В системах распределения высокого-напряжения промышленных и гражданских зданий, когда необходимо обеспечить непрерывность электроснабжения, проектировщики часто применяют типовой метод разводки «шина два в одной» - вводят две входящие линии от разных точек питания, а в середине устанавливают шинный шкаф. В этой конфигурации, когда один входящий источник питания выходит из строя или подвергается техническому отключению, шкаф сборных шин закрывается, а другой нормальный источник питания поднимает две секции сборной шины, чтобы гарантировать, что важные нагрузки не будут отключены. Итак, что же такое материнский кабинет? Каковы существенные различия по конструкции и функциям между ним и шкафом ввода и шкафом подачи? Почему он стал незаменимым основным оборудованием в схеме двойного электропитания в системе распределения электроэнергии?
Шкаф шинной связи, также известный как «шкаф шинной связи» или просто «шкаф шинной связи», представляет собой распределительное устройство, соединяющее две секции шин. При сегментированной проводке с одной шиной шкаф сопряжения шин устанавливается на секции шины и обычно устанавливается с автоматическим выключателем (или выключателем нагрузки) тех же характеристик, что и входной шкаф, а также с вспомогательными компонентами, такими как трансформаторы тока, заземлители и дисплеи под напряжением. При нормальной работе автоматический выключатель шкафа сборных шин находится в разомкнутом состоянии, а две секции шин получают питание от соответствующих вводных шкафов и работают независимо, ограничивая диапазон неисправности системы одной секцией сборных шин. Когда входная линия секции шины теряет питание или требует технического обслуживания, персонал по эксплуатации и техническому обслуживанию сначала подтверждает, что автоматический выключатель входной линии этой секции разомкнут, а затем замыкает автоматический выключатель шкафа шинной связи, чтобы соединить две секции шины, и входящий источник питания другой секции шины будет подавать питание на все нагрузки. Этот режим «раздельной работы и резервного подключения» не только обеспечивает надежность электропитания, но также позволяет избежать таких проблем, как чрезмерный-ток короткого замыкания и сложные настройки защиты, которые могут возникнуть при длительной-параллельной работе.
Конструктивно шкаф сборных шин, шкаф ввода и шкаф фидеров относятся к одной категории распределительных устройств в металлическом корпусе. Конструкция шкафа имеет одинаковую высоту и обычно относится к типу шкафа KYN28A-12, монтируемого посередине. Однако его метод внутренней проводки и конфигурация защиты существенно отличаются от таковых у входного шкафа и шкафа присоединения. Вводной шкаф проводит кабели со стороны источника питания и подключает их к шине; Шкаф присоединения принимает электроэнергию от сборной шины и передает ее в нагрузку; Шкаф сборных шин подключается к обоим концам шины – один конец подключается к шине секции I, а другой конец – к шине секции II. Автоматический выключатель внутри шкафа служит соединительным выключателем между двумя шинами. Таким образом, шинный шкаф не требует большой площади для помещения ввода кабеля, как шкаф ввода, и для вывода шины подключения шины используются как верхнее, так и нижнее кабельное помещение. При конфигурации трансформаторов тока в шкафу сборных шин обычно требуется набор трансформаторов тока на каждой стороне автоматического выключателя для отдельного определения тока двух секций сборной шины, чтобы удовлетворить потребности дифференциальной или направленной защиты. Заземлитель обычно устанавливается рядом с одной стороной шины автоматического выключателя, чтобы обеспечить безопасное заземление во время технического обслуживания шкафа сборных шин.
Причина, по которой шкаф основного блока стал ключевым оборудованием в системе двойного электропитания, заключается в том, что он обеспечивает гибкую и безопасную сегментированную работу и функцию автоматического переключения резервного источника питания (резервное самопереключение). В системе без шинного шкафа две шины полностью независимы, и любой сбой входящей линии в любой секции приведет к отключению электроэнергии для всех нагрузок на этой секции. После настройки шинного шкафа при потере напряжения на входной линии секции I резервное автоматическое коммутационное устройство определяет потерю напряжения на шине секции I и одновременно обнаруживает наличие напряжения на шине секции II. После подтверждения задержки автоматически отключится выключатель входящей линии I секции, а затем автоматически включится выключатель шинного шкафа, тем самым передав нагрузку I секции на питание секции II. Весь процесс обычно занимает от 2 до 5 секунд, а важное оборудование почти не чувствует отключения электроэнергии. Аналогичным образом, при восстановлении электропитания на входящей линии I секции резервное устройство автоматического переключения может автоматически или вручную сработать для возобновления отдельной работы. Эта логика «автоматического отключения электроэнергии и отдельного восстановления» стала стандартной конфигурацией для мест с высокой надежностью электроснабжения, таких как центры обработки данных, больницы, высотные-здания и промышленные непрерывные производственные линии.
