สวิตช์เกียร์ (หรือเรียกอีกอย่างว่าสวิตช์เกียร์แบบปิดด้วยโลหะหรืออุปกรณ์กระจายแบบประกอบ) เป็นระบบไฟฟ้าแบบรวมที่ประกอบด้วยเบรกเกอร์วงจรและอุปกรณ์ควบคุมที่เกี่ยวข้องเป็นหลัก
โดยรวมส่วนประกอบต่างๆ เช่น เซอร์กิตเบรกเกอร์ สวิตช์ตัดโหลด อุปกรณ์ตัดการเชื่อมต่อ ฟิวส์ หม้อแปลงเครื่องมือ อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก บัสบาร์ และระบบฉนวนภายในตู้โลหะ
ส่วนประกอบเหล่านี้ประกอบขึ้นตามแผนภาพเส้นเดี่ยวทางไฟฟ้าที่กำหนดไว้ กลายเป็นหน่วยกระจายแบบโมดูลาร์ที่ได้มาตรฐาน
หน้าที่หลักของสวิตช์เกียร์ ได้แก่ :
โดยทั่วไปแล้วสวิตช์เกียร์แรงดันต่ำจะใช้ในเครือข่ายการกระจายสูงถึง 1,000V AC ในขณะที่สวิตช์เกียร์แรงดันปานกลางจะใช้ในระบบตั้งแต่ 3.6kV ถึง 40.5kV
สวิตช์เกียร์สามารถจำแนกตามระดับแรงดันไฟฟ้า เทคโนโลยีฉนวน การออกแบบโครงสร้าง และฟังก์ชันการใช้งาน
| ด้าน | สวิตช์เกียร์แรงดันต่ำ | สวิตช์เกียร์แรงดันปานกลาง |
| ช่วงแรงดันไฟฟ้า | ≤1000V | 3.6kV-40.5KV |
| งานหลัก | การกระจายและการควบคุม (เทอร์มินัล) | การรับและการป้องกัน (ฉีด) |
| ส่วนประกอบหลัก | เบรกเกอร์กรณีแม่พิมพ์ (MCCB), เบรกเกอร์อากาศ (ACB) | เบรกเกอร์วงจรสุญญากาศ (VCB), เบรกเกอร์SF₆ |
| โมเดลทั่วไป | GGD, GCK, GCS, MNS | KYN28,XGN,C-GIS |
| เน้นความปลอดภัย | ป้องกันการกระแทก, แฟลชโค้ง | การประสานการป้องกันห้าอย่างเข้มงวดการควบคุมระยะห่างของฉนวน |
ใช้อากาศเป็นสื่อฉนวนหลัก มีโครงสร้างสมบูรณ์ บำรุงรักษาง่าย และใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบจำหน่ายแบบดั้งเดิม ตัวอย่างทั่วไป ได้แก่ ตู้ไฟฟ้าแรงดันต่ำและระบบสวิตช์เกียร์แบบปิดที่ทำด้วยโลหะแรงดันไฟฟ้าปานกลาง
โดยล้อมรอบส่วนประกอบไฟฟ้าแรงสูงทั้งหมดไว้ภายในช่องปิดผนึกซึ่งเต็มไปด้วย SF₆ ไนโตรเจน หรืออากาศแห้ง มีประสิทธิภาพการเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม โครงสร้างกะทัดรัด และปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมได้ดี
ใช้อีพอกซีเรซินเพื่อห่อหุ้มส่วนประกอบที่มีชีวิต ให้ความทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น ความชื้น ฝุ่น และมลภาวะ
ส่วนประกอบทั้งหมดได้รับการแก้ไขภายในตู้ มีโครงสร้างที่เรียบง่ายและการออกแบบที่คุ้มค่า ซึ่งใช้กันทั่วไปในระบบการกระจายมาตรฐาน
