Ключ к безопасности энергосистемы

В основе каждой системы электрической энергии лежат незаслуженные хранители передачи и распределения энергии - коммутаторы.выполнение критических функций защитыВыбор подходящего коммутатора имеет первостепенное значение для обеспечения безопасной, надежной и эффективной работы энергосистемы.В данной статье рассматриваются основные аспекты средневольтного коммутатора для облегчения принятия обоснованных решений..

Электрическое оборудование в основном представляет собой интегрированную сборку устройств защиты цепи, включая выключатели, предохранители и переключатели, работающие вместе для защиты, управления,и изолировать электрооборудованиеЭти защитные компоненты размещены в металлических конструкциях, причем одна или несколько таких сборки составляют линейку или сборку коммутатора.Коммутаторы широко применяются в системах электропередач и распределенияВ то время как стандарты IEEE регулируют электрические распределительные устройства в Северной Америке, стандарты IEC преобладают в Европе и других регионах мира.

Основная функция электрического распределительного оборудования заключается в распределении энергии в различные секции объекта и электрических нагрузок в этих секциях.защищает персонал и оборудование путем поддержания системных токов в безопасных пределах эксплуатации.

Газоизолированные выключатели (GIS) используют герметичные корпуса, заполненные газом с гексафторидом серы (SF6) или смесями SF6 с другими изоляционными газами.низкопрофильные установкиПо сравнению с аналогичными воздухоизолированными коммутаторами, использование газообразной изоляции позволяет уменьшить пробелы между компонентами, прерывающими ток.60 и C37.72- ИЭЭИ C37.20.9 стандарт для газоизолированного распределительного оборудования был опубликован летом 2019 года; до этого оборудование ГИС соответствовало стандарту производительности Международной электротехнической комиссии (МЭК) 62271.

Определено IEEE C37.20.3, металлические переключатели включают в себя устройства защиты цепи, включая выключатели, предохранители питания и расплавленные переключатели, а также оборудование для управления и измерения.Эти компоненты могут быть установлены в общих отсеках без отдельных барьеров или сегрегации, требуемых в металлических переключателях.Металлические переключатели обслуживают коммерческие и многие промышленные объекты с входящими электрическими напряжениями, превышающими 480/600 В.

Согласно IEEE C37.20.2, металлически покрытые выключатели относятся к конструкциям электрических выключателей среднего напряжения, в которых все электрические компоненты, включая входящую шину, исходящую шину, приборы,и главные выключатели или переключатели Эта конфигурация обеспечивает повышенную безопасность, надежность и доступность технического обслуживания.Металлические выключатели имеют вытяжные выключатели для упрощенного обслуживания, что делает его особенно подходящим для промышленных объектов, а также оборудования для производства и передачи электроэнергии.

Определено IEEE C37.74, подшипниковые распределительные устройства специально разработаны для подземных распределительных систем номинальной напряженности от 5 кВ до 38 кВ, требующих работы над землей.и не поддающиеся подделке конструкции, эти устройства идеально подходят для распределения коммунальных услуг, секционирования питающих устройств и защиты цепей.и минимизация отключений. Платформа с переключателем может вместить до шести способов в обычном изолированном герметичном баке, с опциями изоляции, включая воздух, газ SF6, жидкость, твердо-диэлектрическую технологию воздуха и твердые материалы.

Также определено IEEE C37.74, хранилищные или подземные выключатели обслуживают распределительные системы от 15 кВ до 38 кВ, требующие работы выключателя из хранилищных или подземных мест, независимо от того, сухие они или подвержены проникновению воды.Эта конфигурация позволяет работать с переключателем вручную или с помощью реле с уровня землиМетоды изоляции включают газ SF6, твердо-диэлектрическую технологию воздуха и твердые материалы.

