Älykkään ulkoilman tyhjiökatkaisijan tärkeimmät osat

Artikkelin yleiskatsaus

An älykäs ulkotyhjiökatkaisija on enemmän kuin mekaaninen kytkinlaite. Siinä yhdistyvät ensiövirtaa kuljettava piiri, tyhjökeskeytystekniikka, ulkoeristys, käyttömekanismi, anturilaitteet, suoja- ja ohjaustoiminnot sekä valinnaiset tietoliikenneominaisuudet.

Jokaisella komponentilla on erityinen rooli. Tyhjiökatkaisija vastaa virran katkaisemisesta, eristysjärjestelmä ylläpitää sähköeristystä, käyttömekanismi tarjoaa avaus- ja sulkemisenergiaa ja älykäs ohjain käsittelee suojasignaaleja ja käyttökäskyjä.

Kaikilla ulkona olevilla VCB:illä ei kuitenkaan ole samaa kokoonpanoa. Virtamuuntajat, jännitteen mittauslaitteet, automaattinen jälleenkytkentä, etäviestintä ja syöttöautomaatiotoiminnot valitaan normaalisti projektin vaatimusten mukaan.

Näiden komponenttien ymmärtäminen auttaa laitoksia, EPC-urakoitsijoita, teollisuuskäyttäjiä ja infrastruktuuriprojektiryhmiä valitsemaan tuotteen, joka vastaa järjestelmän jännitettä, suojausstrategiaa, asennusympäristöä ja automaatiotarpeita.

Artikkelin yhteenveto

• Tuoteluokka: Älykäs ulkoilman tyhjiökatkaisin

• Pääjärjestelmät: Ensisijainen piiri, tyhjökatkaisin, eristys, käyttömekanismi, tunnistus, suojaus, ohjaus ja viestintä

• Perustoiminnot: kuormitusvirran kytkentä, vikavirran katkaisu, syöttölaitteen suojaus, tilanilmaisin ja paikallinen käyttö

• Valinnaiset älykkäät toiminnot: automaattinen uudelleensulkeminen, kaukosäädin, virran ja jännitteen valvonta, vian tallennus ja syöttöautomaatio

• Konfigurointiperiaate: Komponentit ja toiminnot tulee valita järjestelmäparametrien ja projektin vaatimusten mukaan

• Asiakkaan arvo: Selkeämpi tuotevalikoima, parempi suojauksen koordinointi, helpompi järjestelmäintegraatio ja tarkempi tarjous

1. Vacuum Interrupter

Tyhjiökatkaisin on tyhjökatkaisijan ydinkatkaisijakomponentti. Se sisältää kiinteät ja liikkuvat koskettimet suljetun tyhjökammion sisällä.

Kun katkaisija avautuu virran alaisena, syntyy kaari koskettimien väliin. Koska valokaari sammuu tyhjiöympäristössä, koskettimien välinen dielektrinen lujuus voi palautua nopeasti virrankatkoksen jälkeen.

Tyhjiökatkaisija vastaa:

• Normaalin käyttövirran kytkentä

• Katkaiseva vikavirta

• Tukee toistuvia avaus- ja sulkemistoimintoja

• Valokaarin kestorajoitus

• Tarjoaa päävirrankatkostoiminnon

Sen nimellisvirran ja oikosulkukatkaisukyvyn on vastattava projektin sähkövaatimuksia.

Tyhjiökatkaisin ei yksin määritä katkaisijan täydellistä suorituskykyä. Sen toiminta riippuu myös koskettimen liikkeestä, avautumisnopeudesta, sulkemisnopeudesta, mekaanisesta vivustosta ja suojakoordinaatiosta.

2. Ensisijainen johtava piiri

Ensisijainen johtava piiri kuljettaa järjestelmän virran katkaisijan läpi. Se sisältää tavallisesti liittimet, johtavat liittimet, koskettimet, sisäiset johtimet ja tyhjökatkaisijan virtapolun.

Luotettavan ensiöpiirin tulisi tarjota:

• Riittävä virransiirtokapasiteetti

• Vakaa sähkökontakti

• Hallittu lämpötilan nousu

• Luotettava mekaaninen liitäntä

• Sopiva lyhytkestoinen kestokyky

• Yhteensopivuus saapuvien ja lähtevien johtimien kanssa

Huono kosketus tai löysät liitännät voivat lisätä kosketusvastusta ja aiheuttaa epänormaalia lämpötilan nousua. Siksi liitinliitäntä, kiinnitysmomentti, koskettimien kunto ja johtimien yhteensopivuus ovat tärkeitä valmistuksen, asennuksen ja käyttöönoton aikana.

