Kluczowe elementy inteligentnego zewnętrznego wyłącznika próżniowego

Przegląd artykułu

Jakiś inteligentny zewnętrzny wyłącznik próżniowy to coś więcej niż mechaniczne urządzenie przełączające. Łączy w sobie pierwotny obwód przewodzący prąd, technologię przerywania próżni, izolację zewnętrzną, mechanizm operacyjny, urządzenia czujnikowe, funkcje zabezpieczające i sterujące oraz opcjonalne możliwości komunikacyjne.

Każdy komponent ma określoną rolę. Przerywacz próżniowy odpowiada za przerwanie prądu, układ izolacji utrzymuje izolację galwaniczną, napęd zapewnia energię otwierania i zamykania, a inteligentny sterownik przetwarza sygnały zabezpieczające i polecenia operacyjne.

Jednak nie każdy zewnętrzny VCB ma tę samą konfigurację. Przekładniki prądowe, urządzenia wykrywające napięcie, automatyczne ponowne zamykanie, zdalna komunikacja i funkcje automatyzacji linii zasilających są zwykle wybierane zgodnie z wymaganiami projektu.

Zrozumienie tych komponentów pomaga przedsiębiorstwom użyteczności publicznej, wykonawcom EPC, użytkownikom przemysłowym i zespołom zajmującym się projektami infrastrukturalnymi wybrać produkt pasujący do napięcia systemu, strategii ochrony, środowiska instalacji i potrzeb automatyzacji.

Podsumowanie artykułu

• Kategoria produktu: Inteligentny zewnętrzny wyłącznik próżniowy

• Główne systemy: obwód pierwotny, przerywacz próżniowy, izolacja, mechanizm operacyjny, wykrywanie, ochrona, sterowanie i komunikacja

• Podstawowe funkcje: Przełączanie prądu obciążenia, przerywanie prądu zwarciowego, ochrona linii zasilającej, sygnalizacja stanu i obsługa lokalna

• Opcjonalne inteligentne funkcje: automatyczne ponowne zamykanie, zdalne sterowanie, monitorowanie prądu i napięcia, rejestracja usterek i automatyzacja podajnika

• Zasada konfiguracji: Komponenty i funkcje należy dobierać zgodnie z parametrami systemu i wymaganiami projektu

• Wartość dla klienta: jaśniejszy wybór produktów, lepsza koordynacja zabezpieczeń, łatwiejsza integracja systemów i dokładniejsza oferta cenowa

1. Przerywacz próżni

Przerywacz próżniowy jest elementem przerywającym rdzeń wyłącznika próżniowego. Zawiera stałe i ruchome styki wewnątrz szczelnej komory próżniowej.

Kiedy wyłącznik otwiera się pod wpływem prądu, pomiędzy stykami tworzy się łuk. Ponieważ łuk gaśnie w środowisku próżniowym, wytrzymałość dielektryczna pomiędzy stykami może szybko powrócić do normy po przerwaniu prądu.

Przerywacz próżniowy odpowiada za:

• Przełączanie normalnego prądu roboczego

• Przerywający prąd zwarciowy

• Wspomaganie powtarzalnych operacji otwierania i zamykania

• Ograniczanie czasu trwania łuku

• Zapewnia główną funkcję przerywania prądu

Jego prąd znamionowy i zdolność wyłączania zwarciowego muszą odpowiadać wymaganiom elektrycznym projektu.

Sam przerywacz próżniowy nie determinuje całkowitej wydajności wyłącznika. Jego działanie zależy również od ruchu styków, prędkości otwierania, prędkości zamykania, połączenia mechanicznego i koordynacji zabezpieczeń.

2. Główny obwód przewodzący

Pierwotny obwód przewodzący przenosi prąd systemowy przez wyłącznik. Zwykle obejmuje zaciski, złącza przewodzące, styki, przewody wewnętrzne i ścieżkę prądową przerywacza próżniowego.

Niezawodny obwód pierwotny powinien zapewniać:

• Wystarczająca obciążalność prądowa

• Stabilny kontakt elektryczny

• Kontrolowany wzrost temperatury

• Niezawodne połączenie mechaniczne

• Odpowiednia krótkotrwała wytrzymałość

• Kompatybilność z przewodami wejściowymi i wyjściowymi

Słaby styk lub luźne połączenia mogą zwiększyć rezystancję styku i spowodować nieprawidłowy wzrost temperatury. Dlatego podłączenie zacisków, moment dokręcenia, stan styku i kompatybilność przewodów są ważne podczas produkcji, instalacji i uruchamiania.

