting optreedt, kan de boog naar boven worden gericht om de druk te laten ontsnappen, waardoor letsel bij personeel en apparatuur in andere compartimenten wordt voorkomen.

2. Compartiment stroomonderbreker (centrale kern): Plaats de vrachtwagen met vacuümstroomonderbreker; uitgerust met een klepvergrendeling. Wanneer de truck wordt uitgetrokken, sluiten de statische hoogspanningscontacten automatisch om te voorkomen dat personeel per ongeluk delen onder spanning aanraakt. De truck kan flexibel worden geschakeld tussen drie posities: werkpositie, testpositie en isolatie-/onderhoudspositie om zich aan te passen aan verschillende werkomstandigheden.

3. Kabelcompartiment (onderste deel): Dit is de bedradingspositie voor inkomende en uitgaande kabels; ingebouwde stroomtransformatoren (CT), aardingsschakelaars, afleiders, nulsequentietransformatoren en andere componenten, verantwoordelijk voor kabelaansluiting en lijnbeveiliging.

4. Secundair instrumentcompartiment (bovenkant van de kast): Plaats microcomputer-geïntegreerde beveiligingsapparatuur, meet- en regelapparatuur, indicatielampjes, knoppen, live-displays, temperatuur- en vochtigheidsregelaars, secundaire aansluitblokken en andere secundaire apparatuur, verantwoordelijk voor apparatuurbewaking, controle en signaaloverdracht.

5. Laagspanningscontrolekamer/mechanismekamer: Plaats het bedieningsmechanisme van de stroomonderbreker, de energieopslagmotor, de voeding van het secundaire circuit en de in elkaar grijpende mechanische structuur, die het kerngebied is voor de bediening van de apparatuur en de energieopslag.

V. Gedetailleerde uitleg van vijf elektrische kerncomponenten

De kernprestaties van hoogspanningsschakelapparatuur worden bepaald door interne componenten. De vijf kerncomponenten voeren hun respectieve taken uit en werken samen om de normale werking van de apparatuur te garanderen:

1. Vacuümstroomonderbreker (hart van de apparatuur): De kernfunctie is het schakelen onder normale werkomstandigheden en het automatisch uitschakelen in geval van fouten om de foutstroom af te sluiten. Belangrijke parameters zijn onder meer de nominale spanning, de nominale stroom, de nominale kortsluitstroom (doorgaans 20 kA/25 kA/31,5 kA/40 kA) en de nominale thermische stabiliteitsstroom, die rechtstreeks het beveiligingsvermogen en de toepasselijke scenario's van de apparatuur bepalen.

2. Isolatieschakelaar: geen boogdovend vermogen en het schakelen van lasten is ten strengste verboden; de kernfunctie is het vormen van een duidelijk breekpunt tijdens onderhoud en het bevestigen van de stroomuitval van de apparatuur door middel van visuele inspectie om de persoonlijke veiligheid van onderhoudspersoneel te garanderen.

3. Aardingsschakelaar: wordt gebruikt voor geforceerde aarding tijdens onderhoud aan de stroomuitval van apparatuur om restspanning in de apparatuur vrij te geven en ongevallen met elektrische schokken veroorzaakt door onbedoelde krachtoverbrenging te voorkomen; uitgerust met mechanische vergrendeling met stroomonderbrekers en scheidingsschakelaars om naleving van de bedieningsvolgorde te garanderen.

4. Transformatoren (CT/PT): Verdeeld in stroomtransformatoren (CT) en spanningstransformatoren (PT). CT wordt voornamelijk gebruikt om lijnstroom te verzamelen en signalen te leveren voor het meten van elektrische energie en overstroom-/kortsluitbeveiliging; PT wordt voornamelijk gebruikt om de busspanning te verzamelen en signalen te leveren voor spanningsmeting, meting, onder-/overspanningsbeveiliging en synchronisatie.

5. Afleider: De kernfunctie is het onderdrukken van overspanning door bliksem en bedrijfsoverspanning, het voorkomen van doorbraak van de isolatielaag van schakelapparatuur en daaropvolgende transformatoren, kabels en andere apparatuur veroorzaakt door overspanning, en het beschermen van de veiligheid van het gehele stroomdistributiesysteem.

