En el sistema de distribución de alto-voltaje de edificios industriales y civiles, cuando es necesario garantizar la continuidad del suministro de energía, los diseñadores suelen adoptar el método de cableado típico de "dos en una barra colectora". - se introducen dos líneas entrantes desde diferentes puntos de alimentación y se coloca un gabinete de barras colectoras en el medio. En esta configuración, cuando una fuente de alimentación entrante falla o sufre un corte de energía, el gabinete de la barra colectora se cierra y la otra fuente de alimentación normal levanta dos secciones de la barra colectora para garantizar que las cargas importantes no se apaguen. Entonces, ¿qué es exactamente un gabinete madre? ¿Cuáles son las diferencias esenciales en estructura y función entre este y el gabinete de entrada y el gabinete de alimentación? ¿Por qué se ha convertido en un equipo central indispensable en el esquema de suministro de energía dual en el sistema de distribución de energía?
El gabinete de conexión de barras, también conocido como "gabinete de conexión de barras" o simplemente "gabinete de conexión de barras", es un cuadro que conecta dos secciones de barras colectoras. En el cableado segmentado de barra colectora única, el gabinete de acoplamiento de barra colectora se coloca en la sección de la barra colectora y generalmente se instala con un disyuntor (o interruptor de carga) de las mismas especificaciones que el gabinete entrante, además de componentes de soporte como transformadores de corriente, interruptores de puesta a tierra y pantallas en vivo. Durante el funcionamiento normal, el disyuntor del gabinete de barras está en estado abierto y las dos secciones de barras reciben energía de sus respectivos gabinetes entrantes y funcionan de forma independiente, lo que limita el rango de falla del sistema a una sola sección de barra. Cuando la línea entrante de una sección de la barra colectora pierde energía o necesita mantenimiento, el personal de operación y mantenimiento primero confirma que el disyuntor de la línea entrante de esa sección se ha abierto y luego cierra el disyuntor del gabinete de conexión de barras para conectar las dos secciones de la barra colectora, y la fuente de alimentación entrante de la otra sección de la barra colectora suministrará energía a todas las cargas. Este modo de "operación separada y conexión de respaldo" no solo garantiza la confiabilidad del suministro de energía, sino que también evita problemas tales como corriente de cortocircuito excesiva-y configuraciones de protección complejas que pueden surgir de la operación en paralelo a largo plazo-.
Estructuralmente, el gabinete de barras, el gabinete de entrada y el gabinete del alimentador pertenecen a la misma categoría de aparamenta con gabinete metálico. La estructura del gabinete tiene la misma altura y generalmente es del tipo gabinete de montaje central KYN28A-12. Sin embargo, su método de cableado interno y configuración de protección son significativamente diferentes de los del gabinete de entrada y del gabinete del alimentador. El gabinete de entrada conduce los cables desde el lado de la fuente de alimentación y los conecta a la barra colectora; El gabinete del alimentador toma energía de la barra colectora y la suministra a la carga; El gabinete de la barra colectora está conectado a ambos extremos de la barra colectora: un extremo está conectado a la barra colectora de la sección I y el otro extremo está conectado a la barra colectora de la sección II. El disyuntor que se encuentra dentro del armario sirve como interruptor de conexión entre las dos barras colectoras. Por lo tanto, el gabinete de barras no requiere una gran área de espacio para la sala de cables entrantes como el gabinete de entrada, y tanto la sala de cables superior como la inferior se utilizan para sacar la barra de conexión de barras. En la configuración de transformadores de corriente, el gabinete de barras generalmente requiere un conjunto de transformadores de corriente a cada lado del disyuntor para detectar la corriente de las dos secciones de la barra por separado, con el fin de satisfacer las necesidades de protección diferencial o protección direccional. El interruptor de puesta a tierra generalmente se instala cerca de un lado de la barra colectora del disyuntor para garantizar una conexión a tierra segura durante el mantenimiento del gabinete de la barra colectora.
