IÎn întregul lanț de generare, transmisie și distribuție a sistemului energetic, aparatele de comutare de înaltă și joasă tensiune sunt echipamente de bază indispensabile. Ele funcționează ca „nodurile de trafic” ale rețelei electrice, responsabile de distribuția, controlul și protecția energiei electrice. Deși ambele sunt prezentate sub formă de dulapuri, există diferențe fundamentale între ele în ceea ce privește capacitatea de tensiune, designul structural și poziționarea funcțională, care determină direct rolurile lor distincte în sistemul de alimentare. Acest articol va analiza cuprinzător diferențele de bază dintre aparatele de comutare de înaltă și joasă tensiune din mai multe dimensiuni cheie.
1. Definiția de bază: diferența esențială a nivelurilor de tensiune
Nivelul de tensiune este standardul fundamental pentru distingerea între aparatele de comutare de înaltă și joasă tensiune. Industria energetică din China stipulează în mod clar că echipamentele cu o tensiune nominală de 1 kV sau mai mică sunt considerate echipamente de joasă-tensiune, în timp ce echipamentele de peste 1 kV sunt considerate echipamente de-înaltă tensiune. Acest standard definește direct gama aplicabilă de aparate de comutare de înaltă și joasă tensiune.
Gama de tensiune nominală a instalațiilor de comutare de înaltă tensiune{0}}este de obicei între 3 kV și 40,5 kV, cu nivelurile tipice comune fiind 6 kV, 10 kV și 35 kV. Este utilizat în principal în transmisia și distribuția energiei electrice de înaltă-tensiune și trebuie să reziste la șocuri de tensiune extrem de înaltă. Prin urmare, cerințele de izolație sunt foarte stricte și trebuie să treacă o serie de teste riguroase, inclusiv tensiunea de rezistență la frecvența de alimentare și tensiunea de rezistență la impulsul fulgerului. Metode speciale de izolare, cum ar fi izolarea cu gaz SF6 sau izolarea în vid, sunt utilizate în mod obișnuit pentru a asigura siguranță.
Tensiunea nominală a instalațiilor de-joasă tensiune este limitată la 1000 V AC sau mai jos. Cea mai frecvent utilizată tensiune de alimentare industrială de 380 V și tensiunea rezidențială de 220 V sunt distribuite și controlate de acesta. În comparație cu aparatele de comutație de-tensiune înaltă, cerințele de izolație pentru aparatele de comutație de-joasă tensiune sunt mai mici, obținute în principal prin asigurarea unei distanțe de fuga rezonabile și a unui spațiu liber electric pentru a îndeplini standardele de siguranță. Izolarea aerului este folosită în mod obișnuit, iar designul structural este mai simplu.
2. Proiectare structurală: diferite considerații pentru protecția siguranței
Pe baza diferențelor de niveluri de tensiune, aparatele de comutare de înaltă-tensiune și joasă-tensiune au abordări fundamental diferite ale proiectării structurale pentru protecția siguranței, cu diferențe semnificative atât în ceea ce privește materialele dulapului, cât și amenajările interne.
Dispozitivele de comutare de-tensiune înaltă, pentru a contracara amenințările generate de arcurile de-tensiune înaltă și forțele electrice, adoptă în general o structură metalică complet închisă, de obicei în forme blindate, compartimentate sau de tip cutie-. Unele aparate de comutație de înaltă-tensiune detașabilă (de tip-sertar) au și cărucioare extractibile, facilitând întreținerea, asigurând în același timp alimentarea continuă. Deoarece operațiunile de-înaltă tensiune pot genera gaze substanțiale, dulapurile de-înaltă tensiune trebuie să fie echipate cu dispozitive de reducere a presiunii pentru a elibera rapid presiunea internă și a preveni exploziile. În plus, pentru a evita accidentele cauzate de o funcționare greșită, aparatele de comutație de înaltă tensiune sunt echipate cu sisteme de blocare cuprinzătoare de tip „cinci-prevenire”, realizând mai multe niveluri de protecție de siguranță, cum ar fi prevenirea funcționării incorecte a întrerupătoarelor și prevenirea închiderii întrerupătoarelor de izolație-sarcină.
Designul aparatelor de comutație de joasă-tensiune se concentrează mai mult pe flexibilitate și modularitate, de obicei disponibile în tipuri fixe (cum ar fi seria GGD) și tipuri de sertare (cum ar fi seriile GCK și GCS). Structurile de tip sertar-permit înlocuirea rapidă a circuitului, îmbunătățind considerabil eficiența întreținerii și confortul expansiunii. Nivelurile lor de protecție sunt mai flexibile și pot fi ajustate în funcție de mediul de utilizare. Deși materialele dulapurilor sunt în principal metalice, cerințele de grosime și rezistență sunt mai mici decât cele pentru dulapurile de-înaltă tensiune și nu este nevoie de dispozitive dedicate de reducere a presiunii. În general, sunt mai mici, mai ușoare și mai ușor de instalat și transportat.
