Заголовок: Подробный обзор конфигурации и различий шкафов среднего и низкого напряжения – прочтите эту статью, чтобы разобраться! 

В системах электроснабжения ключевым распределительным оборудованием являются шкафы среднего и низкого напряжения (КСО, КРУ и НКУ). Они гибко конфигурируются в зависимости от сценария применения и системных решений. Распространенные типы шкафов включают: вводные, линейные, секционные (шиносоединительные), компенсации реактивной мощности, пуска электродвигателей, заземляющего трансформатора, измерительные шин, трансформатора собственных нужд и другие. Эти типы шкафов вместе образуют законченную распределительную систему, обеспечивая стабильное распределение и передачу электроэнергии.

Трансформатор понижает высокое напряжение и подключается к системе распределительных шкафов через вводную ячейку. Далее, через линейные ячейки электроэнергия передается к различным потребителям. Для объектов, требующих высокой надежности, обычно используется схема с двумя независимыми вводами питания. В этом случае ключевую роль играет секционная (шиносоединительная) ячейка. Она соединяет две секции сборных шин. При типичной схеме «два ввода + один секционный выключатель» можно реализовать взаимное резервирование двух источников питания. При отказе одного из вводов секционный выключатель замыкается, и всю нагрузку берет на себя оставшийся ввод, обеспечивая непрерывность электроснабжения. Из-за работы такого оборудования, как электродвигатели и насосы, в сети возникает реактивная мощность, что приводит к снижению коэффициента мощности (cos φ) и полезной нагрузки. Для решения этой проблемы в системе предусматривают шкафы компенсации реактивной мощности. Они используют конденсаторные батареи или статические тиристорные компенсаторы (СТК, SVG) для повышения коэффициента мощности и снижения потерь в сети.

Линейные шкафы непосредственно питают нагрузки, которые могут быть разнообразны: электродвигатели (лифты, насосы), осветительные или нагревательные приборы, а также требующие дополнительного понижения напряжения для низковольтного оборудования. Например, линия 10 кВ от линейного шкафа может питать понижающий трансформатор 10/0,4 кВ, который затем через низковольтный щит распределяет электроэнергию конечным потребителям (освещение, розетки, инструмент). В шкафах среднего напряжения (например, 10 кВ) из-за высокого напряжения для измерений и защиты требуются измерительные трансформаторы напряжения (ТН). ТН преобразуют высокое напряжение в стандартное низкое (100 В или 380 В) для питания измерительных приборов и реле. Их первичные цепи требуют обеспечения достаточных изоляционных промежутков (для системы 10 кВ требуется воздушный зазор более 125 мм), поэтому сами трансформаторы имеют значительные габариты и защищаются предохранителями высокого напряжения. Для удобства обслуживания и ремонта такие ТН часто устанавливаются на выкатные элементы, образуя отдельную ячейку ТН. Аналогично, отдельные ячейки требуются для трансформаторов собственных нужд (ТСН) и заземляющих дугогасящих реакторов или трансформаторов.

Ключевыми компонентами любых шкафов являются коммутационные аппараты: силовые выключатели, выключатели нагрузки, разъединители, контакторы, заземлители. Они выполняют функцию замыкания и размыкания цепи. Совместно с трансформаторами тока (ТТ) и напряжения (ТН) для измерения параметров, а также с ограничителями перенапряжений (ОПН) для защиты от перенапряжений, эти устройства соединяются медными шинами в законченную электрическую схему. Помимо силовой части (цепи главного тока), шкафы содержат вторичные цепи. Это системы управления, измерения и релейной защиты. Вторичные цепи соединяются проводами и кабелями, обеспечивая команды на включение/отключение, сбор данных о токе и напряжении, передачу сигналов. Для подвижных частей (например, выкатных элементов) используются штепсельные разъемы. Существует значительная разница в конструкции низковольтных (НКУ) и средневольтных (КРУ) шкафов.

• Низковольтные шкафы (НКУ) часто компонуются в одном корпусе несколько функциональных блоков. Например, одна линейная панель может содержать одновременно и двигательные, и распределительные линии. Возможны варианты совмещения вводного и отводящего блоков в одной панели, смешанный монтаж стационарных и выкатных секций. В промышленности, особенно на химических заводах, где много двигательных нагрузок, часто применяются шкафы с большим количеством отходящих линий. Все панели унифицированы по расположению главных и заземляющих шин, а также отверстий для вторичной коммутации, что позволяет собирать их в единый щит. Поток мощности: Вводная панель → Вводной выключатель → Главные сборные шины → Линейные панели → Линейные выключатели → Нагрузка.
• Средневольтные шкафы (КРУ), как правило, представляют собой один шкаф, выполняющий одну функцию. Из-за высокого напряжения такие функции, как измерение напряжения (ТН), собственные нужды (ТСН) или заземление нейтрали, требуют отдельных ячеек. Секционирование и шинный разъединитель часто требуют двух шкафов. Для компенсации реактивной мощности шкаф КРУ служит лишь ячейкой отходящей линии, питающей конденсаторную установку или реактор. Аналогично и для заземляющего трансформатора – это типичная линейная ячейка, но нагрузкой является сам трансформатор.

В системах среднего напряжения разрыв дугогасительной камеры выключателя не обеспечивает видимого разрыва цепи (не является разъединителем). Поэтому для стационарных выключателей требуется последовательная установка отдельного разъединителя. Альтернативой является установка выключателя на выкатной элемент, который при выкатывании создает видимый разрыв за счет разъединения первичных контактов. Отдельно стоит проблема изоляции: токоведущие части должны находиться на строго определенном расстоянии от заземленного корпуса (для 10 кВ это расстояние должно быть не менее 125 мм). Наконец, корпуса шкафов должны иметь определенную степень защиты (IP) для предотвращения проникновения посторонних предметов и насекомых. Конструкция шкафов самонесущая, они должны выдерживать механические нагрузки при транспортировке и подъеме без деформации. Для шкафов с повышенными требованиями безопасности необходима защита от воздействия внутренней дуги: корпус должен выдерживать ударную волну при коротком замыкании с дугой внутри ячейки, гарантируя безопасность персонала.

Это сравнение наглядно демонстрирует сходства и различия шкафов среднего и низкого напряжения в функциональной конфигурации, конструктивных решениях и требованиях безопасности. Понимание этих различий помогает правильно выбирать оборудование и конфигурировать системы для обеспечения надежной работы электроснабжения.