Introductie van schakelapparatuur

Schakelinstallaties verwijzen naar een complete set stroomdistributieapparaten, samengesteld uit primaire en secundaire apparatuur volgens een bepaald plan, die hoofdzakelijk worden gebruikt voor het besturen en beveiligen van circuits en apparatuur. Schakelinstallaties kunnen worden onderverdeeld in hoogspanningsschakelinstallaties (vaste types en verrijdbare types) en laagspanningsschakelinstallaties (vaste types en ladetypes) op basis van de spanningsniveaus van de inkomende en uitgaande leidingen.
De structuur van hoogspanningsschakelinstallaties is grofweg vergelijkbaar en is hoofdzakelijk verdeeld in de railruimte, de stroomonderbrekerruimte, de secundaire regelruimte (instrumentenruimte) en de voedingsruimte. Tussen elke ruimte bevindt zich doorgaans een stalen scheidingswand. Laagspanningsschakelinstallaties worden hoofdzakelijk geclassificeerd op basis van de installatiemethode van de componenten.

KYN28A-12 gepantserde, in het midden gemonteerde hoogspanningsschakelaar

GGD laagspannings vaste schakelkast

MNS laagspannings uittrekbare schakelkast

KYN61-40.5 Gepantserde, verwijderbare, metalen schakelunit

GCK laagspannings uittrekbare schakelkast

De interne componenten omvatten: bus (stroomrail), stroomonderbreker, conventioneel relais, geïntegreerde relaisbeveiliging, meetinstrument, scheidingsmes, indicatielampje, aardingsmes, enz.

1. De inkomende lijnkast wordt ook wel de stroomontvangstkast genoemd. Het is een apparaat dat wordt gebruikt om elektrische energie van het elektriciteitsnet te ontvangen (van de inkomende lijn naar de rail). Deze is doorgaans uitgerust met stroomonderbrekers, stroomtransformatoren (CT's), spanningstransformatoren (PT's), scheidingsmessen en andere componenten.

2. Uitgaande kasten worden ook wel voedingskasten of stroomverdeelkasten genoemd. Dit zijn apparaten die worden gebruikt om elektrische energie te verdelen (van de bus naar elke uitgaande lijn) en zijn over het algemeen uitgerust met stroomonderbrekers, stroomtransformatoren (CT's), spanningstransformatoren (PT's), scheidingsmessen en andere componenten.

3. Busverbinding
Het wordt ook wel een busschakelkast genoemd. Het is een apparaat dat wordt gebruikt om twee bussecties met elkaar te verbinden (van bus naar bus). Busverbindingen worden vaak gebruikt in systemen met één of twee bussecties om te voldoen aan de eisen of garanties van gebruikers voor het kiezen van verschillende bedrijfsmodi. Selectieve belastingafschakeling in geval van een storing.

4. De PT-spanningstransformatorkast wordt doorgaans direct op de rails geïnstalleerd om de railspanning te meten en de beveiligingsfunctie te realiseren. Binnenin bevinden zich hoofdzakelijk de PT-spanningstransformator, een scheidingsmes, zekeringen en een overspanningsbeveiliging, enz.

5. De scheidingskast wordt gebruikt om de stroomrails aan beide uiteinden te isoleren of om de stroomontvangende apparatuur te isoleren van de voedingsapparatuur. Het biedt een zichtbaar eindpunt voor de operator, wat onderhouds- en reparatiewerkzaamheden vergemakkelijkt. Omdat de scheidingskast de stroom van de belasting niet kan onderbreken of in- en uitschakelen, kan de bedieningswagen van de scheidingskast niet worden geduwd of getrokken wanneer de bijbehorende stroomonderbreker is gesloten. In de praktijk is het noodzakelijk om een ​​vergrendeling in te stellen tussen het hulpcontact van de stroomonderbreker en de bedieningswagen om verkeerde bediening door de operator te voorkomen.

