Введение

Энергосистема является основой современного общества, и распределительное устройство является основой этих систем. Это совокупность устройств, используемых для управления, защиты и изоляции электрооборудования. Без них электросеть не сможет справиться с неисправностями и перегрузками, что чревато коллапсом.
Поскольку требования к безопасности, надежности и эффективности продолжают расти, технология распределительных устройств претерпевает непрерывную эволюцию. Сегодня в области среднего напряжения наиболее распространены два типа распределительных устройств распределительные устройства с металлической оболочкой и распределительные устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ).
Хотя эти два устройства имеют схожие функции, их конструкции и лежащие в их основе технические принципы принципиально отличаются. Поэтому глубокое понимание их характеристик имеет решающее значение для правильного выбора в зависимости от конкретных сценариев применения.

Что такое распределительное устройство с металлическим корпусом?

Проще говоря, распределительный шкаф в металлической оболочке - это тип распределительного шкафа, в котором все основные электрические компоненты, такие как автоматические выключатели, шины и трансформаторы, размещены в отдельных, индивидуально заземленных металлических отсеках.
Эта конструкция очень оригинальна, ее основной принцип заключается в том, что даже если проблема возникает в одном отсеке - например, короткое замыкание, - неисправность не сможет легко распространиться на другие отсеки, что значительно повышает безопасность и надежность оборудования.
Стоит отметить, что термин "металлические" означает прочную, разделенную на отсеки структуру. Это очень специфический и строгий стандарт, отличающийся от более общего термина "металлический кожух", который не предъявляет таких же высоких требований, как "металлический кожух".

Принцип работы

На сайте распределительные шкафы с металлической обшивкойВ качестве основного изоляционного материала обычно используется воздух или изоляционные газы, такие как SF6. В случае неисправности в специальном отсеке срабатывает автоматический выключатель, отключая ток. Каждый компонент имеет свой собственный отсек, в сочетании с заземленными металлическими барьерами, что позволяет достичь как физической, так и электрической изоляции. Это позволяет нам проводить безопасное техническое обслуживание конкретной части распределительного устройства, в то время как другие секции могут продолжать работать под напряжением, не нарушая общей функциональности.

Преимущества распределительных устройств с металлическим корпусом

• Повышенная безопасность: Конструкция с отсеками обеспечивает превосходную защиту от внутренних повреждений. Вспышка дуги с большей вероятностью будет локализована внутри отсека, что снижает риск травмирования персонала и повреждения соседнего оборудования.
• Простота в обслуживании: Выдвижная конструкция выключателей позволяет легко снимать и заменять их. Это упрощает обслуживание и поиск неисправностей, часто без необходимости отключения всей линии распределительного устройства.
• Проверенная технология: Металлопластиковые распределительные устройства являются промышленным стандартом на протяжении десятилетий. Это высоконадежная и хорошо понятная технология с обширной базой установок и легкодоступными запасными частями.
• Гибкость: Модульная конструкция позволяет легко добавлять или изменять конфигурацию секций по мере изменения требований к мощности.

Недостатки распределительных устройств с металлическим корпусом

• Большой след: Воздушная изоляция и прочные металлические отсеки требуют значительного физического пространства, что делает его неудачным выбором для установок с ограниченной площадью.
• Воздействие окружающей среды: Несмотря на прочную конструкцию, компоненты все равно подвержены воздействию окружающей среды. На них может скапливаться пыль, влага и другие загрязнения, что может потребовать более частой очистки и обслуживания.
• Повышенные требования к сборным шинам и соединениям: Открытые шинные соединения могут быть слабым местом, к тому же они способствуют увеличению габаритов.

Приложения

Распределительные устройства в металлической оболочке обычно используется на промышленных предприятиях, общественных подстанциях, электростанциях и в крупных коммерческих зданиях. Это идеальный выбор для ситуаций, когда пространство не особенно ограничено, но требования к безопасности изоляции и обслуживанию высоки.

Что такое распределительное устройство КРУЭ?

Распределительные устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ) представляет собой более совершенную и компактную технологию. В системе GIS все электрические компоненты под напряжением находятся в герметичных металлических корпусах под давлением, заполненных высокодиэлектрическим газом, чаще всего гексафторид серы (SF6).

Принцип работы

В основе технологии GIS лежит использование газа SF6 в качестве изоляционной среды. Диэлектрическая прочность SF6 в три раза выше, чем у воздуха, поэтому он выдерживает более высокое напряжение и менее подвержен пробою. Именно поэтому все распределительное устройство может быть значительно уменьшено в размерах. Герметичный корпус с положительным давлением защищает внутренние компоненты от воздействия окружающей среды, обеспечивая стабильную и надежную работу. В случае неисправности выключатель работает в газовой среде SF6, что обеспечивает быстрое охлаждение и гашение дуги для обеспечения безопасности.

