En els debats sobre la selecció d'aparells de mitja tensió, els dissenys extraïbles (tipus{0}}camió) solen dominar la conversa. Els enginyers i consultors els recomanen per defecte per a la majoria d'aplicacions de 35 kV, i el raonament és sòlid: la capacitat de desconnectar un disjuntor sense des-energitzar la barra colectora és un autèntic avantatge operatiu. Però aquest consens ha creat un punt cec.Aparells de commutació de tipus fix de CA- quan s'especifica correctament i es combina amb un moderninterruptor de circuit de buit- no és cap compromís. Per a un conjunt-ben definit d'aplicacions de distribució d'energia interior, és l'opció òptima d'enginyeria-.
Aquest article explica quan i per quèaparell de distribució de tipus fixsupera el seu homòleg extraïble, com l'interruptor de buit aborda l'única limitació citada amb més freqüència contra els dissenys fixos i què han d'avaluar els enginyers quan especifiquenaparell de distribució interiorper a un projecte de distribució d'energia de 35 kV.
1. El cas contra els aparells de commutació de tipus fix - i per què s'exagera
L'argument estàndard en contra dels aparells de commutació de tipus fix és senzill: com que l'interruptor automàtic està fixat permanentment al circuit primari, qualsevol treball de manteniment en l'interruptor requereix des-energització de tota la secció de barres. A diferència de l'aparell de commutació extraïble, no hi ha cap posició de "prova" o "aïllada". L'interruptor no es pot treure mentre el sistema està en funcionament.
Això és cert. Però la importància pràctica d'aquesta limitació depèn completament del context operatiu. En una subestació primària que serveix un procés industrial continu sense una ruta de subministrament redundant, les interrupcions no planificades o prolongades són realment costoses i el disseny extraïble guanya el seu preu. En un nombre important d'altres aplicacions, però, el panorama és diferent.
Penseu en un panell d'alimentació d'entrada en una subestació industrial de 35 kV on el transformador en si s'ha d'apagar per a qualsevol treball aigües amunt, independentment del tipus d'aparell de commutació. O un circuit de subministrament de seguretat que només funciona durant les interrupcions programades. O un panell de transformador de tensió que només es commuta un grapat de vegades a l'any. En aquests casos, l'exigència que la barra colectora estigui des-energitzada per al manteniment de l'interruptor no és un inconvenient operatiu important - perquè la barra colectora s'hauria d'apagar-per al treball relacionat de totes maneres. El mecanisme retirable afegeix cost i complexitat mecànica que no ofereix cap benefici en aquests escenaris.
Aparells de commutació de tipus fix de CAés l'especificació correcta quan la vostra realitat operativa coincideix amb les aplicacions descrites anteriorment. No és una drecera pressupostària - és una decisió d'enginyeria deliberada per fer coincidir la capacitat de l'equip amb el requisit operatiu real.
XGN17-40.5 aparell de commutació de CA de tipus fix interior 35kV tipus caixa metàl·lica tancada
2. Cinc escenaris on l'aparell de commutació interior de tipus fix és l'opció correcta
Escenari 1: panells d'alimentació d'entrada del transformador
L'interruptor d'un panell d'alimentació d'entrada protegeix el transformador d'un costat i la barra colectora de l'altre. Qualsevol manteniment al transformador, a les terminacions de cables o a l'equip de protecció-del costat del transformador requereix treure el transformador fora de servei - que també des-energitza el panell. El benefici principal del mecanisme extraïble (mantenir la barra de distribució activa durant el manteniment de l'interruptor) és irrellevant aquí perquè l'interrupció del transformador impulsa el programa de manteniment, no l'interruptor.Aparament de distribució de tipus fixés una pràctica estàndard per a aquesta aplicació a les subestacions de tot el món.
Escenari 2: Transformador de tensió i panells de mesura
Els panells dels transformadors de tensió canvien poques vegades i requereixen manteniment amb poca freqüència. La seva funció - que proporciona una mesura precisa de la tensió per a relés de protecció i mesura d'energia - no requereix la flexibilitat operativa d'un disseny extraïble. La construcció fixa, amb la seva disposició interna més senzilla i el nombre reduït de peces mòbils, proporciona una millor fiabilitat de mesura-a llarg termini eliminant la variació de la resistència de contacte del conjunt d'endoll extraïble.
