January 30, 2026
Tại trung tâm của mọi hệ thống điện năng nằm những người bảo vệ không được ca ngợi của truyền tải và phân phối năng lượng. Những thành phần tinh vi này phục vụ như những người canh gác bảo vệ,thực hiện các chức năng bảo vệ quan trọngChọn thiết bị chuyển mạch phù hợp là điều quan trọng để đảm bảo hoạt động hệ thống điện an toàn, đáng tin cậy và hiệu quả.Bài viết này xem xét các khía cạnh thiết yếu của thiết bị chuyển mạch điện áp trung bình để tạo thuận lợi cho việc ra quyết định sáng suốt.
Thiết bị chuyển mạch điện về cơ bản đại diện cho một tập hợp tích hợp các thiết bị bảo vệ mạch, bao gồm bộ ngắt mạch, bộ an toàn và công tắc, làm việc cùng nhau để bảo vệ, kiểm soát,và cách ly thiết bị điệnCác thành phần bảo vệ này được đặt trong các cấu trúc kim loại, với một hoặc nhiều tập hợp như vậy tạo thành một dòng hoặc tập hợp thiết bị chuyển mạch.Switchgear tìm thấy ứng dụng rộng rãi trong hệ thống truyền tải và phân phối tiện íchTrong khi các tiêu chuẩn IEEE điều chỉnh thiết bị chuyển mạch điện ở Bắc Mỹ, các tiêu chuẩn IEC chiếm ưu thế ở châu Âu và các khu vực khác trên thế giới.
Chức năng chính của thiết bị chuyển mạch điện liên quan đến việc phân phối năng lượng đến các phần khác nhau của một cơ sở và tải điện trong các phần đó.Nó bảo vệ nhân viên và thiết bị bằng cách duy trì dòng điện hệ thống trong giới hạn hoạt động an toàn.
Thiết bị chuyển mạch cách nhiệt khí (GIS) sử dụng các vỏ kín chứa khí hexafluoride lưu huỳnh (SF6) hoặc hỗn hợp SF6 với các khí cách nhiệt khác.các thiết bị có hồ sơ thấpSo với các thiết bị chuyển mạch cách nhiệt bằng không khí tương tự, việc sử dụng cách nhiệt bằng khí cho phép giảm khoảng cách giữa các thành phần ngắt dòng.60 và C37.72IEEE C37.20Tiêu chuẩn.9 cho thiết bị chuyển mạch cách nhiệt khí đã được xuất bản vào mùa hè năm 2019; trước đó, thiết bị GIS tuân thủ tiêu chuẩn hiệu suất 62271 của Ủy ban Điện thuật Quốc tế (IEC).
Định nghĩa bởi IEEE C37.20.3, thiết bị chuyển mạch kim loại bao gồm các thiết bị bảo vệ mạch bao gồm bộ ngắt mạch, bộ bảo hiểm điện và các công tắc hợp nhất, cùng với thiết bị điều khiển và đo.Các thành phần này có thể được lắp đặt trong các khoang chung mà không có các rào cản riêng biệt hoặc tách biệt được yêu cầu trong thiết bị chuyển mạch kim loạiThiết bị chuyển mạch kim loại phục vụ các cơ sở thương mại và nhiều cơ sở công nghiệp với các dịch vụ điện đến vượt quá 480/600V.
Theo IEEE C37.20.2, thiết bị chuyển mạch bằng kim loại đề cập đến các cấu trúc thiết bị chuyển mạch điện áp trung bình, trong đó tất cả các thành phần điệnvà các bộ ngắt mạch hoặc công tắc chính được bao gồm trong các khoang kim loại riêng biệtCấu hình này cung cấp tăng cường an toàn, độ bền và khả năng bảo trì.thiết bị chuyển mạch kim loại có tính năng ngắt mạch kéo ra để đơn giản hóa bảo trì, làm cho nó đặc biệt phù hợp cho các cơ sở công nghiệp, cũng như các thiết bị sản xuất và truyền điện.
