Was istHochspannungsschaltanlage?

I. Kerndefinition (Kurzfassung)

Hochspannungsschaltanlage: Ein metallgekapselter, gepanzerter kompletter Satz Stromverteilungsschaltanlagen mit einer Nennspannung von 3,6 kV～40,5 kV, mit integrierten Leistungsschaltern, Trennschaltern, Erdungsschaltern, Transformatoren, Schutz- und Sekundärsteuerkomponenten. Es handelt sich um die zentrale primäre Komplettausrüstung in Mittel- und Hochspannungs-Stromverteilungssystemen.

Kernfunktionen: Wird in Stromversorgungssystemen für den Stromempfang, die Stromverteilung, die Schaltsteuerung, den Kurzschluss- und Überlastschutz, die elektrische Isolierung, die Sicherheitsverriegelung und die Betriebsüberwachung verwendet und ist vielseitig einsetzbar für verschiedene Szenarien der Mittel- und Hochspannungsstromverteilung.

Kernfunktionen: 1. Vollständig metallgekapselt mit unabhängiger Isolierung mehrerer Fächer, lichtbogensicher und stromschlagsicher; 2. Ausgestattet mit standardmäßiger mechanischer und elektrischer Fünf-Präventions-Verriegelung, um Fehlbedienungen zu verhindern; 3. Verwendung des Vakuum-Leistungsschalters als zentrale Schalt- und Schutzkomponente; 4. Einhaltung der Hochspannungsschaltanlagennormen GB 3906 und IEC 62271.

II. Anwendungsbereich und Implementierungsstandards

Gängige Spannungsebenen: 10 kV (12 kV), 35 kV (40,5 kV). Es ist eine unverzichtbare Ausrüstung für Industrie- und Bergbauunternehmen, Umspannwerke, Photovoltaik-Energiespeicher, Fabrikstromverteilung und die Unterstützung von kastenförmigen Umspannwerken.

Implementierungsstandards: GB 3906, IEC 62271, ANSI/IEEE C37-Serienstandards, die die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Universalität des Gerätebetriebs gewährleisten.

III. Kernklassifizierung (vollständige Abmessungen)

1. Nach Schrankstrukturtyp

1. Ausziehbarer Typ (in der Mitte montierter Schrank): Repräsentative Modelle KYN28A-12 (10 kV), KYN61-40.5 (35 kV). Der Leistungsschalter ist ein ausfahrbarer Wagentyp; Es kann ausgezogen und in Arbeitsposition, Testposition und Isolationsposition unterteilt werden. Für die Wartung ist kein Stromausfall des gesamten Schaltschranks erforderlich. Das höchste Sicherheitsniveau ist das gängige Modell in der Industrie und in Umspannwerken.

2. Feste Schaltanlage: Repräsentative Modelle XGN2-12, GG1A. Der Leistungsschalter ist im Schrank befestigt und kann nicht herausgezogen werden; Es hat eine einfache Struktur und niedrige Kosten. Für die Wartung ist ein Stromausfall der gesamten Leitung erforderlich, was vor allem in alten Fabrikbereichen und in Low-End-Stromverteilungsszenarien zum Einsatz kommt.

3. Ringhaupteinheit: Repräsentative Modelle HXGN15-12, SF6-Ringhaupteinheit. Es hat ein kleines Volumen und nimmt weniger Land ein und wird hauptsächlich in der kommunalen Stromverteilung, im kommunalen Ringnetz und in kastenförmigen Umspannwerken eingesetzt. Meistens handelt es sich um eine Kombination aus Lastschalter und Sicherung, die für die Anforderungen der Klemmenstromverteilung geeignet ist.

4. Gasisolierter Schrank (C-GIS): Der Schrank ist vollständig mit SF₆/umweltfreundlicher Gasisolierung abgedichtet, miniaturisiert, feuchtigkeitsbeständig und korrosionsbeständig und eignet sich für raue Umgebungen wie Küstengebiete, Kohlengruben, große Höhen und kastenförmige Umspannwerke im Freien.

2. Durch Isolierungsmethode

- Luftisolierung (AIS): Verwendung von Luft + Isolator als Isoliermedium, niedriger Preis, einfache Wartung, großes Volumen, geeignet für herkömmliche Stromverteilungsszenarien in Innenräumen.