6. De condensatorkast, ook wel compensatiekast genoemd, wordt gebruikt om de arbeidsfactor van het elektriciteitsnet te verbeteren of voor reactieve vermogenscompensatie. De belangrijkste componenten zijn groepen condensatorbanken, schakelcircuits en zekeringen die parallel zijn geschakeld. Deze beschermen elektrische apparaten. Over het algemeen worden ze parallel aan de inkomende stroomkast geïnstalleerd, maar één of meerdere condensatorkasten kunnen ook parallel worden gebruikt. Nadat de condensatorkast van het elektriciteitsnet is losgekoppeld, is het, omdat het ontladingsproces van de condensatorbank enige tijd duurt, niet toegestaan ​​om de componenten in de kast, met name de condensatorbank zelf, direct aan te raken. Binnen een bepaalde tijd na het uitschakelen van de stroom (afhankelijk van de capaciteit van de condensatorbank, bijvoorbeeld 1 minuut) is het niet toegestaan ​​om de kast opnieuw in te schakelen om schade door overspanning aan de condensatoren te voorkomen. Bij het uitvoeren van automatische regelfuncties moet rekening worden gehouden met een redelijke verdeling van de schakeltijden van de verschillende groepen condensatorbanken om te voorkomen dat een groep condensatoren beschadigd raakt doordat andere groepen zelden in- en uitschakelen.

7. Meetkast

Deze worden hoofdzakelijk gebruikt voor het meten van elektrische energie (kWh) en zijn onderverdeeld in hoogspannings- en laagspanningsvarianten. Ze worden doorgaans geïnstalleerd met een scheidingsschakelaar, zekering, stroomtransformator (CT), spanningstransformator (PT), actieve wattuurmeter (traditionele meter of digitale meter), reactieve wattuurmeter, relais en andere hulpapparatuur (zoals belastingsmonitoren, enz.).
8. Een GIS-kast wordt ook wel een gesloten gecombineerde elektrische kast genoemd. Dit is een gesloten combinatie van stroomonderbrekers, scheidingsschakelaars, aardingsschakelaars, stroomtransformatoren (CT's), spanningstransformatoren (PT's), overspanningsbeveiligers, rails, enz. in een metalen behuizing. Vervolgens wordt een gas met goede isolerende en vlamboogdovende eigenschappen (meestal zwavelhexafluoride SF6) gebruikt als isolatie tussen de fasen en aarde. Deze kasten zijn geschikt voor hoogspannings- en hoogvermogensnetten en worden gebruikt voor stroomdistributie en -regeling.
9. Wanneer de stroomonderbreker normaal functioneert, bevindt deze zich in de gesloten stand (behalve in speciale toepassingen) en is het circuit verbonden. Bij automatische besturing of beveiligingsbesturing kan de stroomonderbreker, onder controle van de uitgebreide beveiligingsinrichting, het circuit onderbreken of sluiten. De stroomonderbreker kan niet alleen de normale belastingsstroom in- en uitschakelen, maar ook een kortsluitstroom gedurende een bepaalde tijd weerstaan ​​(enkele of zelfs tientallen keren de normale werkstroom), de kortsluitstroom onderbreken en defecte circuits en apparatuur uitschakelen. De belangrijkste functie van de stroomonderbreker is dan ook het onderbreken en sluiten van het circuit (inclusief het onderbreken en sluiten van de normale stroom en het onderbreken van de kortsluitstroom). Omdat er tijdens het onderbreken en sluiten van het circuit onvermijdelijk een vlamboog ontstaat tussen het bewegende contact en het statische contact van de stroomonderbreker, moeten er maatregelen worden genomen om de vlamboog zo snel mogelijk te doven om de contacten te beschermen, materiaalverlies te beperken en het circuit betrouwbaar te onderbreken. Een van de methoden is het gebruik van verschillende vlamboogdovende middelen om de dynamische en statische contacten van de stroomonderbreker te vullen. Afhankelijk van het gebruikte vlamboogdovende middel kunnen stroomonderbrekers worden onderverdeeld in: oliestroomonderbrekers (meer olie, minder olie), zwavelhexafluoride (SF6)-stroomonderbrekers, vacuümstroomonderbrekers, luchtstroomonderbrekers, enzovoort. De belangrijkste primaire apparatuur in hoog- en laagspanningsschakelinstallaties waarmee we in projecten vaak te maken krijgen, is de stroomonderbreker. Omdat de bewegende en statische contacten van de stroomonderbreker doorgaans zijn omhuld met een reservoir gevuld met vlamboogdovend middel, kan de open- en gesloten status van de stroomonderbreker niet direct worden afgelezen. Dit gebeurt meestal met behulp van hulpmiddelen van de stroomonderbreker (zoals open- en gesloten-positie-indicatoren, enz.).