3. Ulkoilmaeristysjärjestelmä

Eristysjärjestelmä erottaa jännitteiset osat maadoitetuista rakenteista ja ylläpitää vaadittua sähköistä etäisyyttä vaiheiden välillä.

Ulkoilmakatkaisijassa voidaan käyttää eristettyjä pylväitä, holkkeja, ulkokatoksia, tukieristimiä ja muita eristyskomponentteja rakenteensa mukaan.

Eristysjärjestelmässä on otettava huomioon:

• Nimellisjännite

• Tehotaajuuskestojännite

• Salamaimpulssin kestojännite

• Vaiheen välinen puhdistuma

• Vaihe-maavara

• Ryömintäetäisyys

• Saasteen taso

• Korkeus

• Sade, kosteus, pöly ja lämpötilan vaihtelut

Ulkoinen eristyssuunnittelu on erityisen tärkeää korkeissa, saastuneissa, rannikko-, kylmissä tai kosteissa ympäristöissä.

Vaadittava eristyskokoonpano tulee määrittää projektin spesifikaatioiden mukaan, eikä vain tuotteen ulkonäön perusteella.

4. Toimintamekanismi

Toimintamekanismi tuottaa katkaisijan avaamiseen ja sulkemiseen tarvittavan energian. Sen suorituskyky vaikuttaa suoraan kytkentätoiminnan nopeuteen, johdonmukaisuuteen ja luotettavuuteen.

Mallista ja projektin vaatimuksista riippuen katkaisija voi käyttää:

• Jousen toimintamekanismi

• Moottoroitu mekanismi

• Kestomagneettimekanismi

• Manuaalinen käyttöjärjestelmä

• Yhdistetty paikallis- ja etäkäyttö

Toimintamekanismin on varmistettava:

• Luotettava avaaminen ja sulkeminen

• Oikea mekaaninen liike

• Sopiva avautumis- ja sulkemisnopeus

• Vakaa energian varastointi

• Tarkka asennon osoitus

• Luotettava laukaisu ja sulkemiskomennon suoritus

• Yhdenmukainen toiminta kolmessa vaiheessa

Älykkäissä sovelluksissa käyttömekanismin on myös koordinoitava ohjaimen, apuvirtalähteen, laukaisupiirin, sulkemispiirin ja kaukokäyttökomentojen kanssa.

5. Mekaaninen voimansiirto ja vivusto

Mekaaninen voimansiirtojärjestelmä yhdistää käyttömekanismin katkaisijan liikkuviin koskettimiin. Se muuntaa mekanismin energian tarvittavaksi kosketusliikkeeksi.

Tyypillisiä voimansiirtokomponentteja voivat olla:

• Akselit

• Kiertokangot

• Vivut

• Kammet

• Jouset

• Laakerit

• Mekaaniset lukitukset

• Vaihekytkentärakenteet

Siirtojärjestelmä vaikuttaa:

• Kontaktin avautumisetäisyys

• Ota yhteyttä ylimatkaan

• Synkronoinnin avaaminen ja sulkeminen

• Mekaaninen vastus

• Toiminnan johdonmukaisuus

• Pitkäaikainen mekaaninen kestävyys

Väärä säätö voi johtaa epätäydelliseen sulkeutumiseen, riittämättömään kosketuspaineeseen, liialliseen vastukseen tai epäjohdonmukaiseen vaihetoimintaan.

Mekaaninen järjestelmä on siksi tarkastettava ja säädettävä ennen katkaisijan käyttöönottoa.

6. Virtamuuntajat ja virtaanturit

Virran mittaus on välttämätöntä suojauksen ja valvonnan kannalta. Älykkäät ulkona toimivat VCB:t voidaan varustaa sisäänrakennetuilla tai ulkoisilla virtamuuntajilla tai virta-antureilla.

Niiden tehtäviin voi kuulua:

• Vaihevirran mittaus

• Tarjoaa signaaleja ylivirtasuojausta varten

• Oikosulkuvirran havaitseminen

• Tukeva maasulkusuojaus

• Tarjoaa nollasekvenssin virtasignaaleja

• Tietojen toimittaminen älykkäälle ohjaimelle

• Tukee kuormituksen seurantaa ja tapahtumien tallennusta

Tarvittava kokoonpano riippuu suojausjärjestelmästä.

Projektit voivat vaatia:

• Kolmivaiheinen virranmittaus

• Kaksivaiheinen virranmittaus

• Nollasekvenssin virran tunnistus

• Suojausluokan CT:t

• Mittausluokan TT:t

• Erilliset suoja- ja mittaussignaalit

CT-suhteen, tarkkuuden, kuormituksen, suojausluokan ja asennusasennon tulee vastata ohjaimen ja järjestelmän vaatimuksia.

