Орта шаруашылық переключаушы апараттарының компоненттері және қасиеттері түсіндірілген

Орташа Кернеу Шкафының Негізгі Функциялары: Басқару, Қорғау және Қауіпсіздік

Орташа кернеулі коммутациялық құрылғылар кернеуі шамамен 1000 вольттан 36 000 вольтқа дейінгі электр энергиясын басқаратын көптеген өнеркәсіптік және электр желілерінің негізін құрайды. Бұл жүйелердің маңызы неде? Негізінде, олар үш негізгі міндет атқарады: электр тогының қозғалысын басқару, ақаулардан қорғау және барлық адамдардың қауіпсіздігін қамтамасыз ету. Қысқа тұйықталу немесе артық жүктеме сияқты ақау пайда болған кезде, бұл құрылғылар тез әрекет етеді. IEEE C37.20.2 нұсқаулықтары бұл жүйелердің қаншалықты тез реакция беруі керектігін нақты көрсетеді және жүйенің зақымданған бөліктерін жарақат алуды немесе техникалық зақымдың алдын алу үшін тек бірнеше секундтан кіші уақыт ішінде бөліп тастайды. Дәл осы тез әрекет ету қабілеті күнбе-күн фабрикалардың үздіксіз жұмыс істеуін қамтамасыз етеді.

Электр энергиясын таратудағы орташа кернеулі коммутациялық құрылғылардың негізгі рөлін түсіну

Орташа кернеулі коммутациялық құрылғы электр энергиясының трафик бақылаушысы ретінде жұмыс істейді, ол қуатты жұмыс істеуші тізбектерге бағыттайды, ал ақауланғандарды бөліп тастайды. Бұл таңдамалы өшіру жүйенің дұрыс бөліктерінде жұмыс істеу уақытын сақтайды — өндірістегі сияқты секторларда, онда күтпеген тоқтап қалу сағатына 740 мыңнан астам АҚШ долларына (Ponemon, 2023) шығын әкеледі.

Басқару және қорғаныс функциялары жүйенің істен шығуын қалай болдырмаушылығы

Қорғаныс релеулерімен жабдықталған дамыған қосқыштар ток үлгілерін үздіксіз бақылайды. Аномалиялар қауіпсіз деңгейден асып кеткен кезде заманауи жүйелерде 50 мс-тен кем уақыт ішінде қосылу үзуі іске қосылады. Бұл тез реакция көне қорғаныс әдістерімен салыстырғанда трансформаторлар мен кабельдердегі жылу кернеуін 92%-ға дейін азайтады.

Бақылау және қауіпсіздік блокираторлар маңызды жұмыс істеу сипаттамалары ретінде

Заманауи орташа кернеулі коммутациялық құрылғылар негізгі қауіпсіздік технологияларын интеграциялайды:

• Газ тығыздығы сенсорлары газбен изоляцияланған жүйелердегі SF6 газының ағып кетуін анықтау үшін
• Жұмыс істеп тұрған бөліктерге қол жеткізуді болдырмау үшін механикалық блокираторлар жұмыс істеп тұрған бөлмелерге қол жеткізуді болдырмау үшін механикалық блокираторлар
• Қашықтан бақылау порттары болжай басқару жүйесін іске қосу

Осы сипаттамалар NFPA 70E-нің жергілікті есептері бойынша доғалық жарқыл оқиғаларын 67% азайтады.

Тиімді ОЖ қосқыштарын орнатудың салдарынан үзілістерді азайту бойынша сала деректері

IEC 61850 байланыс протоколдары бар «ақылды» ОЖ қосқыштарын қолданатын объектілер жылына 41% азырақ үзіліс болады. Нақты уақытта диагностика жасау операторларға мәселелердің 83%-ын күрт өсуіне дейін шешуге мүмкіндік береді, бұл техникалық қызмет көрсетуді реагирлеушіден ынталандырушы тәртіпке өзгертеді.