• Тип 1 требует аркового сопротивления только на передней стороне оборудования
• Тип 2 требует сопротивления дуги вокруг всего периметра оборудования
• Тип 2B ️ Сохраняет сопротивление дуги по всему периметру даже с открытыми дверями приборового или управляющего отсека
• Тип 2C Требует дугового сопротивления между соседними отсеками в комплекте оборудования и вокруг всего периметра

Conventional electrical switchgear manufactured to IEEE (North America) or IEC (Europe and elsewhere) standards provides relatively safe environments for equipment and personnel during normal operationОднако, традиционные коммутаторы не способны выдерживать огромную энергию, высвобождаемую в случае сбоя электричества.Сертифицированное переключательное оборудование, устойчивое к дугу, предназначено для безопасного содержания энергии дугового вспышки и перенаправления ее от операторов, как правило, через камеры под давлением, которые направляют энергию в безопасные зоны выпуска, не подвергая опасности персонал или оборудование.

ANSI/IEEE C37.20.7 определяет стандарты испытаний дуги, определяющие два уровня доступности для сборов коммутаторов.Дополнительные суффиксы определяют эффективность дуги между управляющими отсеками и вертикальными секциями коммутатора: Суффикс B означает, что при нормальной работе двери/крышки должны быть открыты в специально обозначенных помещениях для управления низким напряжением или приборов;Суффикс С требует изоляции внутренних эффектов нарушений дуги между всеми соседними отсеками в составе и вокруг всего периметра; Суффикс D относится к установкам, где некоторые внешние поверхности остаются недоступными и не требуют конструкции типа 2.

Удаленные механизмы управления позволяют выполнять такие операции, как отключение, тестирование,и соединяющие металлически покрытые выключатели и вспомогательные отсеки с расстояний, обычно, 25-30 футов.

Средневольтные выключатели предлагают различные варианты корпуса, подходящие как для внутренних, так и для наружных применений.Внешние корпуса доступны как в конфигурациях для прогулки, так и без прогулки для определенных классов напряжения.

Для установки и обслуживания большинство распределительных устройств среднего напряжения требуют переднего и заднего доступа.обеспечивает значительную экономию пространства по сравнению с обычным коммутатором.

Изоляционная среда относится к среде внутри корпуса коммутатора, которая защищает живые компоненты (такие как тумбы, решетки и т. д.) от случайных ошибок дуги.В то время как воздух является наиболее распространенным изолятором, газообразная и жидкая изоляция обеспечивают более высокую диэлектрическую прочность, что позволяет более компактные конструкции коммутаторов.

• Воздух- Наиболее экономичный и распространенный изолятор, но с самыми низкими свойствами диэлектрической прочности, требующий физически более крупного, более надежного оборудования для устойчивости к дуговому воздействию.
• Газовая изоляцияОказывает значительно улучшенную диэлектрическую прочность по сравнению с воздухом, причем гексафторид серы (SF6) является наиболее распространенным изоляционным газом коммутаторов.Электрические контакты запечатаны в резервуарах под давлением с газом SF6, исключая необходимость в обслуживании контакторов.
• Технология твердодиэлектрического воздухаИспользует изолирующие, непроводящие материалы для создания конструкции и изоляции для прерывателей ошибок, решеток и высоковольтных компонентов в герметичных резервуарах, заполненных воздухом с низкой влажностью.Сочетание непроводящего материала и воздушных отверстий обеспечивает низкую диэлектрическую потерюКонструкция тупиковой стороны резервуара исключает частичное разряжение и проводит ток отклоняющегося к земле.
• Жидкая изоляцияРазличные жидкости служат электрическими изоляторами в коммутаторах, трансформаторах и другом оборудовании.К критериям отбора относятся огнестойкость и экологические соображения.

