Что произойдет, если вы используете распределительное устройство низкого напряжения вместо распределительного устройства среднего напряжения?

В электроэнергетических системахраспределительное устройство низкого напряжения (НН)ираспределительное устройство среднего напряжения (МВ)предназначены для совершенно разных диапазонов напряжения, применений и стандартов безопасности. Распределительное устройство низкого напряжения обычно работает при напряжении до 1000 В переменного тока, а распределительное устройство среднего напряжения охватывает диапазон от 3 до 36 кВ (или до 38 кВ в некоторых стандартах). Использование распределительного устройства низкого напряжения вместо распределительного устройства среднего напряжения — это не просто ошибка в спецификации — это опасное нарушение принципов электротехники. Ниже приводится подробный анализ того, что произойдет в таком сценарии.

1. Немедленный пробой диэлектрика (разрушение изоляции).

Самым немедленным и катастрофическим последствием будет пробой изоляции. В распределительных устройствах низкого напряжения предусмотрены зазоры (воздушные зазоры) и пути утечки, подходящие только для напряжения до 1000 В. При воздействии среднего напряжения (например, 11 кВ или 33 кВ) воздух между шинами, клеммами и корпусом ионизируется и вспыхивает. В результате возникает сильная внутренняя дуговая вспышка, которая, вероятно, приведет к взрыву распределительного устройства.

2. Вспышка дуги и опасность пожара

При повреждениях среднего напряжения выделяется значительно больше энергии, чем при повреждениях низкого напряжения. В распределительных устройствах низкого напряжения отсутствуют дугогасительные камеры, дугогасительные камеры и механизмы сброса давления, которые есть в распределительных устройствах среднего напряжения (например, элегазовые или вакуумные прерыватели). Когда в распределительном устройстве низкого напряжения возникает дуга на уровне среднего напряжения, температура дуги может превышать 10 000°C, вызывая испарение меди и стали. Волны давления могут сорвать двери шкафов и травмировать находящийся рядом персонал. Расплавленный металл и ионизированные газы могут воспламенить окружающие материалы. Результатом является высокий риск пожара и взрыва, часто со смертельным исходом для операторов.

3. Полное уничтожение автоматических выключателей.

Низковольтные автоматические выключатели (например, в литом корпусе или воздушные автоматические выключатели) имеют номинальную отключающую способность (Icu) для повреждений низкого напряжения, но они не предназначены для прерывания токов повреждения среднего напряжения. При возникновении неисправности среднего напряжения контакты выключателя могут свариться из-за недостаточного контактного давления и способности прерывания дуги. Дуга может не погаснуть при естественном переходе тока через ноль, что приведет к устойчивому образованию дуги. Корпус выключателя может разрушиться из-за внутреннего давления дуги. Следовательно, автоматический выключатель не может устранить неисправность, и защита высокого напряжения (например, фидерный выключатель на подстанции) должна сработать, но к тому времени низковольтное распределительное устройство уже разрушено.

4. Потеря электробезопасности и опасность для персонала.

Распределительное устройство среднего напряжения включает в себя обязательные функции безопасности, которых нет в распределительном устройстве низкого напряжения, в том числе заземлители для безопасного заземления кабелей после изоляции, индикаторы наличия напряжения и шторки над неподвижными контактами, блокировки для предотвращения доступа к частям под напряжением (например, блокировки Castell или соленоидные блокировки) и дистанционные стеллажные системы с системами подавления вспышки дуги. Без этих функций операторы, пытающиеся поддерживать или изолировать цепь среднего напряжения внутри панели низкого напряжения, сталкиваются с непосредственной опасностью, связанной с потенциалами шага и прикосновения, емкостными зарядами и неконтролируемой вспышкой дуги. Результатом могут стать серьезные травмы или смерть электротехнического персонала.