Негізгі электр құрамдас бөліктер: Қорғағыштар, қосқыштар және шиналар

ОЖ қосқыштарындағы қорғағыштар: Вакуумдық және SF6 технологиялары мен қолданылуы

Қазіргі заманның автоматтық қосқыштары жұмыс істеуінің 3-5 циклы ішінде 40 кА-ге дейінгі қысқа тұйықталу токтарын тоқтата алады. Ішкі орнатылымдар үшін вакуумды қосқыштар кеңістікті аз талап ететіндігі және техникалық қызмет көрсетудің минималды деңгейі қажет болғандықтан негізгі таңдау болып табылады. Алайда, ашық аспан астындағы орнатылымдар үшін SF6 қосқыштары қиын ауа-райы жағдайларында доғамен сәтті күресуге мүмкіндік беретіндіктен өз позициясын сақтап отыр. Соңғы нарықтық бағыттарға назар аударсақ, қазіргі уақытта 38 кВ-тен төменгі орташа кернеулі орнатылымдардың шамамен 72 пайызын вакуумдық технология құрайды. Электр желілерін экологиялық таза және тұрақты ету бойынша өнеркәсіптің жалпы бағытына сәйкес вакуумдық шешімдерге ынталандыру үлкен қадам болып табылады.

Шиналардың конструкциясы, жылу режимі және жоғары жүктеме кезіндегі сенімділік

Мыс немесе алюминий шиндер коммутациялық құрылғылардың өткізгіш ядросын құрайды. Олардың көлденең қимасы мен материалдар интерфейсі токтың жүретін мөлшерін анықтайды, ал алдыңғы қатарлы конструкциялар 4 кА жүктемеде 96% пайдалы әсер коэффициентіне жетеді. Интервалдың оптимизациясы мен пассивті суыту орындарында температураның жоғарылауын азайтады және дәстүрлі схемаларға қарағанда қызмет ету мерзімін 30–40% арттырады.

Қосқыштар мен ажыратқыштар: Қауіпсіз жұмыс істеу мен техникалық қызмет көрсетуге қол жеткізу

Ажырату қосқыштары толық тоқтатусыз техникалық қызмет көрсету үшін қолмен ажыратуға мүмкіндік береді. Қызмет көрсету кезінде қайта қосылудың болмауын қамтамасыз ететін қауіпсіздік блокираторлары доғалық зақымдануларды сәйкестендіру нұсқаулығы бойынша (NFPA 70E 2023) 89% азайтады. Заманауи айналатын камерлі ажыратқыштар авариялық өшіруді 0,5 мс-тан кем уақытта орындайды.

Жерге қосу механизмдері және олардың персоналдың қауіпсіздігіндегі маңызды рөлі

Интеграцияланған жерге тұйықтау қосқыштары техникалық қызмет көрсетуді бастамас бұрын ұсталған энергияны босатады. Өту кезіндегі кернеуді басқару потенциалдар арасындағы айырмашылықты <1,2 кВ-пен шектейді және IEEE 80 талаптарына сәйкес келеді. Дұрыс жерге тұйықталған жүйелер өнеркәсіптік ортада электр тогымен жарақаттанудан болатын өлім-жарақаттың алдын алу бойынша 94% төмендетеді (OSHA 2022).

Қорғаныс және бақылау құрылғылары: Релелер, интеллектуалды электронды құрылғылар (IED) және өлшеуіш трансформаторлар

Ақауларды анықтау үшін қорғаныс релелері мен интеллектуалды электронды құрылғылар (IED)

Қорғаныс релелері орташа кернеулі тұтынушылардың жүйесіндегі ағымның тепе-теңдігі бұзылған кезде мәселелерді анықтайтын ми секілді жұмыс істейді. Олар электрлік циклдің тек үшіншісінде 5 немесе одан да көп пайызға тең жерге тұйықталу сияқты мәселелерді, сондай-ақ қауіпті фазалар арасындағы қысқа тұйықталуды анықтай алады. 2023 жылғы қауіпсіздік бойынша соңғы есептерге сәйкес, жаңа интеллектуалды электронды құрылғылар инциденттер кезінде қауіпті энергия деңгейін шамамен 85 пайызға дейін азайтатын доғалық шарлау детекторларымен жабдықталған. Қазіргі уақытта көптеген желілер желі бойынша нақты уақыт режимінде болып жатқан өзгерістерге сәйкес өздерінің қорғаныс параметрлерін автоматты түрде баптайды. Бұл жаңартылатын энергия көздері жалпы өндірістің он отыз пайызынан асатын энергетикалық жүйелермен жұмыс істегенде ерекше маңызы бар.