Преимущества распределительных устройств КРУЭ

• Компактный размер: Это самое значительное преимущество КРУЭ. Превосходные изоляционные свойства газа SF6 позволяют занимать площадь, которая зачастую составляет 10% от площади, требуемой для обычных распределительных устройств с воздушной изоляцией или металлической оболочкой. Это делает КРУЭ идеальным решением для городских районов, внутренних подстанций и морских платформ, где пространство ограничено.
• Исключительная надежность: Герметичная конструкция под давлением защищает внутренние компоненты от влаги, пыли, загрязнений и грызунов. Это приводит к значительному снижению частоты отказов и увеличению срока службы.
• Не требует особого ухода: Благодаря герметичной среде GIS не требует особого обслуживания. Регулярные проверки сводятся к контролю давления и плотности газа.
• Охрана окружающей среды: Хотя SF6 является мощным парниковым газом, герметичная конструкция обеспечивает его локализацию и предотвращает выброс в атмосферу во время нормальной работы. Это минимизирует воздействие на окружающую среду по сравнению со старыми, более пористыми системами.

Недостатки распределительных устройств КРУЭ

• Высокая начальная стоимость: Специализированные компоненты, производственные процессы и оборудование для работы с газом делают приобретение и установку систем ГИС значительно дороже, чем распределительные устройства с металлической оболочкой.
• Комплексное обслуживание: Хотя техническое обслуживание проводится нечасто, оно также является более сложным. Любая внутренняя неисправность или проблема требует специальных инструментов и опыта, чтобы открыть герметичный корпус, а газ SF6 должен быть правильно обработан и регенерирован.
• Экологические проблемы, связанные с SF6: Несмотря на то, что SF6 содержится, возможность его утечки или выброса при выводе из эксплуатации представляет собой серьезную экологическую проблему. В настоящее время ведутся исследования и разработки альтернативных изоляционных газов.
• Более шумная работа: Автоматические выключатели GIS, как правило, работают с более высоким уровнем шума по сравнению с их аналогами в металлической оболочке.

Приложения

Распределительные устройства КРУЭ являются предпочтительным выбором для высоковольтных приложений на городских подстанциях, электростанциях и морских ветряных электростанциях, где пространство строго ограничено. Они также все чаще используются в промышленных установках и коммерческих зданиях, где высокая степень надежности и низкие эксплуатационные расходы имеют первостепенное значение.

Металлочерепица и ГИС: Основные различия

1. Размер и площадь

• Распределительные устройства с металлическим корпусом: В этом типе в качестве основной изоляционной среды используется воздух. Поскольку воздух обладает относительно низкой диэлектрической проницаемостью, для обеспечения требуемых зазоров между токоведущими частями и заземленными деталями требуется больше физического пространства. В результате конструкция получается большой и громоздкой, часто занимая значительную площадь.
• Распределительные устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ): GIS использует превосходную диэлектрическую прочность газа SF6, которая в три раза выше, чем у воздуха. Это позволяет резко сократить расстояние между компонентами, а все детали заключить в компактный герметичный корпус. В результате площадь основания становится гораздо меньше, зачастую на 10% или меньше, чем у аналогичного блока в металлическом корпусе. Это критическое преимущество для городских подстанций или промышленных объектов, где недвижимость стоит дорого и ограничена.

2. Техническое обслуживание

• Распределительные устройства с металлическим корпусом: Обслуживание является ключевым аспектом систем с металлической обшивкой. Выдвижная конструкция выключателей позволяет легко снимать и осматривать их. Технический персонал может безопасно работать с отдельным выключателем или секцией распределительного устройства, в то время как остальная часть системы остается под напряжением. Однако из-за открытой конструкции компоненты подвержены воздействию таких факторов окружающей среды, как пыль и влага, что требует более частых плановых проверок и чистки.
• Распределительные устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ): Системы GIS известны тем, что не требуют особого обслуживания. Герметичный корпус под давлением защищает все внутренние компоненты от загрязнения окружающей средой, что значительно снижает необходимость в плановой чистке и осмотре. Техническое обслуживание сводится в основном к контролю давления и плотности газа. Любой внутренний ремонт, хотя и нечастый, является сложным, требующим специальных инструментов и персонала для работы с газом SF6 и открытия герметичной камеры.

3. Первоначальная стоимость

• Распределительные устройства с металлическим корпусом: Как правило, первоначальные затраты на покупку и установку распределительных устройств с металлической оболочкой ниже, чем у КРУЭ. Технология хорошо отработана, а процесс производства менее сложен, чем у герметичных КРУЭ высокого давления.
• Распределительные устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ): Первоначальная стоимость ГИС значительно выше. Это связано с передовой технологией, специализированными производственными процессами и стоимостью самого газа SF6. Однако эти более высокие первоначальные инвестиции часто компенсируются долгосрочными преимуществами, связанными с сокращением объема технического обслуживания и увеличением срока службы.