- Gasisolierung (GIS/C-GIS): Verwendung einer geschlossenen gasgefüllten Struktur mit hervorragender Isolierung und Lichtbogenlöschleistung, geringem Volumen, wartungsfrei und hohen Kosten, geeignet für High-End- und kompakte Stromverteilungsszenarien.

3. Nach Leistungsschaltertyp

- Vakuum-Leistungsschalter: Das Mainstream-Modell für 10 kV/35 kV, hauptsächlich die Serien VS1 und ZN63. Es weist keine Ölverschmutzung, eine starke Lichtbogenlöschfähigkeit, eine lange Lebensdauer und Wartungsfreiheit auf und ist für die meisten Mittel- und Hochspannungsverteilungsszenarien geeignet.

- SF₆-Leistungsschalter: Wird hauptsächlich bei Spannungspegeln von 35 kV und mehr, bei hohem Strom und hohen Ausschaltbedingungen verwendet, mit hervorragender Isolierung und Lichtbogenlöschleistung.

- Lastschalter: Eine übliche Komponente in Ringhaupteinheiten, die nur den normalen Laststrom schalten kann, den Kurzschlussstrom nicht unterbrechen kann und zum Erreichen eines Fehlerschutzes mit Sicherungen kombiniert werden muss.

4. Nach Funktion und Zweck des Kabinetts

IV. Interne Struktur des Schranks mit fünf Fächern (am Beispiel von KYN28A-12)

Der gesamte Schrank ist vollständig metallgekapselt und jedes Fach ist voneinander isoliert, ohne dass es zu einem Lichtbogenüberschlag kommt. Fehlerlichtbögen können so gesteuert werden, dass Druck abgelassen wird, wodurch die Sicherheit von Personal und Ausrüstung maximiert wird. Die spezifische Struktur ist wie folgt:

1. Sammelschienenfach (ganz oben): Ordnen Sie Hauptsammelschienen und Abzweigsammelschienen an. Ausgestattet mit einem Druckentlastungskanal. Wenn im Inneren ein Kurzschluss auftritt, kann der Lichtbogen nach oben gerichtet werden, um den Druck abzubauen und so Verletzungen von Personal und Ausrüstung in anderen Bereichen zu vermeiden.

2. Leistungsschalterfach (zentraler Kern): Platzieren Sie den Vakuum-Leistungsschalterwagen; Ausgestattet mit einer Ventilverriegelungsvorrichtung. Wenn der Stapler herausgezogen wird, schließen sich die statischen Hochspannungskontakte automatisch, um zu verhindern, dass das Personal versehentlich spannungsführende Teile berührt. Der Stapler kann flexibel zwischen drei Positionen umgeschaltet werden: Arbeitsposition, Testposition und Isolations-/Wartungsposition, um sich an unterschiedliche Arbeitsbedingungen anzupassen.

3. Kabelfach (unterer Teil): Dies ist die Verkabelungsposition für eingehende und ausgehende Kabel. Einbaustromwandler (CT), Erdungsschalter, Ableiter, Nulltransformatoren und andere Komponenten, die für den Kabelanschluss und den Leitungsschutz zuständig sind.

4. Instrumenten-Sekundärfach (obere Vorderseite des Schranks): Platzieren Sie in Mikrocomputer integrierte Schutzgeräte, Mess- und Steuergeräte, Anzeigelampen, Tasten, Live-Anzeigen, Temperatur- und Feuchtigkeitsregler, sekundäre Klemmenblöcke und andere sekundäre Geräte, die für die Geräteüberwachung, -steuerung und -signalübertragung verantwortlich sind.

5. Niederspannungs-Kontrollraum/Mechanismusraum: Platzieren Sie den Leistungsschalter-Betätigungsmechanismus, den Energiespeichermotor, die Sekundärkreis-Stromversorgung und die mechanische Verriegelungsstruktur, die den Kernbereich für den Gerätebetrieb und die Energiespeicherung darstellt.

V. Detaillierte Erläuterung der fünf elektrischen Kernkomponenten

Die Kernleistung von Hochspannungsschaltanlagen wird durch interne Komponenten bestimmt. Die fünf Kernkomponenten erfüllen ihre jeweiligen Aufgaben und arbeiten zusammen, um den normalen Betrieb der Ausrüstung sicherzustellen:

1. Vakuum-Leistungsschalter (Herzstück der Anlage): Die Kernfunktion ist der Schaltbetrieb unter normalen Arbeitsbedingungen und die automatische Auslösung im Fehlerfall, um den Fehlerstrom zu unterbrechen. Zu den wichtigsten Parametern gehören Nennspannung, Nennstrom, Nennkurzschlussausschaltstrom (normalerweise 20 kA/25 kA/31,5 kA/40 kA) und der Nennstrom für die thermische Stabilität, die direkt die Schutzkapazität und die anwendbaren Szenarien der Ausrüstung bestimmen.