IEC 61850 және ақылды қорғаныстың ынтымақтастығын қамтамасыз ететін байланыс протоколдары

IEC 61850 стандарты құрылғылардың процессивті шина архитектурасы деп аталатын нәрсе арқылы бір-бірімен тікелей сөйлесуіне мүмкіндік береді. Бұл сымдардың санын шамамен 70 пайызға дейін қысқартады және жабдықтарды он миллисекундтан кем уақыт ішінде тікелей бір-бірімен байланысуына мүмкіндік береді. Бұл жүйені енгізген электр энергиясы компаниялары да тамсанарлық нәтижелерге қол жеткізуде — Еуропаның бірнеше ірі электр желілерінің нақты деректері бойынша, тұйықталған желілердегі ақаулықтарды анықтау 92 пайызға жылдам орындалады. Сосын GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event — Жалпы объектілі бақ станциясының оқиғасы) бар. Бұл практикада не дегенді білдіреді? Мәселе туындаған кезде GOOSE бір уақытта бірнеше ажыратқыштарды өшіре алады, сондықтан қауіпті деңгейден төмен ток қалады, ток шектеулерін қатаң бақылау қажет болатын қала орталықтарындағы электр желілерінде тіпті осылай болады.

Ток пен кернеу трансформаторлары (ТТ/КТ): дәлдік, жүктеме және интеграция

0,2 классты ТТ-лер номиналдық токтың 120%-ына дейінгі аймақта ±0,2% қатынас қатесін сақтайды — бұл <2% өлшеу сәйкессіздігін қажет ететін дифференциалдық қорғаныс үшін маңызды. Төмен жүктемелі ВТ-лер (1 ВА-ден аз) номиналдық мәннің 70%-ынан төмен кернеудің түсуі кезінде қанықтыруды болдырмау арқылы реленің дәл жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Заманауи жобалардағы антирезонанстық сүзгіштер инверторлық ресурстардан туындайтын гармоникалық бұрмалауды (THD >8%) басады.

Орташа кернеулі қосқыш құрылғылардағы сандық сенсорлар мен келесі ұрпақ өлшеу трансформаторларының бағыттары

Оптикалық сенсорлар негізіндегі өлшеу трансформаторлары кең жиілік диапазонында (10 Гц – 5 кГц) 0,1% дәлдік қамтамасыз етеді, бұл аналогтық жүйелермен анықтау мүмкін емес жоғары импеданстық қисындарды анықтауға мүмкіндік береді. Соңғы үлгілер SF₆ тығыздығын бақылау және шыны талшықтағы Брэгг торын пайдаланып температураны сезу функцияларын біріктіреді және қатаң жағдайларда техникалық қызмет көрсету интервенцияларын 40% азайтады.

Қораптар, бұқардан қорғау және жүйенің төзімділігі

Компоненттерді қорғау үшін қосқыш құрылғыларының қораптары мен бөлмелерге бөлу

Орташа кернеулі коммутациялық жабдықтар қоршаған орта мен электрлік қауіп-қатерлерден маңызды қорғаныс қамтамасыз етеді. Бөліктелген конструкциялар сөндіргіштерді, шиналар мен кабельдерді бөліп тұру үшін өртке төзімді кедергілерді пайдаланады және доғалық импульстің пайда болу ықтималдығын 74% азайтады (Fortress Protective Buildings 2023). Герметизацияланған блоктар сыртқы орнатуларда шаң мен ылғалдан қорғаныс үшін NEMA 3R немесе IP54 стандартына сай келеді.

Орташа кернеулі желілердегі кернеу импульстері мен өтпелі асып кеткен кернеуден қорғау құрылғылары

Кернеу импульсінен қорғау құрылғылары жарылыс және ажырату оқиғаларынан туындайтын өтпелі процестерге қарсы қорғайды — бұл орташа кернеулі жүйелердің 23% істен шығу себебі болып табылады (SecuritySenses 2022). Цинк-оты бар варисторлар кернеудің лезде өсуін наносекунд ішінде ±1,5 p.u. деңгейіне дейін шектейді және сезімтал электрониканы қорғайды. Дұрыс жерлендірумен үйлестірілген координаторлық кернеу импульсінен қорғау тұрақты токтық тізбектердегі ақаулардың пайда болу ықтималдығын 60% азайтады.

Қазіргі заманғы орташа кернеулі коммутациялық жабдықтардағы модульді конструкциялар мен жөндеуге ыңғайлылықты жақсарту

Модульдік архитектуралар слайд-ауыстырылатын автоматтық қосқыш кассеталары мен құралсыз шинаның қол жеткізу мүмкіндігі арқылы тезірек техникалық қызмет көрсетуді қамтамасыз етеді. Стандартты шкаф ендері (әдетте 800 мм) толық ауыстыруды қажет етпей, біртіндеп жаңартуды мүмкіндік береді. Алдыңғы жағынан қолжеткізілетін бекітулер мен RFID-тағы компоненттер орташа жөндеу уақытын (MTTR) 35%-ға дейін қысқартады (2024 жылғы Өнеркәсіптік Қосқыштар Хабарламасы).