10. Isolatiemes

Een scheidingsmes (of scheidingsschakelaar) kan een verbinding of onderbreking identificeren door de duidelijke breuk. Het wordt voornamelijk gebruikt om de hoogspanningsvoeding te isoleren om veilig onderhoud aan leidingen en apparatuur te garanderen. De stroom die kan worden onderbroken is zeer klein (meestal slechts enkele ampères). Omdat er geen speciaal vlamboogdovingsmechanisme is, kan het niet worden gebruikt om foutstroom en normale bedrijfsstroom te onderbreken, en het is niet toegestaan ​​om onderbrekingshandelingen uit te voeren terwijl er belasting op staat.

11. Zekering

Een zekering is een eenvoudig elektrisch apparaat voor de beveiliging van een circuit. Het principe is dat wanneer de stroom die door de zekering loopt een bepaalde waarde bereikt of overschrijdt gedurende een bepaalde tijd, de zekering smelt en het circuit onderbreekt. Het werkingsprincipe is eenvoudig, de zekering is gemakkelijk te installeren en wordt over het algemeen niet alleen gebruikt, maar voornamelijk in combinatie met andere elektrische apparaten. Belangrijkste werkingskenmerken: Ten eerste moet de stroom een ​​bepaalde waarde bereiken, die is vastgelegd voordat de zekering de fabriek verlaat en niet kan worden gewijzigd; ten tweede moet er een bepaalde tijd verstrijken nadat de stroom een ​​bepaalde waarde heeft bereikt, die ook door de fabrikant is vastgelegd en niet kan worden gewijzigd. Er zijn echter veel soorten zekeringen, waaronder vertraagde, snelle en ultrasnelle zekeringen; ten derde kan de zekering na gebruik niet meer worden hergebruikt en moet deze worden vervangen; of een zekering is doorgebrand, kan worden vastgesteld aan de hand van de indicator op de zekering of de aanwezigheid van smeltplekken; veelgebruikte zekeringen en zekeringbuizen vallen onder deze categorie elektrische apparaten.

12. Lastschakelaar
De lastschakelaar heeft een eenvoudig vlamboogdovingsmechanisme. Het vlamboogdovingsmedium is doorgaans lucht, waarmee bepaalde stromen en overstromen kunnen worden onderbroken, maar geen kortsluitstromen kunnen worden onderbroken en geen kortsluitingen kunnen worden verholpen. Daarom is het absoluut niet toegestaan ​​om een ​​lastschakelaar zomaar te gebruiken ter vervanging van een stroomonderbreker; als een lastschakelaar wordt gebruikt, moet deze in combinatie met de eerder genoemde hoogspanningszekering worden gebruikt (in feite worden zekeringen en lastschakelaars vaak in serie gebruikt voor eenvoudige overbelastingsbeveiliging, om de projectkosten te drukken). De lastschakelaar is vergelijkbaar met een scheidingsmes, met een duidelijke onderbrekingsopening, waardoor gemakkelijk te zien is of het circuit aan of uit staat.

