Đối với các kỹ sư và người quản lý mua sắm chỉ địnhthiết bị đóng cắt 12kVđối với một dự án trạm biến áp công nghiệp hoặc tiện ích,-quyết định lựa chọn ở giai đoạn đầu thường phụ thuộc vào một câu hỏi được đóng khung không chính xác: "Tôi nên chọn cố định hay rút lui?" Việc đóng khung sai vì nó hàm ý rằng có một câu trả lời phổ quát tồn tại. Nó không. Câu hỏi đúng là: "Ứng dụng cụ thể của tôi thực sự yêu cầu điều gì - và cấu hình nào đáp ứng yêu cầu đó với tổng chi phí thấp nhất trong suốt vòng đời của tài sản?"
Hướng dẫn này trả lời câu hỏi đó chothiết bị đóng cắt bọc kim loạiở cấp điện áp 12kV, tập trung cụ thể vàothiết bị đóng cắt kim loại cố địnhứng dụng. Nó bao gồm khung tiêu chuẩn IEC và GB, các đặc điểm cấu trúc xác định kết cấu bao bọc bằng kim loại, phân tích tổng chi phí sở hữu thực tế và danh sách kiểm tra thông số kỹ thuật mà các kỹ sư có thể sử dụng trực tiếp trong tài liệu dự án của họ.
1. Thiết bị đóng cắt có vỏ bọc bằng kim loại thực sự có ý nghĩa gì ở 12kV
Thuật ngữthiết bị đóng cắt bọc kim loạicó ý nghĩa kỹ thuật chính xác được xác định bởi IEC 62271-200 (và tiền thân của nó là IEC 60298): một cụm thiết bị đóng cắt trong đó tất cả các bộ phận mang điện được đặt trong một vỏ kim loại nối đất, với cụm này được thiết kế để bảo vệ, điều khiển và cách ly các mạch điện ở điện áp trung thế.
Ở cấp điện áp 12kV - bao gồm điện áp định mức 3,6kV, 7,2kV và 12kV -, kết cấu bao bọc bằng kim loại là phương pháp tiêu chuẩn để phân phối điện trong nhà. Vỏ kim loại nối đất giúp bảo vệ khỏi sự tiếp xúc ngẫu nhiên với các bộ phận mang điện, chứa năng lượng sự cố bên trong vỏ và che chắn các bộ phận bên trong khỏi ô nhiễm môi trường có thể làm suy giảm khe hở cách nhiệt không khí-theo thời gian trong thiết kế không có vỏ bọc.
Trong danh mục được bao bọc bằng kim loại, IEC 62271-200 phân biệt các cấu hình theo mức độ ngăn cách bên trong của chúng. Các thiết kế-cao cấp nhất - trong đó mọi khu chức năng được ngăn cách bằng các rào chắn kim loại nối đất - tương ứng với những gì tiêu chuẩn Trung Quốc và Châu Âu gọi là kết cấu bọc thép hoặc kim loại-. Loại hộp XGN66-12(Z)thiết bị đóng cắt kim loại cố địnhsử dụng phương pháp tiếp cận được chia thành từng ngăn hoàn toàn này: ngăn chứa cầu dao, ngăn thanh cái, ngăn cáp và ngăn rơle đều được bao bọc riêng bằng các vách ngăn kim loại nối đất với các kênh giảm áp độc lập, mặc dù bản thân cầu dao được cố định thay vì có thể rút ra được.
Sự khác biệt này rất quan trọng và thường bị hiểu lầm:loại cố địnhVàkim loại kèm theomô tả hai thuộc tính khác nhau của cùng một tủ. "Vỏ bọc bằng kim loại" mô tả cấu trúc vỏ bọc; "loại cố định" mô tả phương pháp lắp cầu dao. Tủ loại cố định có thể và phải có kết cấu ngăn hoàn toàn bằng kim loại - việc lắp đặt cố định không làm giảm chất lượng của vỏ hoặc mức độ ngăn chặn lỗi.