7. Jännitemuuntajat ja jänniteanturit

Jännitetietoja voidaan tarvita mittaukseen, suojaukseen, automaattiseen uudelleensulkemiseen, synkronointiin, suuntasuojaukseen ja jakeluautomaatioon.

Projektista riippuen jännitesignaalit voivat tarjota:

• Ulkoiset jännitemuuntajat

• Integroidut jännitemuuntajat

• Jännitteen anturit

• Kapasitiiviset jännitteenjakolaitteet

• Asemapuolen mittausjärjestelmät

Jännitteen tunnistus voi tukea:

• Jännitteen valvonta

• Jännitehäviön tunnistus

• Live-line vahvistus

• Uudelleen sulkeva logiikka

• Suunnattu suojaus

• Tehon ja energian laskenta

• Syöttöautomaatio

• Järjestelmän etävalvonta

Jokainen ulkona toimiva VCB ei vaadi integroitua PT:tä. Oikea menetelmä riippuu järjestelmäarkkitehtuurista ja projektin vaatimuksista.

8. Älykäs suojausohjain

Älykäs ohjain käsittelee signaaleja virtamuuntajista, jänniteantureista, apukoskettimista ja muista kenttälaitteista. Sen jälkeen se suorittaa suojaus-, ohjaus-, uudelleensulkemis-, valvonta- ja viestintätoiminnot konfiguroidun logiikan mukaisesti.

Ohjaimen mahdollisia toimintoja ovat:

• Vaiheen ylivirtasuoja

• Oikosulkusuojaus

• Maasulkusuojaus

• Nollasekvenssisuojaus

• Automaattinen uudelleen sulkeminen

• Virheen rajaaminen

• Matka ja tarkka ohjaus

• Tilan seuranta

• Suojausasetusten hallinta

• Tapahtuman tallennus

• Vian tallennus

• Paikallinen ja etäkäyttö

Ohjaimen kokoonpanon tulee vastata projektin suojausfilosofiaa.

Ohjain, jossa on enemmän toimintoja, ei ole automaattisesti parempi valinta. Oikea ratkaisu on se, joka vastaa järjestelmävaatimuksia, toimintastrategiaa ja viestintäarkkitehtuuria.

9. Apuvirta ja laukaisu-/sulkemispiirit

Älykkäät toiminnot vaativat vakaan lisävirtalähteen. Sitä voidaan käyttää säätimessä, moottorimekanismissa, laukaisukelassa, sulkukelassa, tietoliikennemoduulissa, lämmittimissä ja muissa apulaitteissa.

Mahdollisia lisävirtalähteitä ovat:

• Aseman tasavirta

• Aseman vaihtovirta

• Ulkoinen tehomuuntaja

• Jännitemuuntajan syöttö

• Aurinkovoima energian varastoinnin kanssa etäsovelluksissa

• Vara-akku, riippuen järjestelmän suunnittelusta

Laukaisu- ja sulkemispiirit on suunniteltava siten, että katkaisija voi toimia vaadituissa olosuhteissa.

Tärkeitä tekijöitä ovat:

• Ohjausjännite

• Virrankulutus

• Laukaisu- ja sulkukelan luokitus

• Varakäyttökyky

• Pienjännitevalvonta

• Piirin suojaus

• Johdotus ja liitinjärjestely

• Ohjauskotelon ympäristönsuojelu

10. Tilanäyttö ja apukoskettimet

Käyttäjät tarvitsevat selkeää tietoa katkaisijan tilasta. Tilanäyttölaitteet tarjoavat paikallisen vahvistuksen, kun taas apukoskettimet välittävät tietoa suojaus-, ohjaus- ja valvontajärjestelmiin.

Yleisiä tilatietoja ovat:

• Katkaisija auki

• Katkaisija kiinni

• Mekanismiin varastoitunut energia

• Matkan tila

• Ohjaimen hälytys

• Paikallis- tai kaukosäädintila

• Lukitustila

• Apuvoiman kunto

Mekaaniset ilmaisimet ovat edelleen tärkeitä, koska ne tarjoavat suoran paikallisen vahvistuksen myös silloin, kun viestintäjärjestelmä ei ole käytettävissä.

Apukoskettimet on myös sovitettava oikein ohjausjärjestelmään ja tarkastettava käyttöönoton yhteydessä.

11. Viestintämoduuli ja kauko-ohjainliitäntä

Viestintätoimintojen avulla älykäs ulkona toimiva VCB voi vaihtaa käyttötietoja ja ohjauskäskyjä jakeluautomaatiojärjestelmän, SCADA-alustan tai kauko-ohjauskeskuksen kanssa.