3. System izolacji zewnętrznej

System izolacji oddziela części pod napięciem od uziemionych konstrukcji i utrzymuje wymaganą odległość elektryczną pomiędzy fazami.

Zewnętrzny wyłącznik próżniowy może wykorzystywać izolowane słupy, tuleje, zewnętrzne osłony, izolatory wsporcze i inne elementy izolacyjne, zgodnie ze swoją strukturą.

System izolacji musi uwzględniać:

• Napięcie znamionowe

• Napięcie wytrzymywane o częstotliwości sieciowej

• Napięcie wytrzymywane impulsem piorunowym

• Odstęp międzyfazowy

• Prześwit między fazą a ziemią

• Odległość pełzania

• Poziom zanieczyszczenia

• Wysokość

• Deszcz, wilgoć, kurz i wahania temperatury

Projekt izolacji zewnętrznej jest szczególnie ważny w środowiskach położonych na dużych wysokościach, zanieczyszczonych, przybrzeżnych, zimnych lub wilgotnych.

Wymaganą konfigurację izolacji należy określić zgodnie ze specyfikacją projektu, a nie wybierać wyłącznie na podstawie wyglądu produktu.

4. Mechanizm operacyjny

Mechanizm napędowy zapewnia energię potrzebną do otwierania i zamykania wyłącznika. Jego wydajność wpływa bezpośrednio na szybkość, spójność i niezawodność operacji przełączania.

W zależności od modelu i wymagań projektu, w wyłączniku można zastosować:

• Sprężynowy mechanizm działania

• Mechanizm silnikowy

• Mechanizm z magnesami trwałymi

• Ręczny system operacyjny

• Połączona obsługa lokalna i zdalna

Mechanizm napędowy musi zapewniać:

• Niezawodne otwieranie i zamykanie

• Prawidłowy skok mechaniczny

• Odpowiednia prędkość otwierania i zamykania

• Stabilne magazynowanie energii

• Dokładne wskazanie pozycji

• Niezawodne wykonywanie poleceń wyłączenia i zamknięcia

• Spójne działanie w trzech fazach

W przypadku inteligentnych zastosowań mechanizm operacyjny musi także współpracować ze sterownikiem, zasilaniem pomocniczym, obwodem wyłączającym, obwodem zamykającym i poleceniami zdalnego sterowania.

5. Przekładnia mechaniczna i połączenie

Mechaniczny układ przeniesienia napędu łączy mechanizm napędowy z ruchomymi stykami wyłącznika. Przekształca energię mechanizmu w wymagany ruch styku.

Typowe elementy przekładni mogą obejmować:

• Wały

• Korbowody

• Dźwignie

• Korby

• Sprężyny

• Namiar

• Blokady mechaniczne

• Struktury połączeń fazowych

System transmisji wpływa na:

• Odległość otwarcia styków

• Przekroczenie kontaktu

• Synchronizacja otwierania i zamykania

• Odporność mechaniczna

• Spójność działania

• Długotrwała trwałość mechaniczna

Nieprawidłowa regulacja może prowadzić do niepełnego zamknięcia, niewystarczającego docisku, nadmiernego oporu lub nierównej pracy fazowej.

Dlatego przed oddaniem kruszarki do użytku należy sprawdzić i wyregulować układ mechaniczny.

6. Przekładniki prądowe i czujniki prądu

Pomiar prądu jest niezbędny do ochrony i monitorowania. Inteligentne zewnętrzne wyłączniki VCB mogą być wyposażone we wbudowane lub zewnętrzne przekładniki prądowe lub czujniki prądu.

Ich funkcje mogą obejmować:

• Pomiar prądu fazowego

• Dostarczanie sygnałów dla zabezpieczenia nadprądowego

• Wykrywanie prądu zwarciowego

• Wspomaganie ochrony ziemnozwarciowej

• Dostarczanie sygnałów prądowych o zerowej sekwencji

• Dostarczanie danych do inteligentnego sterownika

• Wspomaganie monitorowania obciążenia i rejestrowania zdarzeń

Wymagana konfiguracja zależy od schematu ochrony.

Projekty mogą wymagać:

• Pomiar prądu trójfazowego

• Pomiar prądu dwufazowego

• Wykrywanie prądu o sekwencji zerowej

• Przekładniki prądowe klasy ochronnej

• Przekładniki prądowe klasy pomiarowej

• Oddzielne sygnały zabezpieczające i pomiarowe

Przekładnia CT, dokładność, obciążenie, klasa ochrony i pozycja instalacji powinny odpowiadać wymaganiom sterownika i systemu.