3. Componente de bază și sisteme de protecție: diferența de poziționare funcțională
Selectarea componentelor de bază și proiectarea sistemului de protecție a dulapurilor de înaltă și joasă tensiune servesc pe deplin poziționării funcționale ale acestora, cu dulapuri de-înaltă tensiune concentrându-se pe „protecția sursei și controlul presiunii înalte-”, iar dulapurile de joasă-tensiune concentrându-se pe „distribuția terminalelor și protecție precisă”.
Componentele de bază ale dulapului de înaltă tensiune sunt în principal echipamente speciale de înaltă tensiune, inclusiv întrerupătoare de circuit în vid, întrerupătoare de circuit SF6, întrerupătoare de izolare, transformatoare de curent/tensiune, paratrăsnet etc. Printre acestea, întrerupătorul de circuit, ca element de comutare central, trebuie să aibă o capacitate puternică de stingere a arcului, care poate întrerupe curentul de scurtcircuit{4} în milisecunde. transformatoarele sunt folosite pentru a măsura cu precizie parametrii de curent și tensiune ai circuitelor de înaltă-tensiune pentru a oferi suport de date pentru protecție și monitorizare; Paratrăsnetul este special conceput pentru a face față condițiilor anormale, cum ar fi supratensiunea de trăsnet, pentru a asigura siguranța izolației echipamentelor. În ceea ce privește sistemul de protecție, dulapul de înaltă-tensiune se bazează pe dispozitive complexe de protecție cu relee pentru a realiza mai multe funcții avansate de protecție, cum ar fi protecția la supra-curent, protecția la rupere rapidă-, protecția la împământare și protecția la subtensiune.
Componentele de bază ale dulapurilor de joasă tensiune sunt în principal aparate electrice de joasă tensiune, cum ar fi întrerupătoarele cu aer, întrerupătoarele cu carcasă turnată, contactoarele, releele termice, siguranțele etc. Funcția sa de protecție este realizată în principal prin întrerupător, concentrându-se pe defecțiuni de suprasarcină și scurtcircuit, iar unele dulapuri inteligente de joasă tensiune pot îmbunătăți acuratețea și nivelul de inteligență al protecției. În plus, dulapurile de joasă-tensiune sunt adesea echipate cu dispozitive de compensare a puterii reactive, contoare inteligente și alte accesorii pentru a optimiza calitatea energiei și pentru a monitoriza parametrii de consum al terminalelor pentru a satisface diversele nevoi de automatizare industrială și distribuție civilă a energiei. În comparație cu sistemul de protecție complex al dulapurilor de-tensiune înaltă, logica de protecție a dulapurilor de-joasă tensiune este mai simplă și mai directă și se pune mai mult accent pe protecția de siguranță a echipamentelor terminale.
4. Mod de funcționare: un echilibru între confort și siguranță
Designul mecanismului de operare al dulapului de înaltă și joasă presiune reflectă pe deplin principiul „presiune înaltă și siguranță grea, presiune scăzută și confort”, iar complexitatea funcționării și gradul de automatizare sunt în mod evident diferite.
Mecanismul de funcționare al dulapului de-înaltă tensiune este extrem de complex, deoarece comutatorul de-înaltă tensiune trebuie să depășească forța electrică mare, utilizând de obicei stocarea energiei cu arc sau modul de funcționare electromagnetică, iar acțiunea de deschidere și închidere trebuie să finalizeze mai întâi procesul de stocare a energiei. Pentru a asigura siguranța funcționării, dulapul de înaltă-tensiune trebuie să fie echipat cu dispozitive mecanice și electrice de dublă interblocare, să limiteze strict secvența de funcționare, să prevină comportamente periculoase, cum ar fi funcționarea la sarcină și împământarea greșită, iar procesul de operare trebuie să fie efectuat de personal profesionist autorizat în conformitate cu reglementări stricte.
Operarea dulapurilor de joasă-tensiune este mai simplă și mai flexibilă, operarea manuală este cea mai obișnuită modalitate, iar unele dulapuri mari de joasă-presiune pot fi echipate cu mecanisme de operare electrice pentru a îmbunătăți eficiența. Sistemul său de interblocare este relativ simplu, utilizat în principal pentru a preveni introducerea sau scoaterea din greșeală a sertarelor și alte protecție de bază de siguranță, fără procese de operare complexe, personalul de operare și întreținere obișnuită poate finaliza operațiunile zilnice cu o instruire simplă. Această diferență de design provine din riscul operațional mai scăzut al dulapurilor de joasă-tensiune și mai multă atenție pentru îmbunătățirea eficienței operațiunii și întreținerii.