Sơ đồ ổ cắm cáp bằng kim loại cố định 12kV
2. Khung tiêu chuẩn IEC và GB cho thiết bị đóng cắt cố định 12kV
Khi mua sắmthiết bị đóng cắt 12kVđối với một dự án xuất khẩu, việc hiểu được tiêu chuẩn nào áp dụng - và tiêu chuẩn nào tương đương - sẽ ngăn ngừa được các lỗi đặc tả tốn kém.
- IEC 62271-200là tiêu chuẩn chính hiện tại cho thiết bị chuyển mạch có vỏ bọc bằng kim loại AC-từ 1kV đến 52kV. Nó thay thế IEC 60298 nhưng nhiều hợp đồng ở Châu Phi, Trung Đông và Nam Á vẫn gọi tên IEC 60298. Sản phẩm được chứng nhận GB 3906 - tiêu chuẩn quốc gia Trung Quốc hài hòa với IEC 60298 - đáp ứng cả hai. Khi thông số kỹ thuật của bạn tham chiếu đến tiêu chuẩn IEC, sản phẩm tuân thủ GB 3906 từ nhà sản xuất Trung Quốc được chứng nhận sẽ đáp ứng yêu cầu.
- IEC 62271-100điều khiển bộ ngắt mạch chân không bên trong tủ tách biệt với chính tủ. Cả tủ và cầu dao đều phải được chứng nhận riêng; chứng chỉ cấp tủ-IEC 62271-200 không bao gồm hiệu suất chuyển mạch của cầu dao.
- DL 404-97là tiêu chuẩn đặt hàng của Trung Quốc xác định thông tin nào người mua phải cung cấp khi chỉ định thiết bị đóng cắt điện áp cao AC trong nhà. Đây không phải là tài liệu của IEC nhưng các yêu cầu đặt hàng của tài liệu này phù hợp với thông lệ kỹ thuật tốt cho bất kỳ thị trường nào:-sơ đồ đường dây đơn, số chương trình mạch, thông số kỹ thuật của thành phần, sơ đồ nối dây phụ trợ và điều kiện môi trường. Các dự án gửi thông tin đặt hàng không đầy đủ là nguyên nhân gây chậm trễ sản xuất phổ biến nhất bất kể khung tiêu chuẩn đang được sử dụng.
Đối với các dự án yêu cầu tuân thủ cả IEC và IEEE - phổ biến trong các dự án có sự tham gia tư vấn của Bắc Mỹ - IEEE C37.20.2 dành cho thiết bị đóng cắt có vỏ bọc kim loại-và IEEE C37.20.3 dành cho thiết bị đóng cắt có vỏ bọc kim loại-không có{6}}là những tài liệu áp dụng. Các yêu cầu về kết cấu đối với công trình xây dựng cố định có ngăn bằng kim loại cố định ở điện áp 12kV được căn chỉnh rộng rãi giữa các khuôn khổ IEC và IEEE; xác nhận với nhà tư vấn của bạn tiêu chuẩn nào chi phối việc thử nghiệm chấp nhận hợp đồng.
3. Loại cố định ở 12kV: Lập luận về tổng chi phí sở hữu
Lập luận thương mại tiêu chuẩn chống lạithiết bị đóng cắt cố địnhlà việc bảo trì yêu cầu ngừng hoạt động toàn bộ phần thanh cái, điều này tạo ra rủi ro và chi phí vận hành. Lập luận này hợp lệ trong một số ứng dụng và không liên quan trong những ứng dụng khác. Hiểu được dự án của bạn thuộc loại nào là toàn bộ cơ sở của quyết định cố định và rút lui.
- Trường hợp đối số ngừng hoạt động là hợp lệ:Cơ sở xử lý liên tục - nhà máy hóa chất, nhà máy thép, trung tâm dữ liệu - nơi phần thanh cái được đề cập phục vụ tải không thể bị gián đoạn mà không gây tổn thất sản xuất đáng kể hoặc rủi ro về an toàn. Trong các ứng dụng này, khả năng duy trì bộ ngắt mạch mà không cần ngắt điện-thanh cái có giá trị kinh tế có thể đo lường được và có thể bù đắp cho khoản phí bảo hiểm có thể rút ra.