La razón por la que el gabinete de la unidad principal se ha convertido en un equipo clave en el sistema de suministro de energía dual es que proporciona una operación segmentada flexible y segura y una función de conmutación automática de la fuente de alimentación de respaldo (autoconmutación de respaldo). En un sistema sin gabinete de barras, las dos barras son completamente independientes y cualquier falla de línea entrante en cualquiera de las secciones resultará en un corte de energía para todas las cargas en esa sección. Después de configurar el gabinete de barras, cuando la línea entrante de la sección I pierde voltaje, el dispositivo de conmutación automática de respaldo detecta que la barra de la sección I pierde voltaje y al mismo tiempo detecta que la barra de la sección II tiene voltaje. Después de una confirmación de retraso, el disyuntor de la línea entrante de la sección I se disparará automáticamente y luego el disyuntor del gabinete de barras se cerrará automáticamente, transfiriendo así la carga de la sección I a la fuente de alimentación de la sección II. Todo el proceso suele completarse en 2 a 5 segundos y los equipos importantes apenas notan un corte de energía. De manera similar, cuando se restablece el suministro de energía a la línea entrante de la sección I, el dispositivo de conmutación automática de respaldo puede operar automática o manualmente para reanudar la operación separada. Esta lógica de "apagón automático de energía y recuperación separada" se ha convertido en una configuración estándar para lugares de suministro de energía de alta confiabilidad, como centros de datos, hospitales, edificios de gran altura y líneas de producción industrial continua.
En la ingeniería práctica, la selección de armarios de barras implica varios parámetros clave. En primer lugar, la corriente nominal y la capacidad de interrupción-de cortocircuito. La corriente nominal del gabinete de barras colectoras debe ser consistente con la del gabinete entrante, generalmente 630 A, 1250 A, 2500 A o incluso más, para garantizar que no se sobrecargue cuando una sola fuente de alimentación esté completamente cargada. La capacidad de interrupción de cortocircuito-también debe cumplir con el requisito máximo de corriente de cortocircuito-del sistema, porque cuando el gabinete de barras está cerrado, la capacidad de cortocircuito-del sistema es la suma de las corrientes de cortocircuito-de las dos fuentes de energía, y las condiciones de interrupción son más estrictas. Los siguientes son el mecanismo operativo y la lógica de protección. El gabinete de la barra colectora generalmente está equipado con un mecanismo de operación eléctrico y está entrelazado eléctrica y mecánicamente con el disyuntor del gabinete entrante para evitar el funcionamiento en paralelo o la transmisión de energía inversa causada por dos líneas entrantes y el disyuntor de la barra colectora al mismo tiempo. El dispositivo de protección suele estar equipado con protección contra sobrecorriente, rotura rápida y lógica de conmutación automática de respaldo. A veces, también se configura la protección de carga (cuando el gabinete de la barra colectora está cerrado, se disparará rápidamente a la barra colectora de falla para proteger el transformador). Además, la posición del interruptor de puesta a tierra y el bloqueo mecánico antimal funcionamiento del gabinete de barras también deben diseñarse cuidadosamente para evitar cerrar accidentalmente el interruptor de puesta a tierra cuando el gabinete de barras está cerrado.
Desde la perspectiva de los escenarios de aplicación, casi todos los sistemas de distribución de media tensión que requieren suministro de energía dual no pueden prescindir del gabinete de barras. En grandes edificios públicos, dos transformadores se alimentan de diferentes fuentes de energía de 10 kV, con un gabinete de barras instalado en el medio para garantizar la confiabilidad del suministro de energía para cargas importantes como bombas contra incendios, ascensores e iluminación de emergencia. En el parque industrial se utilizan dos fuentes de energía, una en uso y otra de respaldo, para lograr un suministro de energía segmentado a través del gabinete de barras. Cuando la línea entrante principal está en mantenimiento, la línea entrante de respaldo transporta toda la carga a través del gabinete de barras sin afectar la producción. En el sistema de conmutación de generador y suministro de energía del centro de datos, el gabinete de conexión de bus también desempeña un papel clave, que coopera con el interruptor de transferencia automática para lograr una conmutación perfecta entre la fuente de alimentación y el generador. En el sistema de energía de las centrales eléctricas de nueva energía, la unidad principal también se utiliza para garantizar el suministro continuo de electricidad dentro de la estación. Se puede decir que en cualquier situación en la que se requiera un suministro eléctrico ininterrumpido, el gabinete de barras es indispensable.