5. Scenarii de aplicare: diviziunea muncii în diferite verigi ale sistemului energetic
Diferența funcțională dintre dulapurile de înaltă și joasă tensiune determină faptul că acestea se află în legături diferite în sistemul de alimentare, deservind diferite nevoi de energie electrică și formând un model de diviziune a muncii de „transmisie de înaltă tensiune și utilizare de joasă tensiune”.
Dulapurile de înaltă{0}}tensiune sunt utilizate în principal în legăturile de bază ale recepției și distribuției de energie de-înaltă tensiune, iar scenariile obișnuite includ substații de 35 kV și mai mici, stații totale-down down ale marilor întreprinderi industriale și miniere, unități de rețea inelară și stații de comutare ale rețelelor urbane de distribuție de 10 kV, precum și legături de centrale fotovoltaice de colectare a energiei electrice noi, cum ar fi stații de colectare a energiei eoliene noi. În aceste scenarii, cabinetul de înaltă tensiune îndeplinește sarcinile cheie de conectare a transformatoarelor, distribuirea energiei electrice de înaltă tensiune și izolarea liniilor de defect, ceea ce afectează direct stabilitatea generală a sistemului de alimentare, în special în domeniul chimic, metalurgic, tranzit feroviar și alte domenii cu cerințe extrem de ridicate pentru continuitatea alimentării cu energie, iar fiabilitatea cabinetului de înaltă tensiune este chiar mai importantă.
Dulapurile de -joasă tensiune sunt adânc înrădăcinate în legătura terminală a utilizării energiei electrice și sunt distribuite pe scară largă în diferite locuri, cum ar fi ateliere industriale, complexe comerciale, comunități rezidențiale, spitale și centre de date. În scenariile industriale, controlează pornirea-oprirea și funcționarea echipamentelor de producție, cum ar fi mașinile-unelte și benzile transportoare. În clădiri, este responsabil pentru distribuția puterii de iluminat, aer condiționat, ascensoare și alte echipamente mecanice și electrice; În centrele de date, funcționează cu sisteme UPS pentru a asigura alimentarea neîntreruptă a echipamentelor de bază, cum ar fi serverele. Se poate spune că dulapul de joasă-tensiune este „ultimul kilometru” care conectează direct sursa de alimentare cu utilizatorul final, iar performanța sa afectează direct funcționarea normală și experiența utilizatorului a echipamentului de alimentare.
6. Diferențele auxiliare: volum, cost și cerințe de întreținere
Pe lângă diferențele de bază de mai sus, există și diferențe evidente în ceea ce privește volumul, costul și cerințele de întreținere între dulapurile de înaltă și joasă presiune. Datorită necesității de a găzdui componente mari de-tensiune înaltă și structuri de izolație complexe, dulapurile de-înaltă tensiune sunt mai mari și mai grele, iar unele dulapuri mari de-tensiune înaltă trebuie ridicate și transportate, iar costul de producție este semnificativ mai mare decât cel al dulapurilor de-joasă tensiune. În ceea ce privește întreținerea, pragul tehnic de întreținere al dulapurilor de-înaltă tensiune este ridicat, iar întreținerea profesională, cum ar fi testarea izolației și calibrarea protecției releului, este necesară în mod regulat, iar ciclul de întreținere și costul sunt mari. Întreținerea dulapurilor de joasă-tensiune este relativ simplă, incluzând în principal curățarea regulată, strângerea blocurilor de borne, inspecția stării întreruptoarelor și alte lucrări de bază, cu costuri de întreținere mai mici și mai puține dificultăți.
Concluzie
Pe scurt, deși aparatele de comutare de înaltă-tensiune și joasă-tensiune aparțin ambele echipamentelor de distribuție a energiei, există diferențe fundamentale în ceea ce privește nivelul de tensiune, designul structural și aplicațiile funcționale. Dulapurile de înaltă-tensiune servesc drept „centrul central” al sistemului de alimentare, având responsabilitatea de transmitere a energiei electrice de-înaltă tensiune și de protecție a siguranței; Dulapurile de -joasă tensiune acționează ca „nervii periferici” ai distribuției de energie, asigurând livrarea de energie electrică stabilă și precisă către utilizatorii finali. În aplicațiile practice, este necesar să se facă alegeri științifice bazate pe factori cum ar fi cerințele de tensiune, tipurile de sarcină și scenariile de aplicare, implementând în același timp sistemele de gestionare a operațiunii și întreținerii corespunzătoare, pentru a asigura funcționarea sigură și fiabilă a sistemului de alimentare. Odată cu dezvoltarea tehnologiei rețelelor inteligente, ambele tipuri de echipamente evoluează către inteligență și sustenabilitatea mediului, dar această diferență de bază bazată pe rolurile lor funcționale va continua să determine pozițiile lor de neînlocuit în sistemul energetic.