- Trường hợp đối số ngừng hoạt động không liên quan:Bất kỳ loại bảng điều khiển nào cần phải cắt thanh cái để thực hiện các công việc liên quan bất kể phương pháp lắp cầu dao. Bảng nguồn đầu vào của máy biến áp là ví dụ rõ ràng nhất: việc bảo trì máy biến áp, các đầu nối cáp hoặc thiết bị bảo vệ của nó luôn yêu cầu ngừng hoạt động của máy biến áp, điều này cũng làm mất điện-của bảng đầu vào. Cơ chế có thể rút ra không mang lại lợi ích vận hành nào ở đây vì công việc điều khiển lịch trình bảo trì độc lập yêu cầu ngừng hoạt động.
Logic tương tự cũng áp dụng cho các bảng biến điện áp, bảng chống sét, bảng phân đoạn thanh cái và bảng đo sáng - các loại chức năng chiếm tỷ lệ đáng kể trong số các bảng trong bất kỳ dòng thiết bị đóng cắt hoàn chỉnh nào.
Tính toán TCO:
Thiết bị đóng cắt kiểu cố định cung cấp CapEx ban đầu thấp hơn khoảng 20% so với thiết bị đóng cắt tương đương có thể rút ra. Trong vòng đời tài sản 25 năm ở 12kV, sự khác biệt này kết hợp với độ phức tạp bảo trì thấp hơn, ít bộ phận cơ khí bị mài mòn hơn và giảm yêu cầu tồn kho phụ tùng thay thế. Bộ ngắt mạch chân không trong mộtthiết bị đóng cắt kim loại cố địnhtủ như XGN66-12(Z) được định mức cho 10.000 hoạt động cơ học - với tần suất chuyển đổi hai lần mỗi ngày, tương ứng với hơn 13 năm trước khi cơ chế đạt đến tuổi thọ thiết kế. Đối với các bảng chuyển đổi hàng tháng, tuổi thọ cơ học kéo dài trong toàn bộ vòng đời của tài sản mà không cần thay thế. Điều khiển tăng đột biến
Phí bảo hiểm có thể rút được hợp lý khi lợi ích bảo trì ở cấp độ{0}}điểm ngắt có giá trị có thể tính toán vượt quá chênh lệch CapEx. Đối với đầu vào máy biến áp, bảng VT và bảng đo sáng, phép tính này hầu như không bao giờ thiên về thiết kế có thể rút ra được. Đối với các bảng trung chuyển quan trọng phục vụ tải hoạt động liên tục, điều này thường xảy ra. Thông số kỹ thuật hỗn hợp - loại cố định dành cho bảng phụ, có thể rút ra cho các nguồn cấp điện quan trọng - là thông lệ tiêu chuẩn trong các trạm biến áp 12kV được thiết kế tốt- và cung cấp khả năng tối ưu hóa chi phí hợp lý mà không ảnh hưởng đến tính linh hoạt trong vận hành ở những nơi quan trọng.
4. Bộ ngắt mạch chân không: Tại sao nó thay đổi phương trình bảo trì loại cố định
Lập luận lịch sử chống lạithiết bị đóng cắt cố địnhđược phát triển trong kỷ nguyên của cầu dao dầu và cầu dao{0}}không khí, trong đó phương tiện dập tắt hồ quang-cần được bổ sung thường xuyên và tình trạng cầu dao xuống cấp đáng kể sau mỗi lần vận hành. Trong bối cảnh đó, khả năng truy cập vào cầu dao để bảo trì mà không bị mất thanh cái có giá trị vận hành thực sự ngay cả đối với các ứng dụng-chuyển mạch-tần số thấp.
Bộ ngắt mạch chân không về cơ bản làm thay đổi phép tính này. Hồ quang được dập tắt trong một thiết bị ngắt chân không kín - một cụm kín không có môi trường làm nguội hồ quang-có thể tiêu hao. Bộ ngắt chân không không cần bảo trì bên trong trong suốt tuổi thọ định mức của nó. Độ mòn tiếp điểm được theo dõi thông qua bộ chỉ thị bên ngoài mà không cần mở bộ ngắt. Thời gian phục hồi điện môi sau khi ngắt hồ quang trong chân không nhanh hơn bất kỳ môi trường nào khác ở mức 12kV, khiến cho bộ ngắt mạch chân không vốn đã phù hợp với tần số chuyển mạch cao hơn gặp phải trong các ứng dụng khởi động động cơ và tụ điện.