VI. "Vijf-preventie"-vergrendeling van hoogspanningsschakelapparatuur (topprioriteit)

Alle hoogspanningsschakelaars zijn verplicht uitgerust met dubbele vergrendelingsmechanismen met vijf preventieve vergrendelingen (mechanisch + elektrisch), die niet kunnen worden gedwongen om illegaal handmatig te werken, waardoor ongevallen met verkeerde bediening fundamenteel worden geëlimineerd, waaronder:

1. Voorkom het onbedoeld openen en sluiten van stroomonderbrekers om onbedoelde lijnwisselingen te voorkomen;

2. Voorkom het in- en uitschakelen van scheidingsschakelaars met belasting om boogbrandwonden en schade aan apparatuur te voorkomen;

3. Voorkom het sluiten van aardingsschakelaars met elektriciteit om ongelukken met aardkortsluiting te voorkomen;

4. Voorkom het sluiten en leveren van stroom met aardingsdraad om lijnkortsluiting en schade aan de apparatuur te voorkomen;

5. Voorkom het betreden van onder spanning staande compartimenten om persoonlijke elektrische schokken te voorkomen.

VII. Belangrijkste technische parameters (algemene industrienormen)

Als we het veelgebruikte KYN28A-12 10kV-schakelapparaat (mainstream-model) als voorbeeld nemen, zijn de belangrijkste technische parameters als volgt:

- Nominale spanning: 12 kV

- Nominale frequentie: 50 Hz

- Nominale stroom: 630A, 1250A, 1600A, 2000A, 2500A, 3150A, 4000A (kan worden geselecteerd op basis van de behoeften)

- Nominale kortsluitstroom: 20 kA, 25 kA, 31,5 kA, 40 kA

- Nominale thermische stabiliteitsstroom (4s): komt overeen met het nominale kortsluitbreekstroomniveau

- Beschermingsniveau: kast IP4X, compartiment IP2X, effectief stofdicht en bestand tegen indringing van vreemde voorwerpen

- Isolatieniveau: stroomfrequentie is bestand tegen spanning en bliksemimpuls is bestand tegen spanning, beide voldoen aan de vereisten van de nationale norm GB 3906

Kernparameters van het 35 kV KYN61-40.5-model: nominale spanning 40,5 kV, nominale stroom 1250 A～3150A, nominale kortsluitstroom voornamelijk 25kA en 31,5kA, geschikt voor 35kV-substations en grootschalige industriële stroomdistributiescenario's.

VIII. Werkende bedieningslogica

De werking van hoogspanningsschakelaars volgt strikte operationele procedures om de veiligheid en betrouwbaarheid te garanderen, voornamelijk onderverdeeld in drie kernarbeidsomstandigheden:

1. Normaal stroomvoorzieningsproces: aardingsschakelaar openen → Stroomonderbrekerwagen in werkpositie geduwd → Isolatieschakelaar sluiten → Stroomonderbreker sluiten → Bus bekrachtigd, elektrische energie geleverd aan verschillende belastingen.

2. Foutbeveiligingsproces: kortsluiting, overbelasting, aarding en andere fouten treden op in de lijn → Stroomtransformator (CT) verzamelt abnormale signalen → Microcomputerbeveiligingsapparaat werkt snel → Stroomonderbreker schakelt onmiddellijk uit → Isoleer de breuklijn om de normale werking van andere circuits te garanderen en foutuitbreiding te voorkomen.

3. Onderhoudsproces bij stroomuitval: stroomonderbreker gaat open → Truck wordt in test-/isolatiepositie geschud → Isolatieschakelaar gaat open → Aardingsschakelaar wordt gesloten → Nadat is bevestigd dat de apparatuur spanningsvrij is, kan de kap worden geopend voor onderhoudswerkzaamheden.

IX. Toepassingsscenario's

Als de kernuitrusting van midden- en hoogspanningsstroomdistributie bestrijkt hoogspanningsschakelapparatuur meerdere gebieden, zoals de industrie, het levensonderhoud van mensen en nieuwe energie, waaronder voornamelijk:

- Hoofdstroomdistributiesystemen van energiecentrales en 35kV/10kV-substations, verantwoordelijk voor stroomontvangst, -distributie en -bescherming;

- Grote fabrieken, chemische industrie, mijnen, metallurgie en andere industriële werkplaatsen, die zorgen voor een stabiele hoogspanningsstroomdistributie voor krachtige apparatuur;

- Commerciële complexen, ziekenhuizen, datacentra, spoorwegvervoer en andere plaatsen met hoge eisen aan de betrouwbaarheid van de stroomvoorziening;

- Fotovoltaïsche elektriciteitscentrales, energieopslagcentrales en windenergiecentrales, die zich aanpassen aan de hoogspanningsstroomdistributiebehoeften van nieuwe energieopwekking;

- Hoogspanningsstroomdistributie-eenheid in het box-type onderstation (box-substation), waardoor een geminiaturiseerde en geïntegreerde stroomdistributie wordt gerealiseerd.

X. Dagelijks onderhoud en veelvoorkomende fouten

1. Dagelijkse inspectiepunten

Regelmatige inspectie kan de levensduur van de apparatuur verlengen en mogelijke fouten tijdig opsporen. Focus op controle: of de kast abnormaal geluid, verwarming en condensatie heeft; of de indicatielampjes en live-weergaven normaal zijn; of het bedieningsmechanisme voor energieopslag voldoende is; of de bedrading van het secundaire circuit los zit of verouderd is; of het vergrendelingsapparaat met vijf preventies flexibel en betrouwbaar is.