4. Охрана окружающей среды

• Распределительные устройства с металлическим корпусом: Хотя оборудование помещено в металлический корпус, его компоненты все равно подвержены воздействию окружающей среды. Это означает, что система может подвергаться воздействию влажности, пыли и загрязнения, что со временем может привести к вспышкам или коррозии.
• Распределительные устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ): Герметичный корпус GIS обеспечивает превосходную защиту. Он создает контролируемую внутреннюю среду, полностью изолированную от внешних загрязнителей, влаги и даже диких животных. Это делает GIS идеальным решением для работы в суровых или загрязненных условиях, а также способствует высокой надежности и долговечности системы.

5. Изоляционная среда

• Распределительные устройства с металлическим корпусом: Основной изоляционной средой является воздух, который имеет более низкую диэлектрическую прочность. В некоторых современных металлопластиковых системах в выключателе может использоваться SF6 или другие газы, но общая изоляция шин и компонентов часто все равно зависит от воздуха.
• Распределительные устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ): Отличительной особенностью GIS является использование газа SF6 в качестве основной изоляционной среды для всех компонентов. Это позволяет создать компактную конструкцию и обеспечивает исключительные изоляционные свойства, устойчивые к электрическому пробою. Несмотря на то, что SF6 является мощным парниковым газом, герметичные системы спроектированы таким образом, чтобы иметь чрезвычайно низкий уровень утечек, что сводит к минимуму воздействие на окружающую среду.

6. Изоляция неисправностей

• Распределительные устройства с металлическим корпусом: Конструкция распределительных устройств в металлической оболочке основана на разделении на отсеки. Каждый основной компонент (например, автоматический выключатель, сборная шина, приборный трансформатор) размещается в отдельном заземленном металлическом отсеке. Такая конструкция очень эффективна для локализации неисправности в пределах конкретной секции, предотвращая ее каскадное распространение и повреждение всей системы.
• Распределительные устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ): GIS также обеспечивает превосходную изоляцию от сбоев. Вся система размещена в едином герметичном металлическом корпусе. При возникновении неисправности дуга быстро и эффективно гасится газом SF6 под давлением, а сам корпус обеспечивает надежный барьер для предотвращения любых внешних повреждений. Герметичность системы делает ее практически неуязвимой для внешних факторов, вызывающих неисправность.

Какое распределительное устройство вам подходит? Выбор

Выбор между распределительными устройствами с металлической обшивкой и КРУЭ - это критическое решение, которое зависит от множества факторов. Не существует какого-то одного "лучшего" варианта; правильный выбор - это тот, который лучше всего соответствует конкретным требованиям вашего проекта.

Вот несколько вопросов, над которыми стоит задуматься:

• Является ли пространство критическим ограничением? Если у вас ограниченное пространство, особенно в городских условиях или в помещении, ГИС является несомненным победителем.
• Каков ваш бюджет? Если первоначальные капитальные затраты являются основной проблемой, металлические распределительное устройство является более экономичным выбором.
• Каковы ваши возможности по техническому обслуживанию? Если у вас есть опытная команда и вы хотите выполнять рутинное, простое техническое обслуживание, металлические хорошо подходит. Если вы предпочитаете решение по принципу "поставил и забыл" и можете рассчитывать на специализированную внешнюю поддержку при возникновении редких проблем, ГИС это то, что нужно.
• Каков требуемый уровень надежности? Для критически важных приложений, где простои недопустимы, герметичные и надежные устройства ГИС часто обеспечивает более высокий уровень долгосрочной надежности.
• Насколько вы чувствительны к проблемам окружающей среды? Несмотря на то, что SF6 вызывает опасения, современные системы ГИС обладают высокой степенью защиты от утечек. Надежная конструкция и защита от воздействия окружающей среды могут быть более убедительным выбором для некоторых приложений, чем система, подверженная воздействию внешних факторов.

Заключение

Распределительные устройства в металлической оболочке и распределительные устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ) являются одновременно высоконадежными и мощными технологиями защиты и управления в энергосистемах. Металлопластиковые распределительные устройства отличаются прочной конструкцией, отработанной технологией и отличной рентабельностью, что делает их идеальными для применения в условиях ограниченного пространства. КРУЭ, с другой стороны, более компактны, высоконадежны и просты в обслуживании, что делает их особенно подходящими для современных сред с жесткими требованиями к пространству.

На сайте ЧуаньлиМы понимаем, что выбор подходящего распределительного устройства - непростая задача. Мы не только предоставляем комплексные решения по металлопластиковым и КРУЭ, но и предлагаем профессиональные консультационные услуги, чтобы помочь вам тщательно проанализировать ваши потребности и определить наиболее подходящие технические решения, которые максимально повысят ценность вашего проекта.