13. Transformator

Simpel gezegd is een transformator een apparaat dat wisselende elektromagnetische velden gebruikt om verschillende spanningsniveaus om te zetten (eigenlijk de omzetting van elektrische energie), waarbij de spanning vóór en na de omzetting niet verandert in frequentie. Afhankelijk van het gebruik kunnen er verschillende soorten worden onderscheiden, zoals vermogenstransformatoren, gelijkrichttransformatoren, spanningsregelaars, scheidingstransformatoren, stroomtransformatoren (CT), spanningstransformatoren (PT), enzovoort. Wat we vaak tegenkomen op de bouwplaats is een vermogenstransformator.
Enkele belangrijke technische parameters met betrekking tot de transformator zijn: ① Nominaal vermogen: verwijst naar het nominale uitgangsvermogen van de transformator onder nominale bedrijfsomstandigheden (gelijk aan U×I, in kVA); ② Nominale spanning: nullastspanning, nominale aftakspanning, klemspanning; ③ Nullastverlies: het verlies van de transformator onder nullastomstandigheden (ook wel ijzerverlies genoemd); ④ Nullaststroom: de stroom die onder nullastomstandigheden door de primaire spoel vloeit; ⑤ Kortsluitverlies: het verlies veroorzaakt door de nominale stroom aan de primaire zijde en de secundaire kortsluiting (voornamelijk veroorzaakt door de spoelweerstand); ⑥ Het aftakpunt: om te voldoen aan de eisen van de elektriciteitsnetwerking, heeft de hoogspanningszijde van de meeste transformatoren aftakkingen. De spanningswaarden van deze aftakkingen worden uitgedrukt als een percentage van de nominale spanning, de zogenaamde aftakspanning. Een hoogspanningstransformator van 10 kV heeft bijvoorbeeld een aftakking van ±5%, wat betekent dat de transformator op drie spanningsniveaus kan werken: 10,5 kV (+5%), 10 kV (nominaal) en 9,5 kV (-5%). Over het algemeen hebben transformatoren met lastaftakkingen meer aftakkingen (tappunten), bijvoorbeeld 7 aftakkingen (±3 × 2,5%) en 9 aftakkingen (±4 × 2%). Omdat de synchrone schakeling van de tapwisselaar niet volledig gegarandeerd kan worden, kunnen transformatoren met lastaftakkingen over het algemeen niet parallel geschakeld worden. ⑦ Actieve belasting: de belasting die machine-energie of warmte-energie opwekt in het elektriciteitsnet. Zuiver resistieve belastingen verbruiken echter alleen actief vermogen, zoals elektrische verwarming, elektrische ovens, verlichting en andere elektrische belastingen. De belasting van asynchrone en synchrone motoren verbruikt zowel actief als reactief vermogen. Het deel dat machine-energie opwekt door arbeid is een actieve belasting. De actieve belasting wordt geleverd door het actieve vermogen van de generator. ⑧ Reactief vermogen: het deel van de elektrische belasting dat geen arbeid verricht. Reactief vermogen wordt alleen verbruikt in inductieve belastingen, zoals transformatoren, motoren, airconditioners, koelkasten, enz. De generator levert dus niet alleen actief vermogen, maar ook reactief vermogen. Wanneer het reactieve vermogen niet aan het net kan voldoen, daalt de spanning in het systeem. Om aan de behoeften van de gebruikers te voldoen, moet er een reactief vermogenscompensator in het onderstation worden geïnstalleerd om de balans van reactief vermogen te handhaven, zodat het spanningsniveau behouden blijft. ⑨ Ongevallenreserve: een van de componenten van de reservecapaciteit in het elektriciteitsnet. Omdat de elektriciteitsopwekkingsapparatuur tijdelijke of permanente storingen kan vertonen die de stroomvoorziening beïnvloeden, moet het systeem zijn uitgerust met een bepaald aantal noodstroombronnen om de veiligheid van de energievoorziening te garanderen. ⑩ Systeemontmanteling: Om te voorkomen dat het systeem uit balans raakt en de storing zich uitbreidt, wordt het elektriciteitsnet volledig opgesplitst in verschillende onafhankelijke systemen die niet langer synchroon werken. Sommige lokale systemen kunnen na het ontlasten te maken krijgen met stroomtekorten, frequentie- en spanningsdalingen. Daarom moet een deel van de belasting worden verwijderd om te voorkomen dat de stabiliteit van het gehele systeem wordt aangetast.