2. Trennschalter: Keine Lichtbogenlöschfähigkeit und Lastschaltvorgänge sind strengstens untersagt; Die Kernfunktion besteht darin, während der Wartung einen offensichtlichen Haltepunkt zu bilden und den Stromausfall der Ausrüstung durch Sichtprüfung zu bestätigen, um die persönliche Sicherheit des Wartungspersonals zu gewährleisten.

3. Erdungsschalter: Wird zur erzwungenen Erdung bei der Wartung von Geräten bei Stromausfällen verwendet, um Restspannungen im Gerät freizugeben und Unfälle durch Stromschläge durch unbeabsichtigte Stromübertragung zu verhindern. Ausgestattet mit einer mechanischen Verriegelung mit Leistungsschaltern und Trennschaltern, um die Einhaltung der Betriebssequenz sicherzustellen.

4. Transformatoren (CT/PT): Unterteilt in Stromwandler (CT) und Spannungswandler (PT). CT wird hauptsächlich zur Erfassung des Leitungsstroms und zur Bereitstellung von Signalen für die Strommessung und den Überstrom-/Kurzschlussschutz verwendet; PT wird hauptsächlich zur Erfassung der Busspannung und zur Bereitstellung von Signalen für Spannungsmessung, Messung, Unterspannungs-/Überspannungsschutz und Synchronisierungsbetrieb verwendet.

5. Ableiter: Die Kernfunktion besteht darin, Blitzüberspannungen und Betriebsüberspannungen zu unterdrücken, einen durch Überspannung verursachten Durchbruch der Isolationsschicht von Schaltanlagen und nachfolgenden Transformatoren, Kabeln und anderen Geräten zu vermeiden und die Sicherheit des gesamten Stromverteilungssystems zu schützen.

VI. „Fünf-Prävention“-Stellwerk von Hochspannungsschaltanlagen (höchste Priorität)

Alle Hochspannungsschaltanlagen sind zwingend mit doppelten Fünffachverriegelungen (mechanisch + elektrisch) ausgestattet, die nicht zwangsweise manuell betätigt werden können, wodurch Fehlbedienungsunfälle grundsätzlich vermieden werden, darunter:

1. Verhindern Sie ein versehentliches Öffnen und Schließen von Leistungsschaltern, um ein unbeabsichtigtes Schalten der Leitung zu verhindern.

2. Das Ein- und Ausschalten von Trennschaltern unter Last verhindern, um Lichtbogenverbrennungen und Geräteschäden zu vermeiden.

3. Vermeiden Sie das Schließen von Erdungsschaltern unter Strom, um Erdkurzschlüsse zu vermeiden.

4. Verhindern Sie, dass das Erdungskabel geschlossen und mit Strom versorgt wird, um einen Kurzschluss der Leitung und Schäden an der Ausrüstung zu vermeiden.

5. Vermeiden Sie das Betreten spannungsführender Bereiche, um Unfälle durch elektrischen Schlag zu vermeiden.

VII. Wichtigste technische Parameter (allgemeine Industriestandards)

Am Beispiel der häufig verwendeten 10-kV-Schaltanlage KYN28A-12 (Mainstream-Modell) lauten die wichtigsten technischen Parameter wie folgt:

- Nennspannung: 12 kV

- Nennfrequenz: 50 Hz

- Nennstrom: 630A, 1250A, 1600A, 2000A, 2500A, 3150A, 4000A (kann je nach Bedarf ausgewählt werden)

- Nennkurzschluss-Ausschaltstrom: 20 kA, 25 kA, 31,5 kA, 40 kA

- Bemessungsstrom für thermische Stabilität (4 s): Entspricht dem Bemessungsstrom für den Kurzschluss

- Schutzstufe: Schrank IP4X, Fach IP2X, effektiv staubdicht und gegen das Eindringen von Fremdkörpern geschützt

- Isolationsniveau: Die Spannungsfestigkeit bei Netzfrequenz und die Spannungsfestigkeit bei Blitzstoß erfüllen beide die Anforderungen der nationalen Norm GB 3906

Kernparameter des 35-kV-Modells KYN61-40.5: Nennspannung 40,5 kV, Nennstrom 1250 A～3150 A, Nennkurzschlussausschaltstrom hauptsächlich 25 kA und 31,5 kA, geeignet für 35-kV-Umspannwerke und groß angelegte industrielle Stromverteilungsszenarien.