Projektista riippuen viestintäjärjestelmä voi tukea:

• Kauko avaus ja sulkeminen

• Tilapalaute

• Virta- ja jännitetiedot

• Vikatiedot

• Tapahtuman kirjaaminen

• Suojausasetusten hallinta

• Hälytyksen lähetys

• Ajan synkronointi

• Syöttöautomaation koordinointi

Tarvittava tietoliikenneliitäntä ja protokolla tulee vahvistaa ennen tuotantoa.

Asiakkaiden tulee selventää:

• Viestintäprotokolla

• Langallinen tai langaton viestintä

• Ohjauskeskuksen käyttöliittymä

• Datapisteen vaatimukset

• Etäpäätteen vaatimukset

• Kyberturvallisuusvaatimukset

• Vastuu järjestelmäintegraatiosta

Viestintäkykyä tulee käsitellä osana koko projektijärjestelmää, ei vain yksittäisenä tuotteen ominaisuutena.

12. Kotelo, runko ja asennusrakenne

Kotelo ja tukirakenne antavat mekaanisen suojan ja asennustuen katkaisijalle.

Mallista riippuen tuote voi sisältää:

• Pääkäyttöinen kotelo

• Älykäs ohjauslaatikko

• Galvanoitu tukikehys

• Asennusalusta

• Nostopisteet

• Maadoitusliittimet

• Kaapelin sisääntulokohdat

• Huolto-ovet

• Kondensaatiota estävät laitteet

• Ympäristötiivisteet

Rakenteen tulee olla yhteensopiva:

• Pylväsasennus

• Sähköasemapaikan asennus

• Ulkotason asennus

• Olemassa olevat säätiöt

• Saapuvien ja lähtevien johtimien järjestely

• Huoltotila

• Paikalliset tuuli- ja seismiset vaatimukset soveltuvin osin

Oikea asennusrakenne auttaa vähentämään asennusmuutoksia ja parantamaan toimituksen tehokkuutta paikan päällä.

Kuinka komponentit toimivat yhdessä

Älykkään ulkona toimivan VCB:n toiminta voidaan tiivistää koordinoiduksi prosessiksi:

1. CT:t tai anturit keräävät virta- ja jännitesignaaleja.

2. Älykäs ohjain analysoi signaalit suojausasetusten mukaisesti.

3. Kun vikatila havaitaan, säädin lähettää laukaisukäskyn.

4. Käyttömekanismi ohjaa liikkuvaa kosketinta.

5. Tyhjiökatkaisin katkaisee vikavirran.

6. Apukoskettimet ja merkkivalot ilmoittavat katkaisijan tilan.

7. Tietoliikennemoduuli lähettää vika- ja toimintatiedot ohjausjärjestelmään.

8. Jos automaattinen uudelleensulkeminen on konfiguroitu, ohjain määrittää, suljetaanko katkaisija uudelleen ja milloin se on suljettava.

Koko järjestelmän luotettavuus riippuu kaikkien näiden komponenttien – ei vain katkaisijan tai ohjaimen – koordinoinnista.

Mitkä komponentit ovat valinnaisia?

Kaikki projektit eivät vaadi korkeinta automaatiotasoa. Valinnaisia ​​komponentteja ja toimintoja voivat olla:

• Integroidut CT:t

• Integroidut tai ulkoiset PT:t

• Nollasekvenssin CT

• Älykäs suojausohjain

• Automaattinen uudelleen sulkeminen

• Etäviestintä

• Vian tallennus

• Jännitteen valvonta

• Moottoroitu toiminta

• Varavirtalähde

• Kondensaatiota estävä lämmitys

• Lisälukitustoiminnot

Esimerkiksi:

• Ala-aseman syöttölaite voi käyttää ulkona olevaa VCB:tä asemapuolen relesuojauksella.

• Yläsyöttölaite voi vaatia automaattisen uudelleensulkemisen ja etäyhteyden.

• Teollisuusprojekti saattaa vaatia paikallista ohjausta, mutta ei syöttöautomaatiota.

• Uusiutuvan energian hanke saattaa vaatia erityistä jännitteen tunnistamista ja suojakoordinointia.

Oikealla konfiguroinnilla vältetään sekä riittämättömät toiminnot että tarpeettomat kustannukset.

DGG Power Intelligent Outdoor VCB -ratkaisut

DGG Power tarjoaa keski- ja suurjännitteisiä ulkotyhjiökatkaisijoita sähköasemille, ilmajohtoihin, teollisuuden jakelujärjestelmiin, uusiutuvan energian verkkoon, rautateiden sähkönsyöttöön ja infrastruktuuriprojekteihin.