Định nghĩa bởi IEEE C37.74, thiết bị chuyển mạch gắn đệm được thiết kế đặc biệt cho các hệ thống phân phối dưới lòng đất có cường độ từ 5 kV đến 38 kV đòi hỏi hoạt động trên mặt đất.và cấu trúc chống giả mạo, các đơn vị này là lý tưởng cho việc phân phối tiện ích, phân vùng feeder, và các ứng dụng bảo vệ mạch.và giảm thiểu mất điệnThiết bị chuyển mạch gắn đệm có thể chứa tối đa sáu cách trong một bể kín cách ly thông thường, với các tùy chọn cách ly bao gồm không khí, khí SF6, chất lỏng, công nghệ không khí điện áp rắn và vật liệu rắn.
Cũng được định nghĩa bởi IEEE C37.74Các thiết bị chuyển mạch dưới lòng đất phục vụ các hệ thống phân phối 15 kV đến 38 kV đòi hỏi phải điều khiển công tắc từ các vị trí dưới lòng đất hoặc dưới lòng đất.Cấu hình này cho phép hoạt động chuyển mạch bằng tay hoặc chuyển tiếp từ mặt đấtCác phương pháp cách điện bao gồm khí SF6, công nghệ không khí điện đệm rắn và vật liệu rắn.
Conventional electrical switchgear manufactured to IEEE (North America) or IEC (Europe and elsewhere) standards provides relatively safe environments for equipment and personnel during normal operationTuy nhiên, thiết bị chuyển mạch truyền thống không được thiết kế để chịu được năng lượng khổng lồ phát ra trong các sự kiện hỏng điện.Thiết bị chuyển mạch được chứng nhận chống cung được thiết kế để chứa an toàn năng lượng đèn chùm cung và chuyển hướng nó ra khỏi các nhà điều hành, thường thông qua các buồng áp suất dẫn năng lượng đến các khu vực giải phóng an toàn mà không gây nguy hiểm cho nhân viên hoặc thiết bị.
ANSI/IEEE C37.20.7 xác định các tiêu chuẩn thử nghiệm cung, xác định hai mức độ tiếp cận cho các tập hợp thiết bị chuyển mạch. Loại 1 chỉ cung cấp bảo vệ ở phía trước của thiết bị, trong khi loại 2 cung cấp bảo vệ ở tất cả các bên.Các hậu tố bổ sung xác định hiệu suất cung giữa các khoang điều khiển và các phần dọc của thiết bị chuyển mạch: Tiêm B cho thấy hoạt động bình thường liên quan đến việc mở cửa/mở nắp trên các khoang được xác định cụ thể là không gian điều khiển điện áp thấp hoặc không gian thiết bị;Đề sau C yêu cầu cô lập các hiệu ứng lỗi vòng cung bên trong giữa tất cả các khoang liền kề trong tập hợp và xung quanh toàn bộ chu vi; Phụ lục D đề cập đến các thiết bị mà một số bề mặt bên ngoài vẫn không thể tiếp cận và không yêu cầu thiết kế loại 2.
Cơ chế điều khiển từ xa cho phép các hoạt động như ngắt kết nối, thử nghiệm,và kết nối các bộ ngắt mạch thiết bị chuyển mạch bằng kim loại và các khoang phụ trợ từ khoảng cách thường trải dài 25-30 feet.
Thiết bị chuyển mạch điện áp trung bình cung cấp các tùy chọn vỏ khác nhau phù hợp cho cả các ứng dụng trong nhà và ngoài trời.Các thùng ngoài trời có sẵn trong cả cấu hình đi bộ và không đi bộ cho một số lớp điện áp nhất định.
Hầu hết các thiết bị chuyển mạch điện áp trung bình đều yêu cầu truy cập phía trước và phía sau để lắp đặt và bảo trì.cung cấp tiết kiệm không gian đáng kể so với thiết bị chuyển mạch thông thường.
Phương tiện cách nhiệt đề cập đến môi trường bên trong vỏ thiết bị chuyển mạch bảo vệ các thành phần hoạt động (như vỏ, thanh bus, v.v.) khỏi các lỗi cung ngẫu nhiên.Trong khi không khí là chất cách nhiệt phổ biến nhất, cách điện khí và chất lỏng cung cấp độ bền điện áp cao hơn, cho phép các cấu trúc thiết bị chuyển mạch nhỏ gọn hơn.