Escenari 3: subestacions industrials d'un sol-font amb finestres de manteniment planificat
Moltes instal·lacions industrials funcionen amb un cicle de manteniment planificat - aturades anuals o semestrals durant les quals els sistemes elèctrics estan completament des-energitzats per a la seva inspecció. Per a aquestes instal·lacions, la capacitat de mantenir els interruptors sense una interrupció de la barra colectora no aporta cap valor incremental, perquè la filosofia de manteniment ja accepta i preveu parades completes. L'especificació d'aparells de commutació extraïbles per a aquestes aplicacions afegeix un cost de capital sense afegir beneficis operatius.
Escenari 4: espai-switches interiors restringits
Aparells d'interiorLes instal·lacions en edificis existents sovint s'enfronten a limitacions d'espai estrictes. Els panells d'aparellament de tipus fix són més baixos que els seus equivalents extraïbles - no requereixen la profunditat d'espai frontal necessària per a la trajecte de desplaçament-d'un camió extraïble. Quan la superfície de la sala de distribució està realment limitada i no es pot ampliar, la reducció de la superfície d'un disseny fix és un avantatge legítim d'enginyeria, no només una preferència estètica.
Escenari 5: pressupost-projectes restringits amb risc d'interrupció acceptable
En mercats on el cost del capital és la principal limitació - projectes d'electrificació rural, subestacions industrials secundàries, xarxes de distribució en zones sensibles al cost--aparell de commutació de tipus fix de CAproporciona el control complet, la protecció i la funcionalitat de vigilància d'un panell de commutació de mitjana tensió a un cost inicial més baix. El càlcul del cost total de propietat encara s'ha de fer amb honestedat, però per a aplicacions on la freqüència d'interrupció és baixa i el cost d'interrupció és manejable, el disseny fix sovint ofereix un millor valor durant la vida útil de l'actiu.
3. L'interruptor al buit: com aborda la limitació clau dels dissenys de tipus fix
El risc més citat dels aparells de commutació de tipus fix és el relacionat amb el manteniment-: si l'interruptor es degrada o falla, s'ha de des-energitzar tota la secció de barres per substituir-la. Aquest risc és real, però la seva magnitud depèn de la freqüència amb què l'interruptor de circuit requereix realment una intervenció - i aquí és oninterruptor de circuit de buitcanvia fonamentalment el càlcul.
Un moderninterruptor de circuit de buiten un armari de commutació de tipus fix funciona amb una filosofia de manteniment diferent dels interruptors automàtics d'oli i{0}}disjuntors d'aire que van fer que el manteniment de tipus-fix fos una preocupació operativa real de les generacions anteriors d'aparells de commutació.
Vida mecànica:L'interruptor de buit de l'XGN17-40,5 té una classificació per a 10.000 operacions mecàniques. Per a un panell que canvia dues vegades al dia - un cicle de treball agressiu per a la majoria d'aplicacions de 35 kV, això correspon a més de tretze anys de funcionament abans que el mecanisme mecànic arribi a la seva vida útil. Per als panells que canvien mensualment, la vida mecànica supera diverses dècades de servei normal.
Mitjà d'interrupció de l'arc:L'interruptor al buit apaga l'arc en un entorn-segellat i lliure de contaminació. A diferència dels trencadors d'explosió d'oli o d'aire-, no hi ha cap mitjà d'extinció d'arc-que es degradi o necessiti reposar. L'interruptor al buit és una unitat segellada; un cop instal·lat, no requereix manteniment intern durant la seva vida útil.
Recuperació dielèctrica:Els interruptors al buit recuperen la rigidesa dielèctrica molt ràpidament després de la interrupció de l'arc - més ràpidament que l'aire o el SF₆ a nivells de tensió mitjana. Això faaparells d'interruptor de buitespecialment bé-per a aplicacions que impliquen canvis freqüents, control de bancs de condensadors o tasques d'arrencada del motor on la capacitat de tancament ràpid és important operativament.