VIII. Arbeitsbetriebslogik

Der Betrieb von Hochspannungsschaltanlagen folgt strengen Betriebsverfahren, um Sicherheit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten, die hauptsächlich in drei Kernarbeitsbedingungen unterteilt sind:

1. Normaler Stromversorgungsprozess: Erdungsschalter öffnet → Leistungsschalterwagen in Arbeitsposition geschoben → Trennschalter schließt → Leistungsschalter schließt → Bus wird mit Strom versorgt, elektrische Energie wird an verschiedene Lasten geliefert.

2. Fehlerschutzprozess: Kurzschluss, Überlastung, Erdung und andere Fehler treten in der Leitung auf → Stromwandler (CT) erfasst abnormale Signale → Mikrocomputer-Schutzgerät reagiert schnell → Leistungsschalter löst sofort aus → Isolieren Sie die Fehlerleitung, um den normalen Betrieb anderer Stromkreise sicherzustellen und eine Fehlerausweitung zu vermeiden.

3. Wartungsprozess bei Stromausfall: Öffnen des Leistungsschalters → LKW in Test-/Trennposition gerüttelt → Öffnen des Trennschalters → Schließen des Erdungsschalters → Nachdem sichergestellt wurde, dass das Gerät stromlos ist, kann die Abdeckung für Wartungsarbeiten geöffnet werden.

IX. Anwendungsszenarien

Als Kernausrüstung der Mittel- und Hochspannungs-Stromverteilung decken Hochspannungsschaltanlagen zahlreiche Bereiche wie Industrie, Lebensunterhalt der Menschen und neue Energien ab, darunter vor allem:

- Hauptstromverteilungssysteme von Kraftwerken und 35-kV-/10-kV-Umspannwerken, verantwortlich für Stromempfang, -verteilung und -schutz;

- Große Fabriken, chemische Industrie, Bergwerke, Metallurgie und andere Industriewerkstätten, die eine stabile Hochspannungsstromverteilung für Hochleistungsgeräte bereitstellen;

- Gewerbekomplexe, Krankenhäuser, Rechenzentren, Schienenverkehr und andere Orte mit hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Stromversorgung;

- Photovoltaik-Kraftwerke, Energiespeicherkraftwerke und Windkraft-Booster-Stationen, die sich an die Hochspannungsstromverteilungsanforderungen der neuen Energieerzeugung anpassen;

- Hochspannungs-Stromverteilungseinheit innerhalb der Kasten-Umspannstation (Kasten-Umspannwerk), die eine miniaturisierte und integrierte Stromverteilung realisiert.

X. Tägliche Wartung und häufige Störungen

1. Tägliche Kontrollpunkte

Eine regelmäßige Inspektion kann die Lebensdauer der Geräte verlängern und mögliche Fehler rechtzeitig erkennen. Konzentrieren Sie sich auf die Überprüfung: ob der Schrank ungewöhnliche Geräusche, Erwärmung und Kondensation aufweist; ob die Kontrollleuchten und Live-Anzeigen normal sind; ob der Energiespeicher des Antriebsmechanismus ausreichend ist; ob die Verkabelung des Sekundärkreises locker oder veraltet ist; ob die Fünf-Präventions-Verriegelung flexibel und zuverlässig ist.

2. Häufige Fehler und kurze Hinweise zur Handhabung

- Leistungsschalter kann keine Energie speichern oder ein-/ausschalten: Überprüfen Sie den Energiespeichermotor und den Antriebsmechanismus und beheben Sie Fehler bei der Stromversorgung des Sekundärkreises oder bei mechanischen Blockierungen.

- Unterbrechung des Sekundärkreises und Fehlfunktion des Schutzes: Überprüfen Sie die sekundären Klemmenblöcke und Kabel und beheben Sie Fehler bei den Parametereinstellungen des Schutzgeräts oder bei Komponentenfehlern.