Орташа кернеулі қосқыштардағы ақылды интеграциялау және болашақтағы даму бағыттары

Интернет заттары және ақылды қорғау құрылғылары: Нақты уақытта бақылау және алдын ала сақтандыру мақсатындағы техникалық қызмет көрсету

Интернет заттарына негізделген сенсорлар мен жасанды интеллект талдаулары температураны, жүктемені және изоляцияның жағдайын үздіксіз бақылауға мүмкіндік береді. Осы деректерге негізделген алдын ала сақтандыру мақсатындағы техникалық қызмет көрсету жоспарланбаған тоқтап қалуларды 35%-ға дейін азайтады (Future Market Insights, 2023). Ақылды қорғау құрылғылары нақты уақыт режиміндегі жүктеме үлгілеріне сәйкес өздері қорғаныс параметрлерін реттейді, бұл реакцияны жақсартады және адам факторын азайтады.

Сандық трансформаторлық станциялар архитектурасы және автоматтандырудың пайдасы

IEC 61850 цифрлық трансформаторлардағы релелер, құрылғылар мен басқару жүйелері арасындағы байланысты стандарттады. Бұл өзара әрекеттесу координацияланған қате изоляциялау мен автоматты жүктеме беруді қамтамасыз етеді және ескі жүйелерге қарағанда 25% жылдамырақ реакция береді. Сонымен қатар, қосқыштар жинағының сандық егіздері сценарийді модельдеу мен тиімді техникалық қызмет көрсету жоспарын қолдайды.

Тұрақты даму: SF6-ның альтернативалық шешімдері мен экологияға бағытталған қосқыш құрылғыларының дизайндары

Көміртегі диоксидінің әдеттегіден шамамен 23 500 есе күшті әсер ететін SF6 шығарындыларға қарсы шара қуатты вакуумды және қатты оқшауланған қосқыштар опцияларының дамуын тездетті. Өткен жылғы салалық есептерде қызықты нәрсе көрсетілді: 2021 жылдан бергі SF6-сіз альтернативаларды іздейтін компаниялардың нарығы шамамен 40 пайызға өсті. Қазір біз әртүрлі гибридтік тәсілдердің дамуын байқаймыз. Кейбіреулері қарапайым кептірілген ауаны, ал кейбіреулері фторонитрил қоспаларын қолданады. Өндірушілер сонымен қатар жабдық корпусы үшін қайта өңделетін материалдарды қолдануда шығармашылықпен жұмыс істейді және қуатты үнемдейтін жақсырақ суыту жүйелерін енгізеді. Бұл инновациялар барлық кәсіпорындарды қазіргі кезде бәрі талқылап жүрген «нульге жақын» мақсаттарға жетуге көмектеседі.

Жиі қойылатын сұрақтар

Орташа кернеулі қосқыштың негізгі қызметі қандай?

Орташа кернеулі қосқыш негізінен қуат ағынын бақылау, жүйенің ақауларынан қорғау және электр энергиясын тарату жүйелерінде қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін қызмет етеді.

Заманауи орташа кернеулі қосқыш жүйенің сенімділігін қалай арттырады?

Қазіргі заманғы орташа кернеулі коммутациялық құрылғылар жылдам ақаулықтарды бөліп алуға, нақты уақытта диагностика жүргізуге және алдын ала техникалық қызмет көрсетуге мүмкіндік беру арқылы жүйенің сенімділігін арттырады, нәтижесінде үзілістер мен тоқтап тұру уақыты азаяды.

Орташа кернеулі коммутациялық құрылғыларда қауіпсіздікті арттыру үшін қандай технологиялар қолданылады?

Айналық разряд сияқты оқиғаларды азайту үшін газ тығыздығы сенсорлары, механикалық блокирлеулер және қашықтан бақылау порттары сияқты технологиялар қолданылады.

Вакуумды және SF6 ажыратқыштар орташа кернеулі қолданбаларда қалай ерекшеленеді?

Вакуумды ажыратқыштар кеңістік пен техникалық қызмет көрсетудің жеңілдігі себебімен ішкі қолданыста қолданылады, ал SF6 ажыратқыштар қатты жағдайларда жақсырақ жұмыс істейтіндіктен сыртқы орталарда қолданылады.