Thiết bị ngắt mạch chuyển mạch làm gián đoạn dòng điện bao gồm các thiết bị bảo vệ quá dòng điện (bơm an toàn, ngắt mạch) và công tắc:
Khi chọn thiết bị chuyển mạch điện áp trung bình, các thông số điện quan trọng này cần được xem xét cẩn thận:
Thông thường được chỉ định theo các thuật ngữ dòng điện đối xứng,chỉ số này cho thấy dòng điện tối đa một thiết bị bảo vệ quá mức (thường là một bộ ngắt mạch chân không) có thể gián đoạn an toàn mà không làm hỏng chính nó hoặc thiết bị chuyển mạchĐánh giá đỉnh và không đối xứng cũng thường áp dụng cho các thiết bị bảo vệ điện áp trung bình.Lưu ý rằng các chỉ số ngắt chỉ áp dụng cho các thiết bị bảo vệ quá điện thực tế ngắt mạch trong điều kiện lỗi, không phải là bộ phận thiết bị chuyển đổi.Các bộ ngắt mạch chân không điện áp trung bình thường cung cấp các chỉ số ngắt từ 25 kAIC đến 63 kAIC đối xứng (được gọi là dòng ngắt trong thiết bị IEC).
Chỉ số này xác định dòng điện tối đa mà thiết bị chuyển mạch có thể chịu được một cách an toàn (đi qua) mà không bị hư hại. Nó phản ánh khả năng hỗ trợ xe buýt,đảm bảo tính toàn vẹn của bus khi dẫn dòng điện cao do lỗi hạ lưu. Máy chuyển mạch phía trên phải vượt quá trường hợp xấu nhất mà dòng chảy đi qua nó trong các lỗi phía dưới để ngăn ngừa thiệt hại cho thiết bị phía trên trong đường dẫn dòng lỗi.Các chỉ số ngắn mạch (hoặc chịu đựng) điển hình dao động từ 25 kA đến 63 kA đối xứng với các chỉ số 2 giây, và 40 kA đến 101 kA không đối xứng cho các chỉ số 10 chu kỳ. Các thuật ngữ thay thế bao gồm chỉ số chịu mạch ngắn hoặc chỉ số chịu.
Thông số này cho thấy dòng điện tối đa mà các thiết bị bảo vệ quá điện chính và bus chính của thiết bị chuyển mạch có thể liên tục vận chuyển mà không bắt đầu kích hoạt hoặc gây tổn thương thiết bị.Thiết bị chuyển mạch điện áp trung bình thường cung cấp các chỉ số dòng điện liên tục từ 600A đến 4000A.
Tiêu chuẩn ANSI và IEEE xác định các phân loại điện áp sau:
Trong khi các tiêu chuẩn ANSI / IEEE cũng xác định các lớp điện áp cực cao và cực cao, NEC 2014 đã mở rộng định nghĩa điện áp thấp để bao gồm đến 1.000V.
Các thiết bị chuyển mạch điện áp trung bình được phân loại theo điện áp tối đa của nó. Ví dụ, thiết bị chuyển mạch 15 kV (đánh giá điện áp tối đa) thường phục vụ các điện áp thực tế khác nhau bao gồm 12,47 kV, 13,2 kV, 13.8 kV, và 14,4 kV.
Chọn thiết bị chuyển mạch điện áp trung bình phù hợp là điều cơ bản để đảm bảo an toàn, độ tin cậy và hiệu quả của hệ thống điện.và các tiêu chuẩn liên quan, các bên liên quan có thể đưa ra quyết định sáng suốt khi lựa chọn các giải pháp tối ưu cho hệ thống điện của họ.điều kiện môi trường, và hạn chế ngân sách, với tư vấn kỹ thuật điện chuyên nghiệp được khuyến cáo để đảm bảo sự phù hợp lâu dài.