5. Перегрев и тепловой разгон

Распределительное устройство среднего напряжения предназначено для работы с более высокими постоянными токами и кратковременно выдерживаемыми токами (например, 25 кА в течение 1–3 секунд). Шины и соединения низкого напряжения меньше по размеру и имеют меньшую тепловую массу. В условиях среднего напряжения даже нормальный ток нагрузки может вызвать чрезмерный нагрев из-за шин недостаточного размера. Во время неисправности энергия I²t почти мгновенно расплавит медные шины и изоляцию. Это приводит к плавлению изоляции, межфазным коротким замыканиям и каскадным отказам.

6. Ненадежная координация защиты

Реле защиты низкого напряжения (часто встроенные в выключатели) имеют простые кривые срабатывания и ограниченную связь. Системы среднего напряжения требуют сложных реле защиты с такими функциями, как дифференциальная защита, направленная максимальная токовая защита, дистанционная защита (импеданс) и защита от отказа выключателя. Распределительное устройство низкого напряжения, подключенное к источнику среднего напряжения, не сможет отличить незначительную перегрузку от серьезной неисправности. В результате происходят неприятные отключения или, что еще хуже, отсутствие отключений вообще. В конечном итоге может отключиться весь выключатель вышестоящей подстанции, что приведет к повсеместному отключению электроэнергии.

7. Нарушение электротехнических норм и стандартов.

Использование распределительного устройства низкого напряжения в цепи среднего напряжения нарушает почти все основные электрические нормы, включая IEC 61439 (сборки низкого напряжения) и IEC 62271-200 (распределительное устройство среднего напряжения в металлическом корпусе), статьи 240 и 490 NEC (NFPA 70) и IEEE C37.20.2 для распределительных устройств среднего напряжения. Это приводит к юридической ответственности, аннулированию страховки и возможным обвинениям в уголовной халатности в случае несчастного случая.

8. Повреждение оборудования, расположенного ниже по потоку.

Даже если низковольтное распределительное устройство просуществует недолгое время (что крайне маловероятно), преобразование напряжения будет неправильным. В системах среднего напряжения часто используются понижающие трансформаторы. Размещение распределительного устройства низкого напряжения перед трансформатором среднего/низкого напряжения физически невозможно, поскольку изоляция распределительного устройства низкого напряжения выйдет из строя до того, как достигнет первичной обмотки трансформатора, а пусковой ток трансформатора сработает или разрушит выключатели низкого напряжения. Результатом является потеря всех последующих нагрузок и потенциальное повреждение трансформатора.

Заключение: почему этого никогда нельзя делать

Подводя итог, можно сказать, что распределительные устройства низкого напряжения рассчитаны на напряжение до 1 кВ, а распределительные устройства среднего напряжения рассчитаны на напряжение от 3 до 36 кВ. В распределительных устройствах низкого напряжения используется воздушное гашение с ограниченной способностью прерывания дуги, тогда как в распределительных устройствах среднего напряжения используется вакуум или элегаз для надежного гашения дуги. Отключающая способность низковольтных выключателей недостаточна для токов повреждения среднего напряжения, что приводит к сварке контактов и взрыву. Функции безопасности в распределительных устройствах низкого напряжения являются базовыми, в то время как распределительные устройства среднего напряжения включают в себя заземлители, жалюзи и блокировки для предотвращения смертельного поражения электрическим током. Наконец, распределительное устройство низкого напряжения соответствует стандарту IEC 61439, тогда как распределительное устройство среднего напряжения должно соответствовать стандарту IEC 62271-200 — стандарту, которому не может соответствовать низковольтное оборудование.

Окончательный ответ:Использование распределительного устройства низкого напряжения вместо распределительного устройства среднего напряжения приведет к немедленному нарушению изоляции, сильному взрыву дуги, разрушению оборудования, чрезвычайному риску смертельного ранения персонала и полному нарушению правил электробезопасности. Это недопустимо ни при каких обстоятельствах. Если требуется распределительное устройство среднего напряжения, единственным правильным решением является использование распределительного устройства среднего напряжения с соответствующими номиналами, разработанного, протестированного и сертифицированного для этого класса напряжения.