Устройства для прерывания действия коммутатора, прерывающие ток, включают защитные устройства от перенапряжения (защитные предохранители, выключатели) и выключатели:

• Периодические переключателиИспользование воздуха в качестве диэлектрической среды, обычно с меньшей способностью прерывания, чем масляные или вакуумные выключатели, но с большей экономичностью и видимой способностью отключения.
• ФюзеляжиВ средневольтных приложениях, для которых применяется электрический ток, используется электрический ток.предохранители часто сочетаются с переключателями для обеспечения защиты от перенапряжения, а также возможности открытия/закрытия цепи.
• Переключатели маслаУстройства для переключателей, погруженные в нефтяные корпуса, обычно используются в переключателях, установленных на подушках, где изоляция от масла позволяет иметь компактную конструкцию с низким профилем.
• Вакуумные выключатели¢ Особенность прерывания дуги и ее отключения в герметичных вакуумных бутылках, что позволяет быстро погасить дугу, что уменьшает энергию дуги.Эти устройства могут прерывать более высокие напряжения неисправности, чем воздушные выключатели с значительно сниженными требованиями к пространству.
• Выключатели вакуумных сбоев Используют двойную функцию - устройства защиты от перенапряжения и переключатели для прерывания загрузки, исключая необходимость в отдельных предохранителях/переключателях.
• Вакуумные переключатели- электрические переключатели, при которых происходит прерывание тока в герметичных вакуумных бутылках, позволяющих быстро погасить дугу.Эти экономичные переключатели вмещают более высокие напряжения, чем воздушные или масло переключатели.

При выборе распределительного оборудования среднего напряжения эти критические электрические параметры требуют тщательного рассмотрения:

Обычно определяется в симметричных токовых терминах,Этот рейтинг указывает максимальный ток, который защитное устройство от перенапряжения (обычно вакуумный выключатель) может безопасно прервать, не повредив себя или коммутаторПиковые и асимметричные значения также обычно применяются к защитным устройствам среднего напряжения.Следует отметить, что номиналы прерывания применяются только к фактическим устройствам защиты от перенапряжения, прерывающим схемы в условиях неисправности, а не к самой сборке коммутатора.Вакуумные выключатели среднего напряжения, как правило, предлагают номиналы прерывания в диапазоне от 25 кАИК до 63 кАИК, симметричные (называемые прерывающим током в оборудовании IEC).

Данный рейтинг определяет максимальный ток, который может безопасно выдерживать (проходить через) коммутатор без повреждения.обеспечение целостности шины при проведении высоких токов, возникающих в результате сбоев ниже по течению. Переменное оборудование вверх по течению должно превышать наихудший случай тока, проходящего через него во время разрывов вниз по течению, чтобы предотвратить повреждение оборудования вверх по течению в пути разрыва.Типичные номиналы короткого замыкания (или стойкости) варьируются от 25 кА до 63 кА симметричны для номиналов 2 секунды, а 40 кА до 101 кА асимметричны для 10-циклических номиналов.

Данный параметр указывает максимальный ток, который могут непрерывно передавать основные защитные устройства от перенапряжения и основная шина коммутатора без запуска отключения или повреждения оборудования.Средневольтные выключатели, как правило, предлагают номиналы непрерывного тока от 600A до 4000A.

Стандарты ANSI и IEEE определяют следующие классификации напряжения:

• Низкое напряжение: до 600 В
• Среднее напряжение: от 600 до 69 кВ
• Высокое напряжение: от 69 до 230 кВ

В то время как стандарты ANSI/IEEE также определяют классы сверхвысокого и сверхвысокого напряжения, NEC 2014 расширил определение низкого напряжения до 1000 В.

Средневольтные коммутаторы классифицируются по их максимальному рабочему напряжению..8 кВ и 14,4 кВ.

Выбор подходящего среднего напряжения коммутатора имеет основополагающее значение для обеспечения безопасности, надежности и эффективности энергосистемы.и соответствующие стандарты, заинтересованные стороны могут принимать обоснованные решения при выборе оптимальных решений для своих электрических систем.условия окружающей среды, и бюджетные ограничения, с профессиональными консультациями в области электротехники рекомендуется для обеспечения долгосрочной пригодности.