Monitorització del desgast de contacte:Els interruptors de circuit de buit moderns inclouen indicadors de desgast de contactes que permeten als enginyers de manteniment avaluar la vida restant del contacte sense obrir l'interruptor. Això vol dir que les decisions de manteniment es poden basar en l'estat real en lloc d'un programa fix -, reduint encara més la freqüència d'intervencions que requeririen una interrupció de la barra.
La combinació de la construcció de tipus fix amb la tecnologia d'interruptors al buit desacobla eficaçment la freqüència de manteniment de l'interruptor de l'impacte operatiu del disseny de tipus fix-. L'interruptor simplement no necessita intervenció prou sovint perquè l'argument del "tipus fix-requereix una interrupció per al manteniment" per tenir un pes important en la majoria d'aplicacions de distribució d'energia de 35 kV.
Interruptor de buit de tipus fix interior tensió mitjana 40,5 kV
4. Instal·lació a l'interior: el que ofereix el disseny de tipus fix per a entorns controlats
Aparells d'interiorfunciona en un entorn fonamentalment diferent dels equips a l'aire lliure. La sala de distribució ofereix protecció contra la pluja, la radiació solar directa, la contaminació del vent-i els cicles de temperatures extrems. Aquest entorn controlat és un actiu que el disseny de tipus fix està dissenyat per explotar.
El tipus de caixa XGN17-40.5aparell de commutació de tipus fix de CAestà dissenyat específicament per a la instal·lació en interiors en sistemes trifàsics de 35 kV (40,5 kV nominals) de CA 50 Hz. Les seves respostes clau de disseny a l'entorn interior inclouen les següents.
Estratègia d'aïllament:El XGN17-40.5 utilitza l'aire com a mitjà d'aïllament primari entre els conductors actius, amb una distància mínima de 300 mm entre les peces energètiques i entre les parts actives i la terra. En els nivells d'humitat i contaminació controlats d'una sala de distribució interior, l'aïllament de l'aire a aquest nivell d'autorització proporciona un rendiment dielèctric fiable a llarg termini sense la complexitat i les preocupacions ambientals associades amb l'aïllament de gas SF₆.
Nivell de protecció:La carcassa proporciona una protecció IP2X, adequada per a la instal·lació interior en una sala de distribució dedicada amb accés controlat. Per a entorns amb nivells més alts de contaminació per l'aire - plantes de ciment, instal·lacions mineres, llocs industrials costaners - s'ha de tenir en compte el segellat addicional d'armaris o el control climàtic de la sala de distribució. Si es requereix IP4X, el KYN61-40.5 extraïble és l'especificació adequada.
Cinc-enclavaments de prevenció:El XGN17-40.5 implementa el sistema complet d'enclavament mecànic de "cinc prevenció" requerit pels estàndards xinesos i IEC per als aparells de commutació de mitjana tensió per a interiors. Aquests enclavaments impedeixen: tancar l'interruptor en un circuit posat a terra; accionar el seccionador de terra mentre la barra de distribució està activa; obrir la porta de l'armari mentre l'interruptor està tancat; introduir o treure l'interruptor mentre està en estat tancat; i accedir al compartiment de la barra colectora sense posar prèviament a terra la barra colectora. En una sala de distribució interior on diversos operadors poden treballar simultàniament, aquests enclavaments mecànics obligatoris són una mesura principal de seguretat del personal.
Flexibilitat del circuit principal:El XGN17-40.5 admet més de 198 configuracions de programes de circuits principals, que inclouen alimentadors d'entrada, sortints, secció de barres, mesura, transformador de tensió, protector contra sobretensions i arranjaments de barres de bypass. Aquesta gamma de configuracions fa que un únic model d'armari sigui suficient per omplir tota una línia d'aparells de commutació de diferents tipus funcionals, simplificant l'adquisició, la conservació de recanvis i la formació en manteniment.