XGN66-12(Z) Thiết bị đóng cắt cố định có vỏ bọc bằng kim loại|Tủ điện xoay chiều trong nhà 12kV
Đối với mộtthiết bị đóng cắt 12kVtủ hoạt động với vai trò phân phối công nghiệp thông thường - bảo vệ các cấp nguồn máy biến áp, bộ khởi động động cơ và các cấp điện ra với tần số chuyển mạch vừa phải - tuổi thọ hoạt động không cần bảo trì-của cầu dao chân không có nghĩa là tần suất thực tế của các biện pháp can thiệp yêu cầu ngắt điện thanh cái- là rất thấp. Việc ngừng hoạt động liên quan đến xây dựng loại cố định là một hạn chế thực sự, nhưng hiếm khi xảy ra đến mức chi phí vận hành của nó thường thấp hơn phí bảo hiểm hàng năm của phương án thay thế có thể rút ra được khấu hao trong suốt thời gian sử dụng tài sản.
5. Danh sách kiểm tra đặc điểm kỹ thuật kết cấu cho thiết bị đóng cắt cố định có vỏ bọc bằng kim loại 12kV
Danh sách kiểm tra sau đây bao gồm các thông số phải được xác nhận trước khi đặt hàngThiết bị đóng cắt kim loại 12kVthuộc loại cố định. Mỗi mục tương ứng với một trường trong tài liệu đặt hàng theo yêu cầu của DL 404-97 và phương pháp thực hành kỹ thuật tốt cho các dự án IEC.
Thông số điện - xác nhận từ nghiên cứu mạng:
- Cấp điện áp định mức: 3,6kV / 7,2kV / 12kV - xác nhận theo điện áp vận hành hệ thống
- Dòng điện định mức của thanh cái chính: 630A đến 3150A - xác định từ lưu lượng tải với biên độ tăng trưởng
- Dòng điện ngắt mạch-ngắn mạch: 16 / 20 / 31,5 / 40kA - xác nhận từ tính toán mức lỗi tại điểm lắp đặt
- Dòng điện ngắn mạch-(cực đại): 40 / 50 / 80 / 100kA - phải vượt quá dòng điện lỗi cực đại của hệ thống
- Thời lượng chịu đựng-thời gian ngắn: tiêu chuẩn 4 giây - xác nhận theo thời gian xóa bảo vệ ngược dòng
- Điện áp mạch điều khiển: DC 110V/220V hoặc AC 110V/220V - phải phù hợp với ắc quy trạm biến áp hoặc hệ thống UPS
Bộ ngắt mạch và cơ chế vận hành - chỉ định ở giai đoạn đặt hàng:
- Model máy cắt: tiêu chuẩn ZN28A-12; ZN63A-12 và ZN28-12 cũng tương thích
- Cơ chế hoạt động: CD10 hoặc CD17A điện từ; Bộ lưu trữ năng lượng lò xo CT19B cho yêu cầu vận hành độc lập
- Yêu cầu về tuổi thọ cơ học: 10.000 tiêu chuẩn vận hành - xác nhận theo tần suất chuyển đổi dự kiến
Cấu hình tủ - chỉ định ở giai đoạn đặt hàng:
- Số chương trình mạch chính và sơ đồ{0}đường dây đơn
- Hệ thống thanh cái: thanh cái đơn hoặc thanh cái đơn có bypass
- Kích thước tủ: tiêu chuẩn (1200×1300×2650mm cho 40kA Nhỏ hơn hoặc bằng 2000A) hoặc biến thể nhỏ gọn
- Rơle bảo vệ, thiết bị đo sáng và bố trí khối đầu cuối
- Màu tủ: Màu tiêu chuẩn RAL nếu không được chỉ định
- Điều kiện môi trường - khai báo đầy đủ:
Độ cao: tiêu chuẩn Nhỏ hơn hoặc bằng 1000m; trên 1000m yêu cầu đánh giá giảm dần
