Обзор классификации распределительных устройств

Для новичков в электротехнической промышленности понимание распределительных устройств и их различных классификаций может оказаться сложной задачей. Хотя инженерные учебные программы охватывают концепции распределительных устройств, часто существует разрыв между академическим обучением и реальными отраслевыми приложениями. Опираясь на свой опыт, я хотел бы предоставить краткий обзор распределительных устройств и их классификаций, чтобы преодолеть этот разрыв.

Что такое распределительное устройство?
Распределительное устройство относится к оборудованию, предназначенному для передачи, включения и отключения электрического тока в нормальных и ненормальных условиях. Оно изолирует неисправные участки электрической системы, чтобы защитить как человеческую жизнь, так и имущество от потенциального ущерба.

Классификация распределительных устройств
Распределительные устройства можно классифицировать на основе нескольких критериев, включая класс напряжения, тип установки, изоляционную среду и положение в сети.

 

1. Классификация напряжения
Коммутационные устройства в целом подразделяются на три категории в зависимости от уровня напряжения:

Коммутационные устройства низкого напряжения (LV): работают ниже 1 кВ и обычно используются в цепях силовой электроники. Примерами являются блоки предохранителей, предохранители с высокой разрывной способностью (HRC), воздушные автоматические выключатели (ACB), миниатюрные автоматические выключатели (MCB) и автоматические выключатели в литом корпусе (MCCB).
Коммутационные устройства среднего напряжения (MV): охватывают уровни напряжения от 1 кВ до 33 кВ. К распространенным типам относятся масляные автоматические выключатели (BOCB), масляные автоматические выключатели с минимальным содержанием масла (MOCB), автоматические выключатели с гексафторидом серы (SF6), вакуумные автоматические выключатели (VCB) и автоматические выключатели без SF6.
Высоковольтное распределительное устройство (ВН): от 33 кВ до 220 кВ, с дополнительными классификациями:
Сверхвысокое напряжение (СВН): от 220 кВ до 760 кВ
Сверхвысокое напряжение (СВН): выше 800 кВ

2. Тип установки
Распределительное устройство можно классифицировать в зависимости от того, где оно установлено:

Внутреннее распределительное устройство: закрытое в контролируемой среде, со степенью защиты от проникновения (IP) от IP1X до IP6X. Они далее классифицируются как:
Металлическое распределительное устройство: полностью закрытое металлическими листами, в которых размещены первичные прерывающие устройства и предохранители.
Металлическое распределительное устройство: секционная конструкция с отдельными отсеками для автоматических выключателей, реле и счетчиков, что обеспечивает повышенную безопасность.
Примеры: внутренние изоляторы, выключатели постоянного тока, кольцевые распределительные устройства (RMU).
Преимущества: надежное, компактное, требует минимального обслуживания и меньше подвержено влиянию факторов окружающей среды.
Ограничения: более высокая начальная стоимость.

Наружное распределительное устройство: разработано для открытых установок с защитой от факторов окружающей среды, таких как дождь и пыль. Обычно используется для приложений HV, EHV и UHV.
Примеры: фарфоровые VCB, наружные изоляторы, RMU, компактные вторичные подстанции (CSS).
Преимущества: подходит для крупномасштабного распределения электроэнергии.
Ограничения: громоздкий, требует больше места и обслуживания.

3. Изоляционная среда
Изоляционная среда в распределительном устройстве предотвращает непреднамеренное искрение и определяет размер и производительность распределительного устройства.

Воздушно-изолированное распределительное устройство (AIS): использует естественный воздух в качестве изолирующей среды. Несмотря на экономическую эффективность, оно требует большего физического пространства из-за более низкой диэлектрической прочности воздуха.
Масляно-изолированное распределительное устройство: использует изоляционное масло, обеспечивающее лучшую диэлектрическую прочность и охлаждающие свойства, но требующее регулярного обслуживания.
Распределительное устройство с твердой изоляцией: заключено в эпоксидную изоляцию, что делает его компактным и экологически чистым. Однако дефекты производства могут повлиять на надежность.
Распределительное устройство с газовой изоляцией (GIS): использует сжатый газ SF6 для превосходной изоляции и компактной конструкции. Однако SF6 имеет значительные экологические проблемы.
Распределительное устройство без SF6 (безопасная для климата изоляция сухим воздухом): использует сухой воздух в качестве альтернативы SF6, предлагая преимущества GIS, будучи экологически чистым.
Пример: NU1 от Nuventura — это сертифицированное IEC, не содержащее SF6 среднее напряжение (до 36 кВ) GIS для первичного распределения.

4. Положение в сети
Распределительное устройство также можно классифицировать на основе его расположения в распределительной сети электропитания:

Первичное распределительное устройство: обрабатывает более высокие токи короткого замыкания (обычно более 20 кА) и используется вблизи высоковольтных трансформаторов для полной защиты по напряжению и току. Автоматические выключатели являются основными прерывающими устройствами.
Пример: Nuventura NU1, 36 кВ КРУЭ без SF6 для первичного распределения.
Вторичное распределительное устройство: работает при более низких токах короткого замыкания (ниже 20 кА) и нормальных токах (ниже 630 А), обычно располагается вблизи низковольтных трансформаторов. Основные прерывающие устройства включают предохранители, выключатели нагрузки и автоматические выключатели.

Заключение

Понимание классификаций распределительных устройств имеет важное значение для выбора правильного оборудования для различных применений. По мере развития отраслевых стандартов переход на устойчивые альтернативы без SF6 будет иметь решающее значение для минимизации воздействия на окружающую среду.