5. Equipament de distribució d'energia: com s'adapta el tipus fix a l'arquitectura de la xarxa de distribució
Aparament de distribució d'energiaa nivell de 35 kV normalment compleix una de les dues funcions d'una arquitectura de xarxa: alimentadors d'entrada i sortida de subestació primària (on es rep l'energia del sistema de transmissió i es distribueix a subestacions secundàries o grans càrregues industrials) o alimentadors d'entrada de subestació secundària (on es rep l'energia de la subestació primària i es redueix per a la distribució local).
En ambdues funcions, el disseny de tipus fix XGN17-40.5 és una especificació-ben establerta. La seva-barra colectora única i-barra-única amb-bypass coincideixen amb les arquitectures d'aparellament de distribució primària més habituals. Les seves opcions de corrent nominal - 1250A, 1600A i 2000A a la barra principal - cobreixen la gamma completa de capacitats d'alimentació de distribució de 35 kV que es troben en aplicacions industrials i de serveis públics. Les seves capacitats de ruptura de curt-circuits de 25 kA i 31,5 kA coincideixen amb els nivells de falla que es calculen normalment a les barres de 35 kV a les xarxes de distribució de densitat mitjana.
Peraparell de distribució d'energiaaplicacions en mercats on la xarxa de distribució funciona a 33 kV, 34,5 kV o 36 kV (tot dins de la classe de tensió IEC 36 kV que cobreix el 40,5 kV-classificat XGN17-40,5), l'armari és directament aplicable sense modificacions. Això és important per als projectes a Àfrica, Àsia del Sud i Orient Mitjà, on les tensions de xarxa en aquest rang són habituals i on l'adquisició d'equips compatibles amb IEC a aquests nivells de tensió és un requisit estàndard.
6. Taula de decisió de selecció: tipus fix o retirable per al vostre projecte?
Utilitzeu els criteris següents per determinar quina configuració és adequada per a cada tipus de panell del vostre projecte. Tingueu en compte que una especificació mixta - retirable per als panells d'entrada principals, tipus fix per a panells d'alimentació i mesura - és una pràctica estàndard en moltes-subestacions ben dissenyades i proporciona una optimització de costos racional sense comprometre la flexibilitat operativa on és important.
Trieu un aparell de commutació de CA de tipus fix quan:
- La funció del panell requereix una interrupció de la barra colectora per al treball relacionat, independentment del tipus d'interruptor (entrades del transformador, panells d'interconnexió)
- La instal·lació funciona amb una filosofia de manteniment d'aturada planificada
- La continuïtat operativa durant el manteniment del interruptor no és un requisit del projecte
- L'espai de la sala de distribució és restringit i la profunditat del panell s'ha de minimitzar
- El pressupost del projecte requereix una optimització del cost de capital i el risc d'interrupció és acceptable
Trieu un aparell de commutació extraïble quan:
- La barra colectora ha de romandre activa durant el manteniment o la substitució de l'interruptor
- El panell serveix una càrrega crítica i contínua sense camí de subministrament redundant
- La instal·lació requereix proves de relé de protecció en-servei mitjançant la posició de prova
- L'estàndard d'instal·lació o l'especificació d'utilitat obliga a la construcció retirable
Per a la majoria de subestacions de 35 kV:els panells d'alimentació d'entrada i els panells d'acoblament de barres són els candidats prioritaris per a l'especificació retirable; Els panells d'alimentació de sortida, els panells de transformadors de tensió, els panells de mesura i els panells de sobretensions són candidats forts per a l'especificació de tipus fix. Reviseu cada funció del panell individualment en lloc d'aplicar un sol tipus a tota la línia.
Recursos relacionats
- Per obtenir una comparació detallada de les configuracions de tipus extraïble i fixe a nivell de 35 kV, incloses les dades de posada en marxa d'un projecte real, vegeu:Aparells de commutació de camió i tipus fix - Guia de decisions per a compradors de projectes de 35 kV.
- Per a l'alternativa blindada totalment extraïble a la mateixa classe de tensió,vegeu la pàgina del producte KYN61-40.5.
- Per obtenir informació tècnica sobre l'estructura d'aparells blindats, els estàndards IEC i els paràmetres d'especificació, vegeu:Què és un equipament blindat? Normes IEC, estructura de compartiments i com especificar-la per a projectes de 35 kV.