En términos de certificación de exportación, el gabinete de barras, como tipo de aparamenta, también sigue las normas de la serie IEC 62271-200 (alta tensión) o IEC 61439 (baja tensión). Al exportar a diferentes mercados, se requieren los correspondientes informes de prueba de tipo y certificados de certificación. Por ejemplo, los proyectos en Medio Oriente y el Sudeste Asiático generalmente reconocen los informes estándar IEC bajo el sistema CB; El mercado norteamericano requiere que el gabinete de la unidad principal pase la certificación UL/cUL y cumpla con el estándar IEEE C37.20.2; El mercado de la UE requiere la marca CE para cumplir con la Directiva de bajo voltaje y la Directiva EMC. Es particularmente importante tener en cuenta que la lógica de conmutación automática de respaldo y el diseño del circuito de control del gabinete de barras principal deben cumplir con las regulaciones operativas de la red eléctrica del país de destino. Por ejemplo, algunos países no permiten la conmutación automática de respaldo y requieren el cierre manual, mientras que otros requieren la configuración de funciones de detección sincrónicas o sin voltaje. El personal de comercio exterior debe confirmar el diagrama del esquema y el diagrama del principio de control con el cliente durante la etapa de oferta para garantizar que el diseño funcional del gabinete de la unidad principal cumpla con las regulaciones locales.
En términos de operación y mantenimiento, la operación del gabinete de barras debe cumplir estrictamente con el principio de "dividir primero las líneas entrantes y luego cerrar la barra", y está estrictamente prohibido operar dos líneas entrantes con puertas de barras al mismo tiempo (a menos que el sistema permita y cumpla las condiciones para el cierre simultáneo). Se deben realizar pruebas periódicas de apertura y cierre, verificación del ajuste de protección y verificaciones de la función de enclavamiento en el gabinete de barras principal. Cuando sea necesario cambiar la fuente de alimentación de respaldo, el operador debe confirmar que el disyuntor de entrada de la sección de la que se va a salir se haya abierto, que el voltaje del bus de la sección que se va a poner en funcionamiento sea normal y luego cerrar el disyuntor del gabinete de conexión del bus. Cuando el gabinete de la barra colectora está bajo mantenimiento por corte de energía, ambos extremos de la barra colectora deben estar apagados y los cables de conexión a tierra deben instalarse por separado o conectarse a tierra de manera confiable a través de un interruptor de conexión a tierra para evitar que un lado de la barra colectora se electrifique y se invierta.
El gabinete de barras es el "interruptor central" del sistema de suministro de energía dual, lo que dota al sistema de distribución de una gran flexibilidad operativa y confiabilidad en el suministro de energía. Para el personal de comercio exterior de las empresas de fabricación de transformadores, al proporcionar a los clientes subestaciones tipo caja o soluciones de aparamenta de alto y bajo voltaje, si el cliente solicita explícitamente "suministro de energía dual" o "suministro de energía ininterrumpida para cargas importantes", entonces configurar un gabinete de barras colectoras de enclavamiento confiable y bien-diseñado es el elemento central para satisfacer sus necesidades. Comprender el principio de funcionamiento, los puntos de selección y los requisitos de certificación de exportación del gabinete principal no solo puede ayudarle a brindar un mejor servicio a los clientes, sino también a demostrar habilidades de ingeniería profesionales durante las etapas de clarificación técnica y optimización de la solución. En el sistema eléctrico, aunque el gabinete de barras pueda parecer simple, conecta dos líneas de vida y guarda silenciosamente el funcionamiento continuo de miles de cargas importantes.