Nhiệt độ môi trường xung quanh: tiêu chuẩn -15 độ đến +40 độ ; các địa điểm nhiệt đới hoặc Bắc cực yêu cầu khai báo
Độ ẩm: trung bình hàng ngày Nhỏ hơn hoặc bằng 95%; các địa điểm ven biển hoặc có độ ẩm-cao cần phải khai báo
Khí quyển: phải khai báo sự hiện diện của khí ăn mòn, bụi hoặc hơi hóa học - xác định xem có cần niêm phong phòng chuyển mạch hoặc kiểm soát khí hậu bổ sung hay không
Yêu cầu về địa chấn: tiêu chuẩn Nhỏ hơn hoặc bằng 8 độ; vùng địa chấn cao hơn yêu cầu đánh giá cấu trúc
- Thử nghiệm chấp nhận tại nhà máy - yêu cầu với mỗi đơn hàng:
Thử nghiệm điện áp chịu tần số nguồn trên các tấm đã lắp ráp
Đo phóng điện cục bộ
Kiểm tra hoạt động cơ khí của hệ thống khóa liên động
Báo cáo FAT đầy đủ được cung cấp cùng với tài liệu vận chuyển
6. Sơ đồ ứng dụng: Loại bảng nào nên dùng cố định ở mức 12kV
Bảng bên dưới ánh xạ các chức năng phổ biến của bảng điều khiển 12kV theo loại lắp đặt được khuyến nghị, dựa trên TCO và phân tích tính liên tục trong hoạt động ở trên.
Thiết bị đóng cắt bằng kim loại Lắp đặt trạm biến áp công nghiệp 12kv
- Loại cố định được đề xuất:
Cần có bảng tiếp liệu đầu vào của máy biến áp - cần phải ngừng thanh cái để bảo trì máy biến áp bất kể
Máy biến điện áp và bảng đo sáng - tần số chuyển mạch rất thấp; yêu cầu bảo trì tối thiểu
Tấm chống sét - có chức năng bảo vệ thụ động; không có chuyển đổi thường xuyên
Phần thanh cái và bảng ghép nối thanh cái - chỉ hoạt động khi thay đổi cấu hình theo kế hoạch
Bảng điều khiển cấp động cơ tại các cơ sở có cửa sổ bảo trì tắt máy theo kế hoạch
Tất cả các bảng trong trạm biến áp phân phối thứ cấp có rủi ro mất điện ở mức chấp nhận được
- Loại có thể rút được đề xuất:
Các bảng tiếp liệu quy trình quan trọng trong đó tính liên tục của thanh cái trong quá trình bảo trì có giá trị có thể tính toán được
Các tấm phục vụ tải không thể bị gián đoạn mà không có rủi ro đáng kể về an toàn hoặc sản xuất
Lắp đặt ở nơi tiện ích hoặc thông số kỹ thuật của nhà tư vấn yêu cầu xây dựng có thể rút được
- Thông số kỹ thuật hỗn hợp (hiệu quả nhất về mặt chi phí cho dòng sản phẩm hoàn chỉnh):
Bảng trung chuyển chính đến và quan trọng: có thể rút được
Tất cả các bảng chức năng phụ trợ (VT, đo sáng, chống sét, phân đoạn): loại cố định
Kết quả: 30–40% bảng với phí bảo hiểm có thể rút, 60–70% với chi phí loại cố định
7. Những cân nhắc về môi trường: Ưu điểm bị bỏ qua của Thiết bị đóng cắt kim loại cố định
Đặc tính môi trường của thiết bị đóng cắt cố định thường vượt trội so với các thiết bị tương đương có thể kéo ra: giảm mức sử dụng vật liệu trong cơ cấu khung gầm và dấu chân vật lý nhỏ hơn góp phần tạo ra lượng khí thải carbon thấp hơn trong vòng đời sản phẩm.