2. Veelvoorkomende fouten en korte gebruiksaanwijzingen

- De stroomonderbreker kan geen energie opslaan of kan niet in-/uitschakelen: Controleer de energieopslagmotor en het bedieningsmechanisme, en los problemen op met de voeding van het secundaire circuit of mechanische storing;

- Ontkoppeling van het secundaire circuit en onjuiste werking van de beveiliging: Controleer de secundaire klemmenblokken en kabels en los problemen met de parameterinstellingen van het beveiligingsapparaat of componentfouten op;

- Condensatie in de kast en daling van de isolatie: controleer de temperatuur- en vochtigheidsregelaar en het ontvochtigingsapparaat, versterk de afdichting van de kast en vermijd de impact van een vochtige omgeving;

- Storing bij het duwen en trekken van de vrachtwagen en storing in de vergrendeling: Controleer de geleiderail van de vrachtwagen en de in elkaar grijpende mechanische structuur, ruim vuil op en voer smeeronderhoud uit;

- Transformatorverwarming en ablatie van klemmenblokken: Controleer de bedrading en los problemen op met overbelasting of slecht contact van de transformator.

XI. Voordelen van hoogspanningsschakelapparatuur

1. Hoge veiligheid: volledig door metaal omsloten structuur, effectief boogbestendig en bestand tegen elektrische schokken, isolatieontwerp met meerdere compartimenten vermindert het risico op foutdiffusie;

2. Veilige bediening: compleet vergrendelingsapparaat met vijf preventieve maatregelen, waardoor handmatige bediening op mechanisch en elektrisch niveau wordt geëlimineerd, waardoor de veiligheid van personeel en apparatuur wordt gewaarborgd;

3. Sterke betrouwbaarheid: gebruik van vacuümboogblustechnologie, geen olievervuiling, laag geluidsniveau, lange levensduur en lange onderhoudsvrije periode;

4. Hoge flexibiliteit: modulair ontwerp, gemakkelijke installatie, onderhoud en vervanging van componenten, en kan flexibel worden geselecteerd op basis van de scènebehoeften;

5. Intelligente upgrade: kan worden uitgerust met intelligente geïntegreerde bescherming, online temperatuurmeting, gedeeltelijke ontladingsmonitoring en andere modules om intelligente monitoring en controle van het stroomdistributiesysteem te realiseren, aangepast aan de behoeften van moderne slimme netwerken.

Samenvatting

 Hoogspanningsschakelapparatuur (3,6 kV～40,5 kV) is een in metaal omsloten kernstroomdistributieapparatuur, waarin componenten zijn geïntegreerd voor stroomregeling, bescherming en monitoring, die op grote schaal worden gebruikt in verschillende midden- en hoogspanningsscenario's.

Veelgestelde vragen

1. Wat is een hoogspanningsschakelapparaat?

Een met metaal omsloten gepantserd stroomdistributieschakelapparaat (3,6 kV～40,5 kV), waarin kerncomponenten zijn geïntegreerd, is de belangrijkste primaire uitrusting voor midden- en hoogspanningsstroomdistributie.

2. Wat zijn de kernfuncties ervan?

Stroomontvangst, -distributie, schakelcontrole, foutbeveiliging, galvanische scheiding, veiligheidsvergrendeling en werkingsbewaking.

3. Wat zijn de hoofdkasttypen?

Uitrijdbaar type (middenmontage), vast type, ringhoofdunit en gasgeïsoleerde kast (C-GIS).

4. Wat zijn de gebruikelijke isolatiemethoden?

Luchtisolatie (AIS) en gasisolatie (GIS/C-GIS).

5. Wat zijn de belangrijkste elektrische componenten?

Vacuümstroomonderbreker, scheidingsschakelaar, aardingsschakelaar, CT/PT-transformatoren en afleider.

Wat is de "vijf-preventie"-vergrendeling?

Voorkom onjuiste bediening van stroomonderbrekers, het schakelen van lasten van scheidingsschakelaars, het onder spanning sluiten van aardingsschakelaars, het sluiten met aarddraden en het betreden van onder spanning staande compartimenten.

6. Wat zijn de gebruikelijke modellen en parameters?

KYN28A-12 (10kV, 630A～4000A); KYN61-40.5 (35kV, 1250A～3150A).

7. Wat zijn de belangrijkste toepassingsscenario's?

Elektriciteitscentrales, onderstations, industriële werkplaatsen, commerciële complexen, fotovoltaïsche/energieopslagstations en box-type onderstations.

8. Wat zijn veelvoorkomende fouten?

Storing van stroomonderbrekers, ontkoppeling van secundair circuit, condensatie van de kast, vastlopen van vrachtwagens en verwarming van transformatoren.

9. Wat zijn de voordelen ervan?

Hoge veiligheid, veilige werking, sterke betrouwbaarheid, hoge flexibiliteit en ondersteuning voor intelligente upgrades.