- Kondensation im Schrank und Isolationsabfall: Überprüfen Sie den Temperatur- und Feuchtigkeitsregler und das Entfeuchtungsgerät, verstärken Sie die Schrankabdichtung und vermeiden Sie die Auswirkungen einer feuchten Umgebung;

- Blockierung beim Schieben und Ziehen des Staplers und Ausfall der Verriegelung: Überprüfen Sie die Führungsschiene des Staplers und die mechanische Struktur der Verriegelung, entfernen Sie Rückstände und führen Sie eine Wartung der Schmierung durch.

- Transformatorerwärmung und Ablösung der Klemmenleiste: Überprüfen Sie die Verkabelung auf festen Sitz und beheben Sie Überlastung oder schlechten Kontakt des Transformators.

XI. Vorteile von Hochspannungsschaltanlagen

1. Hohe Sicherheit: Vollständig metallgekapselte Struktur, wirksamer Lichtbogen- und Stromschlagschutz; das Isolationsdesign mit mehreren Kammern verringert das Risiko einer Fehlerdiffusion;

2. Sicherer Betrieb: Vollständige Fünf-Präventions-Verriegelungsvorrichtung, die manuelle Fehlbedienungen auf mechanischer und elektrischer Ebene verhindert und die Sicherheit von Personal und Ausrüstung gewährleistet;

3. Hohe Zuverlässigkeit: Verwendung der Vakuum-Lichtbogenlöschtechnologie, keine Ölverschmutzung, geringe Geräuschentwicklung, lange Lebensdauer und lange wartungsfreie Zeit;

4. Hohe Flexibilität: Modularer Aufbau, bequeme Installation, Wartung und Komponentenaustausch, flexibel wählbar je nach Bedarf der Szene;

5. Intelligentes Upgrade: Kann mit intelligentem integriertem Schutz, Online-Temperaturmessung, Teilentladungsüberwachung und anderen Modulen ausgestattet werden, um eine intelligente Überwachung und Steuerung des Stromverteilungssystems zu realisieren und sich an die Anforderungen moderner intelligenter Netze anzupassen.

Zusammenfassung

 Hochspannungsschaltanlage (3,6 kV).～40,5 kV) ist ein metallgekapseltes Kernstromverteilungsgerät, das Komponenten zur Leistungssteuerung, zum Schutz und zur Überwachung integriert und in verschiedenen Mittel- und Hochspannungsszenarien weit verbreitet ist.

FAQs

1. Was ist eine Hochspannungsschaltanlage?

Eine metallgekapselte gepanzerte Stromverteilungsschaltanlage (3,6 kV).～40,5 kV) mit Kernkomponenten ist die zentrale Primärausrüstung für die Mittel- und Hochspannungsstromverteilung.

2. Was sind seine Kernfunktionen?

Stromempfang, -verteilung, Schaltsteuerung, Fehlerschutz, elektrische Trennung, Sicherheitsverriegelung und Betriebsüberwachung.

3. Was sind die wichtigsten Schranktypen?

Ausziehbarer Typ (in der Mitte montiert), fester Typ, Ringhauptgerät und gasisolierter Schrank (C-GIS).

4. Was sind die gängigen Isolationsmethoden?

Luftisolierung (AIS) und Gasisolierung (GIS/C-GIS).

5. Was sind die wichtigsten elektrischen Komponenten?

Vakuum-Leistungsschalter, Trennschalter, Erdungsschalter, CT/PT-Transformatoren und Ableiter.

Was ist das „Fünf-Prävention“-Stellwerk?

Verhindern Sie Fehlbedienungen von Leistungsschaltern, Lastschaltungen von Trennschaltern, das Schließen von Erdungsschaltern unter Spannung, das Schließen mit Erdungsdrähten und das Betreten von spannungsführenden Bereichen.

6. Was sind die gängigen Modelle und Parameter?

KYN28A-12 (10 kV, 630 A～4000A); KYN61-40.5 (35 kV, 1250 A～3150A).

7. Was sind die wichtigsten Anwendungsszenarien?

Kraftwerke, Umspannwerke, Industriewerkstätten, Gewerbekomplexe, Photovoltaik-/Energiespeicherstationen und Kastenumspannwerke.

8. Was sind häufige Fehler?

Ausfall des Leistungsschalters, Trennung des Sekundärkreises, Kondensation im Schaltschrank, Blockierung des LKWs und Erwärmung des Transformators.

9. Was sind seine Vorteile?

Hohe Sicherheit, sicherer Betrieb, hohe Zuverlässigkeit, hohe Flexibilität und Unterstützung für intelligente Upgrades.