7. Przekładniki napięciowe i czujniki napięcia

Informacje o napięciu mogą być wymagane do pomiaru, zabezpieczenia, automatycznego ponownego załączenia, synchronizacji, zabezpieczenia kierunkowego i automatyzacji dystrybucji.

W zależności od projektu sygnały napięciowe mogą być dostarczane przez:

• Zewnętrzne przekładniki napięciowe

• Zintegrowane przekładniki napięciowe

• Czujniki napięcia

• Pojemnościowe urządzenia dzielące napięcie

• Stacyjne systemy pomiarowe

Wykrywanie napięcia może obsługiwać:

• Monitorowanie napięcia

• Wykrywanie utraty napięcia

• Weryfikacja na żywo

• Ponowne zamknięcie logiki

• Ochrona kierunkowa

• Obliczanie mocy i energii

• Automatyka podajnika

• Zdalne monitorowanie systemu

Nie każdy zewnętrzny VCB wymaga zintegrowanego PT. Właściwa metoda zależy od architektury systemu i wymagań projektu.

8. Inteligentny Kontroler Ochrony

Inteligentny sterownik przetwarza sygnały z przekładników prądowych, czujników napięcia, styków pomocniczych i innych urządzeń obiektowych. Następnie realizuje funkcje zabezpieczające, sterujące, ponownego zamykania, monitorowania i komunikacji zgodnie ze skonfigurowaną logiką.

Możliwe funkcje kontrolera obejmują:

• Fazowe zabezpieczenie nadprądowe

• Zabezpieczenie przed zwarciem

• Zabezpieczenie ziemnozwarciowe

• Zabezpieczenie przed sekwencją zerową

• Automatyczne ponowne zamknięcie

• Izolowanie błędów

• Sterowanie wyzwalaniem i zamykaniem

• Monitorowanie stanu

• Zarządzanie ustawieniami zabezpieczeń

• Nagranie zdarzenia

• Rejestracja usterek

• Obsługa lokalna i zdalna

Konfiguracja kontrolera powinna być zgodna z filozofią ochrony projektu.

Kontroler z większą liczbą funkcji nie jest automatycznie lepszym wyborem. Prawidłowe rozwiązanie to takie, które odpowiada wymaganiom systemu, strategii działania i architekturze komunikacji.

9. Obwody zasilania pomocniczego i wyłączania/zamykania

Inteligentne funkcje wymagają stabilnego zasilania pomocniczego. Można go zastosować do sterownika, mechanizmu silnikowego, cewki wyzwalającej, cewki zamykającej, modułu komunikacyjnego, grzejników i innych urządzeń pomocniczych.

Możliwe pomocnicze źródła zasilania obejmują:

• Zasilanie stacji prądem stałym

• Zasilanie sieciowe stacji

• Zewnętrzny transformator mocy

• Zasilanie przekładnika napięciowego

• Energia słoneczna z magazynowaniem energii w zastosowaniach zdalnych

• Bateria zapasowa, w zależności od projektu systemu

Obwody wyzwalające i zamykające muszą być zaprojektowane tak, aby zapewnić możliwość działania wyłącznika w wymaganych warunkach.

Ważne czynniki obejmują:

• Napięcie sterujące

• Zużycie energii

• Wartość znamionowa cewki wyzwalającej i zamykającej

• Możliwość tworzenia kopii zapasowych

• Monitorowanie niskiego napięcia

• Ochrona obwodu

• Okablowanie i układ zacisków

• Ochrona środowiska obudowy sterującej

10. Wskazanie stanu i styki pomocnicze

Operatorzy potrzebują jasnych informacji o stanie kruszarki. Urządzenia wskazujące stan zapewniają lokalne potwierdzenie, natomiast styki pomocnicze przekazują informacje do systemów zabezpieczeń, sterowania i monitorowania.

Typowe informacje o stanie obejmują:

• Rozłącznik otwarty

• Wyłącznik zamknięty

• Energia mechanizmu zmagazynowana

• Stan podróży

• Alarm kontrolera

• Tryb sterowania lokalnego lub zdalnego

• Stan blokady

• Stan zasilania pomocniczego

Wskaźniki mechaniczne pozostają ważne, ponieważ zapewniają bezpośrednie lokalne potwierdzenie, nawet gdy system komunikacji jest niedostępny.

Styki pomocnicze należy także odpowiednio dobrać do układu sterowania i sprawdzić podczas uruchomienia.

11. Moduł komunikacyjny i interfejs zdalnego sterowania

Funkcje komunikacyjne umożliwiają inteligentnemu zewnętrznemu VCB wymianę danych operacyjnych i poleceń sterujących z systemem automatyki dystrybucyjnej, platformą SCADA lub zdalnym centrum sterowania.