Projektivaatimusten mukaan DGG Power voi tukea asiakkaita:

• Ulkokäyttöön tarkoitettujen VCB-mallien valinta

• Ensisijaisten sähköisten parametrien vahvistus

• CT- ja PT-kokoonpano

• Älykäs ohjaimen valinta

• Suojaus-toimintojen koordinointi

• Automaattinen uudelleen sulkeminen

• Viestintä-rajapinnan koordinointi

• Asennusrakenteen tuki

• Tekniset piirustukset ja dokumentaatio

• Tehdastarkastus ja testaus

• Asennus- ja käyttöönottoyhteistyö

• Koordinointi katkaisijoiden, ylijännitesuojainten, instrumenttimuuntajien ja sulakkeiden katkaisijoiden kanssa

Tavoitteena ei ole lisätä kaikkia mahdollisia toimintoja, vaan konfiguroida käytännöllinen ratkaisu, joka sopii todelliseen sähköjärjestelmään.

UKK: Älykkäät ulkokäyttöön tarkoitetut VCB-komponentit

Mikä on tyhjökatkaisijan tärkein komponentti?

Tyhjiökatkaisin on ydinvirran katkaisukomponentti, mutta katkaisijan yleinen luotettavuus riippuu myös toimintamekanismista, eristysjärjestelmästä, johtavasta piiristä, mekaanisesta kytkennästä ja suojaohjaimesta.

Sisältääkö jokainen älykäs ulkokäyttöön tarkoitettu VCB CT ja PT?

Ei. CT- ja PT-kokoonpanot riippuvat projektin suojaus-, mittaus-, valvonta- ja automaatiovaatimuksista. Ne voivat olla sisäänrakennettuja, ulkoisesti asennettuja tai ne voidaan toimittaa olemassa olevasta sähköjärjestelmästä.

Mikä tekee ulkokäyttöisestä VCB:stä älykkään?

Siitä tulee älykäs, kun tunnistuslaitteet, suojausohjain, käyttöpiirit, tilapalaute ja valinnaiset viestintätoiminnot integroidaan tukemaan valvontaa, suojausta, ohjausta ja automaatiota.

Onko automaattinen uudelleensulkeminen vakiotoiminto?

Ei aina. Automaattinen uudelleensulkeminen vaatii sopivan säätimen, anturikokoonpanon, toimintamekanismin, apuvirran ja suojalogiikan. Se tulee määritellä projektin mukaan.

Miksi samanlaisilla ulkokäyttöisillä VCB:illä on erilaiset hinnat?

Erot voivat johtua sähköisistä arvoista, tyhjökatkaisijakapasiteetista, eristystasosta, CT/PT-kokoonpanosta, ohjaimen toiminnoista, tiedonsiirtoprotokollasta, toimintamekanismista, kotelon suojauksesta, dokumentaatiosta ja testausvaatimuksista.

Voiko DGG Power mukauttaa komponenttikokoonpanoa?

DGG Power voi tarjota projektikohtaista konfigurointitukea järjestelmän jännitteen, nimellisvirran, vikatason, suojausvaatimusten, asennustavan, ympäristöolosuhteiden ja viestintätarpeiden mukaan.

Johtopäätös

Älykäs ulkotyhjiökatkaisija on koordinoitu järjestelmä, joka koostuu alipainekatkaisijasta, ensisijaisesta johtavasta piiristä, ulkoeristyksestä, käyttömekanismista, mekaanisesta kytkennästä, anturilaitteista, suojausohjaimesta, aputehosta, tilanilmaisimesta, tietoliikennejärjestelmästä ja asennusrakenteesta.

Kunkin komponentin toiminnan ymmärtäminen auttaa asiakkaita välttämään laitteiden valitsemista vain tuotteen ulkonäön tai mallinimen perusteella. Oikean kokoonpanon tulee vastata projektin sähköparametreja, suojausstrategiaa, automaatiotasoa, työpaikan olosuhteita ja pitkän aikavälin käyttövaatimuksia.

Etsitkö älykästä ulkoilmakatkaisijaa sähköasemaan, yläsyöttölaitteeseen, teollisuusjärjestelmään tai jakeluautomaatioprojektiin? Ota yhteyttä DGG Poweriin ja kerro järjestelmäparametreistasi, suojausvaatimuksistasi, CT/PT-kokoonpanostasi, viestintätarpeistasi ja asennusolosuhteistasi. Tekninen tiimimme auttaa sinua löytämään sopivan ratkaisun.