Ở cấp điện áp 12kV, việc cân nhắc này ngày càng trở nên phù hợp với các dự án có yêu cầu báo cáo tính bền vững hoặc tiêu chí mua sắm ESG. XGN66-12(Z) sử dụng không khí làm môi trường cách nhiệt chính - loại bỏ các yêu cầu xử lý khí SF₆, giám sát rò rỉ và các yêu cầu-loại bỏ-cuối vòng đời liên quan đến thiết kế cách nhiệt bằng khí. Việc lắp cố định giúp loại bỏ các thành phần đồng và thép của cơ cấu xe tải có thể kéo được, giảm cả mức tiêu thụ năng lượng trong sản xuất lẫn hàm lượng nguyên liệu thô của mỗi bảng.
Đối với các dự án tại các thị trường áp dụng các yêu cầu về báo cáo carbon, chứng nhận công trình xanh hoặc chuỗi cung ứng ESG, hiệu suất vật liệu của một mục tiêu được chỉ định chính xácthiết bị đóng cắt kim loại cố địnhđội hình là yếu tố đặc điểm kỹ thuật thuộc về đánh giá mua sắm cùng với chi phí vốn và hiệu quả hoạt động.
8. Tóm tắt: Quyết định về đặc điểm kỹ thuật trong ba câu hỏi
Nếu bạn đang chỉ địnhthiết bị đóng cắt 12kVĐối với một trạm biến áp công nghiệp và cần xác định xem liệu kết cấu bao bọc bằng kim loại cố định có phù hợp hay không, ba câu hỏi sẽ xác định câu trả lời:
- Câu hỏi 1:Bảng điều khiển này có phục vụ tải trong đó việc-ngắt điện phần thanh cái để bảo trì cầu dao sẽ gây ra tác động không thể chấp nhận được khi vận hành không?
Nếu có: chỉ định có thể rút
Nếu không: chuyển sang Câu hỏi 2
- Câu hỏi 2:Chức năng của bảng điều khiển có yêu cầu ngừng hoạt động thanh cái để thực hiện công việc bảo trì liên quan, bất kể kiểu lắp cầu dao nào không?
Nếu có: loại cố định là thông số kỹ thuật chính xác - cơ chế rút tiền không mang lại lợi ích gì
Nếu không: chuyển sang Câu hỏi 3
- Câu hỏi 3:Dự án có hạn chế về ngân sách, hạn chế về không gian hoặc yêu cầu về tính bền vững mà thiết kế kiểu cố định giải quyết hiệu quả hơn so với phương án thay thế có thể rút được không?
Nếu có: loại cố định mang lại giá trị tốt hơn
Nếu không: một trong hai cấu hình được chấp nhận về mặt kỹ thuật - đưa ra quyết định cuối cùng về tổng chi phí sở hữu trong suốt vòng đời của tài sản
Đối với phần lớn các bảng trong dòng trạm biến áp công nghiệp 12kV điển hình, Câu hỏi 1 và 2 cùng chỉ ra loại cố định là thông số kỹ thuật chính xác. Phí bảo hiểm có thể rút ra phải được áp dụng có chọn lọc, trong đó nó giải quyết được yêu cầu hoạt động thực sự - không được áp dụng thống nhất trên toàn bộ dòng sản phẩm vì nó được coi là tùy chọn-thông số kỹ thuật cao hơn.
Tài nguyên liên quan
Để thảo luận chi tiết về các tình huống ứng dụng thiết bị đóng cắt loại cố định và các ưu điểm của bộ ngắt mạch chân không, hãy xem:Thiết bị đóng cắt AC loại cố định có cầu dao chân không - Khi nào đây là lựa chọn phù hợp để phân phối điện trong nhà?
Để biết thông số kỹ thuật, bản vẽ kỹ thuật và thông tin đặt hàng của sản phẩm XGN66-12(Z),truy cập trang sản phẩm Thiết bị đóng cắt bọc kim loại cố định XGN66-12(Z).
Đối với thiết bị đóng cắt bọc kim loại có thể kéo ra ở cấp điện áp 10kV và 35kV,xem trang sản phẩm KYN28A-12 và KYN61-40.5.