W zależności od projektu system komunikacji może obsługiwać:

• Zdalne otwieranie i zamykanie

• Informacje zwrotne o stanie

• Dane dotyczące prądu i napięcia

• Informacje o usterce

• Zapisy zdarzeń

• Zarządzanie ustawieniami zabezpieczeń

• Transmisja alarmu

• Synchronizacja czasu

• Koordynacja automatyzacji podajników

Wymagany interfejs komunikacyjny i protokół należy potwierdzić przed produkcją.

Klienci powinni wyjaśnić:

• Protokół komunikacyjny

• Komunikacja przewodowa lub bezprzewodowa

• Interfejs centrum sterowania

• Wymagania dotyczące punktów danych

• Wymagania dotyczące terminala zdalnego

• Wymagania cyberbezpieczeństwa

• Odpowiedzialność za integrację systemów

Możliwości komunikacyjne należy traktować jako część kompletnego systemu projektu, a nie tylko jako izolowaną cechę produktu.

12. Obudowa, rama i konstrukcja montażowa

Obudowa i konstrukcja wsporcza zapewniają ochronę mechaniczną i wsparcie montażowe wyłącznika.

W zależności od modelu produkt może zawierać:

• Główna obudowa operacyjna

• Inteligentna skrzynka sterownicza

• Ocynkowana rama nośna

• Podstawa montażowa

• Punkty podnoszenia

• Zaciski uziemiające

• Punkty wejścia kabla

• Drzwi konserwacyjne

• Urządzenia zapobiegające kondensacji

• Uszczelnienia środowiskowe

Konstrukcja powinna być kompatybilna z:

• Instalacja na słupie

• Montaż pola podstacji

• Montaż platformy zewnętrznej

• Istniejące fundamenty

• Układ przewodów przychodzących i wychodzących

• Przestrzeń konserwacyjna

• Lokalne wymagania wiatrowe i sejsmiczne, jeśli mają zastosowanie

Prawidłowy projekt montażu pomaga ograniczyć zmiany instalacji i poprawić wydajność dostawy na miejscu.

Jak komponenty współpracują ze sobą

Działanie inteligentnego zewnętrznego VCB można podsumować jako skoordynowany proces:

1. Przekładniki prądowe lub czujniki zbierają sygnały prądowe i napięciowe.

2. Inteligentny sterownik analizuje sygnały pod kątem ustawień zabezpieczeń.

3. Po wykryciu stanu awaryjnego sterownik wysyła polecenie wyłączenia.

4. Mechanizm napędowy napędza ruchomy styk.

5. Przerywacz próżniowy przerywa prąd zwarciowy.

6. Styki pomocnicze i wskaźniki informują o stanie wyłącznika.

7. Moduł komunikacyjny wysyła informacje o błędach i działaniu do układu sterowania.

8. Jeżeli skonfigurowano automatyczne ponowne załączenie, sterownik określa, czy i kiedy ponownie zamknąć wyłącznik.

Niezawodność całego systemu zależy od koordynacji wszystkich tych elementów – nie tylko przerywacza czy sterownika.

Które komponenty są opcjonalne?

Nie każdy projekt wymaga najwyższego poziomu automatyzacji. Opcjonalne komponenty i funkcje mogą obejmować:

• Zintegrowane przekładniki prądowe

• Zintegrowane lub zewnętrzne terminale PT

• CT o zerowej sekwencji

• Inteligentny kontroler ochrony

• Automatyczne ponowne zamknięcie

• Komunikacja zdalna

• Rejestracja usterek

• Monitorowanie napięcia

• Praca zmotoryzowana

• Zasilanie rezerwowe

• Ogrzewanie antykondensacyjne

• Dodatkowe funkcje blokujące

Na przykład:

• Zasilanie podstacji może wykorzystywać zewnętrzny wyłącznik VCB z zabezpieczeniem przekaźnikowym po stronie stacji.

• Podajnik napowietrzny może wymagać automatycznego ponownego zamknięcia i zdalnej komunikacji.

• Projekt przemysłowy może wymagać lokalnego sterowania, ale nie automatyzacji podajników.

• Projekt dotyczący energii odnawialnej może wymagać szczególnej koordynacji wykrywania napięcia i zabezpieczeń.

Prawidłowa konfiguracja pozwala uniknąć zarówno niewystarczającej funkcjonalności, jak i niepotrzebnych kosztów.

Inteligentne rozwiązania VCB do zastosowań zewnętrznych DGG Power

DGG Power dostarcza zewnętrzne wyłączniki próżniowe średniego i wysokiego napięcia do podstacji, linii napowietrznych, przemysłowych systemów dystrybucyjnych, przyłączy do sieci energii odnawialnej, zasilania kolei i projektów infrastrukturalnych.