В практическом проектировании выбор шинных шкафов учитывает несколько ключевых параметров. Во-первых, номинальный ток и отключающая способность короткого-замыкания. Номинальный ток шкафа сборных шин должен соответствовать току входного шкафа, обычно 630 А, 1250 А, 2500 А или даже выше, чтобы гарантировать отсутствие перегрузки при полной нагрузке одного источника питания. Отключающая способность короткого-замыкания также должна соответствовать требованиям к максимальному току короткого-замыкания системы, поскольку, когда шкаф сборных шин закрыт, отключающая способность системы при коротком-замыкании представляет собой сумму токов короткого-замыкания двух источников питания, а условия отключения становятся более строгими. Далее идут механизм работы и логика защиты. Шкаф сборных шин обычно оснащен электрическим приводом и электрически и механически блокируется с автоматическим выключателем вводного шкафа для предотвращения параллельной работы или обратной передачи мощности, вызванной одновременно двумя входными линиями и выключателем сборных шин. Защитное устройство часто оснащено защитой от перегрузки по току, защитой от быстрого отключения и резервной логикой автоматического переключения. Иногда также настраивается защита от зарядки (когда шкаф сборных шин закрыт, он быстро срабатывает на неисправной шине для защиты трансформатора). Кроме того, положение заземлителя и механическая блокировка шкафа сборных шин также должны быть тщательно спроектированы, чтобы избежать случайного включения заземлителя при закрытом шкафу сборных шин.
С точки зрения сценариев применения почти все распределительные системы среднего напряжения, требующие двойного электропитания, не могут обойтись без шкафа сборных шин. В крупных общественных зданиях два трансформатора питаются от разных источников питания напряжением 10 кВ, при этом в середине устанавливается шинный шкаф, обеспечивающий надежность электроснабжения важных нагрузок, таких как пожарные насосы, лифты, аварийное освещение. В индустриальном парке для реализации сегментированного электроснабжения через шинный шкаф используются два источника питания – один рабочий и один резервный. Когда основная вводящая линия находится на ремонте, резервная вводящая линия несет всю нагрузку через шкаф шин, не влияя на производство. В системе электропитания и переключения генератора центра обработки данных ключевую роль также играет шинный шкаф, который взаимодействует с автоматическим резервным выключателем для достижения плавного переключения между источником питания и генератором. В энергосистеме электростанций новой энергетики основной агрегат также используется для обеспечения непрерывной подачи электроэнергии внутри станции. Можно сказать, что в любой ситуации, когда требуется бесперебойное электроснабжение, шинный шкаф незаменим.
Что касается экспортной сертификации, то шинный шкаф как тип распределительного устройства также соответствует стандартам серии IEC 62271-200 (высокое напряжение) или IEC 61439 (низкое напряжение). При экспорте на другие рынки необходимы соответствующие протоколы типовых испытаний и сертификаты сертификации. Например, проекты на Ближнем Востоке и в Юго-Восточной Азии обычно признают стандартные отчеты МЭК в системе CB; Для рынка Северной Америки требуется, чтобы шкаф основного блока прошел сертификацию UL/cUL и соответствовал стандарту IEEE C37.20.2; Рынок ЕС требует маркировки CE для соответствия Директиве по низкому напряжению и Директиве по электромагнитной совместимости. Особенно важно отметить, что резервная логика самопереключения и конструкция схемы управления главного шкафа сборных шин должны соответствовать эксплуатационным нормам энергосистемы целевой страны. Например, в некоторых странах не допускается автоматическое резервное самопереключение и требуется ручное включение, в то время как в других требуется настройка синхронных функций обнаружения напряжения или отсутствия напряжения. Специалисты по внешней торговле должны подтвердить схему схемы и принципиальную схему управления с клиентом на этапе торгов, чтобы гарантировать, что функциональный дизайн шкафа основного блока соответствует местным нормам.
В плане эксплуатации и технического обслуживания работа шинного шкафа должна строго соблюдать принцип «сначала разделение входящих линий, затем закрытие сборной шины», при этом категорически запрещается эксплуатировать одновременно две вводные линии с шинными воротами (если только система не допускает и не выполняет условия одновременного закрытия). В главном шкафу сборных шин следует регулярно проводить испытания на открытие и закрытие, проверку настроек защиты и проверку функций блокировки. При необходимости включения резервного электропитания оператор должен убедиться, что вводной выключатель выводимой секции разомкнут, напряжение на шине вводимой в работу секции в норме, а затем включить выключатель шкафа шиномонтажа. Когда в шкафу сборных шин проводится техническое обслуживание при отключении электроэнергии, оба конца сборной шины должны быть обесточены, а заземляющие провода должны быть установлены отдельно или надежно заземлены через заземлитель, чтобы предотвратить электризацию и переключение одной стороны сборной шины.
Шкаф сборных шин является «центральным выключателем» двойной системы электроснабжения, который обеспечивает распределительной системе большую эксплуатационную гибкость и надежность электроснабжения. Для внешнеторгового персонала компаний-производителей трансформаторов при поставке клиентам подстанций коробчатого типа или решений по распределительным устройствам высокого и низкого напряжения, если клиент явно запрашивает «двойное электропитание» или «бесперебойное электропитание важных нагрузок», то конфигурация хорошо спроектированного и надежного шкафа с блокировкой шин является ключевым элементом для удовлетворения его потребностей. Понимание принципа работы, точек выбора и требований к экспортной сертификации основного шкафа может не только помочь вам лучше обслуживать клиентов, но и продемонстрировать профессиональные инженерные навыки на этапах технического разъяснения и оптимизации решения. В энергосистеме, хотя шинный шкаф может показаться простым, он соединяет две линии жизни и бесшумно охраняет непрерывную работу тысяч важных нагрузок.