Zgodnie z wymogami projektu DGG Power może wspierać klientów w zakresie:

• Wybór modelu zewnętrznego VCB

• Potwierdzenie podstawowych parametrów elektrycznych

• Konfiguracja CT i PT

• Inteligentny dobór sterownika

• Koordynacja funkcji zabezpieczeniowych

• Konfiguracja automatycznego ponownego zamykania

• Koordynacja interfejsu komunikacyjnego

• Wsparcie konstrukcji instalacyjnej

• Rysunki techniczne i dokumentacja

• Inspekcja fabryczna i testowanie

• Współpraca przy montażu i uruchomieniu

• Koordynacja z rozłącznikami, ogranicznikami przepięć, przekładnikami i wyłącznikami bezpiecznikowymi

Celem nie jest dodanie wszystkich możliwych funkcji, ale skonfigurowanie praktycznego rozwiązania, które pasuje do rzeczywistego systemu zasilania.

Często zadawane pytania: Inteligentne komponenty VCB do zastosowań zewnętrznych

Jaki jest najważniejszy element wyłącznika próżniowego?

Przerywacz próżniowy jest głównym elementem przerywającym prąd, ale ogólna niezawodność wyłącznika zależy również od mechanizmu operacyjnego, systemu izolacji, obwodu przewodzącego, połączenia mechanicznego i sterownika zabezpieczającego.

Czy każdy inteligentny zewnętrzny VCB zawiera CT i PT?

Nie. Konfiguracje CT i PT zależą od wymagań projektu w zakresie ochrony, pomiarów, monitorowania i automatyzacji. Mogą być wbudowane, instalowane zewnętrznie lub zasilane z istniejącego systemu zasilania.

Co sprawia, że ​​zewnętrzny VCB jest inteligentny?

Staje się inteligentny, gdy urządzenia czujnikowe, sterownik zabezpieczeń, obwody operacyjne, informacje zwrotne o stanie i opcjonalne funkcje komunikacyjne zostaną zintegrowane w celu wspierania monitorowania, ochrony, sterowania i automatyzacji.

Czy automatyczne ponowne zamknięcie jest funkcją standardową?

Nie zawsze. Automatyczne ponowne załączenie wymaga odpowiedniego sterownika, konfiguracji czujników, mechanizmu operacyjnego, zasilania pomocniczego i logiki zabezpieczającej. Należy to określić zgodnie z projektem.

Dlaczego podobne zewnętrzne VCB mają różne ceny?

Różnice mogą wynikać z parametrów elektrycznych, wydajności komory próżniowej, poziomu izolacji, konfiguracji przekładnika prądowego/PT, funkcji sterownika, protokołu komunikacyjnego, mechanizmu operacyjnego, ochrony obudowy, dokumentacji i wymagań testowych.

Czy DGG Power może dostosować konfigurację komponentów?

DGG Power może zapewnić wsparcie w zakresie konfiguracji opartej na projekcie zgodnie z napięciem systemu, prądem znamionowym, poziomem zwarcia, wymaganiami ochronnymi, metodą instalacji, warunkami środowiskowymi i potrzebami komunikacyjnymi.

Wniosek

Inteligentny zewnętrzny wyłącznik próżniowy to skoordynowany system składający się z przerywacza próżniowego, pierwotnego obwodu przewodzącego, izolacji zewnętrznej, mechanizmu operacyjnego, połączeń mechanicznych, urządzeń czujnikowych, sterownika zabezpieczającego, zasilania pomocniczego, sygnalizacji stanu, systemu komunikacji i konstrukcji montażowej.

Zrozumienie funkcji każdego komponentu pomaga klientom uniknąć wybierania sprzętu wyłącznie na podstawie wyglądu produktu lub nazwy modelu. Prawidłowa konfiguracja powinna odpowiadać parametrom elektrycznym, strategii ochrony, poziomowi automatyzacji, warunkom w miejscu instalacji i długoterminowym wymaganiom operacyjnym projektu.

Szukasz inteligentnego zewnętrznego wyłącznika próżniowego do podstacji, linii napowietrznej, systemu przemysłowego lub projektu automatyzacji dystrybucji? Skontaktuj się z DGG Power w sprawie parametrów systemu, wymagań ochronnych, konfiguracji przekładnika prądowego/PT, potrzeb komunikacyjnych i warunków instalacji. Nasz zespół techniczny pomoże Ci skonfigurować odpowiednie rozwiązanie.