มีการติดตั้งเซอร์กิตเบรกเกอร์หรือยูนิตการทำงานไว้บนรถเข็นแบบเคลื่อนย้ายได้ ช่วยให้บำรุงรักษาและเปลี่ยนได้ง่าย โครงสร้างนี้ปรับปรุงความเป็นโมดูลและความยืดหยุ่นในการปฏิบัติงาน สวิตช์เกียร์ที่ติดตั้งตรงกลางแรงดันไฟฟ้าปานกลางเป็นตัวอย่างทั่วไป
ยูนิตหลักของวงแหวนคือระบบจำหน่ายขนาดกะทัดรัดที่ออกแบบมาสำหรับแหล่งจ่ายไฟเครือข่ายแบบวงแหวน พวกเขาใช้สวิตช์ตัดโหลดรวมกับการป้องกันฟิวส์เพื่อควบคุมและแยกข้อผิดพลาด
RMU ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเครือข่ายการกระจายสินค้าในเมือง ชุมชนที่อยู่อาศัย อาคารพาณิชย์ และโรงงานอุตสาหกรรม มีจำหน่ายทั้งแบบฉนวนอากาศและฉนวนแก๊ส มีขนาดกะทัดรัด ใช้งานง่าย และประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้
สวิตช์เกียร์แบบติดตั้งตรงกลางเป็นระบบจำหน่ายแรงดันไฟฟ้าปานกลางหุ้มโลหะแบบถอดได้ โดยทั่วไปจะใช้ที่ 3.6kV–12kV
โครงสร้างแบ่งออกเป็น 3 ส่วน คือ
การออกแบบนี้ช่วยเพิ่มความปลอดภัยและการแยกส่วนระหว่างหน่วยการทำงาน มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงไฟฟ้า โรงงานอุตสาหกรรม สถานีไฟฟ้าย่อย และสำหรับการสตาร์ทมอเตอร์ไฟฟ้าแรงสูง นอกจากนี้ยังรองรับฟังก์ชันการป้องกันแบบประสานเพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่ปลอดภัยของระบบ
สวิตช์เกียร์ที่หุ้มฉนวนแก๊สล้อมรอบส่วนประกอบไฟฟ้าทั้งหมดภายในตัวเครื่องโลหะที่ปิดสนิทซึ่งเต็มไปด้วยก๊าซฉนวน
มีความทนทานสูงต่ออิทธิพลของสิ่งแวดล้อม เช่น ความชื้น ฝุ่น มลพิษ และบรรยากาศที่มีฤทธิ์กัดกร่อน มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการขนส่งทางรถไฟในเมือง โรงงานปิโตรเคมี โลหะวิทยา และภูมิภาคที่สูง
เมื่อเปรียบเทียบกับระบบฉนวนอากาศ C-GIS มีขนาดกะทัดรัดกว่า ใช้พื้นที่การติดตั้งน้อยกว่ามาก และมีอายุการใช้งานยาวนานโดยต้องมีการบำรุงรักษาน้อยที่สุด
สวิตช์เกียร์ใช้กันอย่างแพร่หลายใน:
RMU มักใช้ในเครือข่ายการกระจายและสถานีย่อยที่มีขนาดกะทัดรัด สวิตช์เกียร์แบบติดตั้งตรงกลางส่วนใหญ่จะใช้กับการควบคุมแรงดันไฟฟ้าปานกลางและระบบสตาร์ทมอเตอร์ สวิตช์เกียร์หุ้มฉนวนแก๊สเป็นที่นิยมในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและมีพื้นที่จำกัด
| สถานการณ์ | ประเภทตู้ที่เหมาะสม | การใช้งานทั่วไป |
| โรงไฟฟ้า สถานีไฟฟ้าย่อยขนาดใหญ่ | ติดตั้งตรงกลาง (KYN28), สวิตช์ MV | การส่งมอบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าการรับหม้อแปลงหลัก |
| สวนอุตสาหกรรม วิสาหกิจขนาดกลาง | ติดตั้งตรงกลาง RMU | การกระจายการรับพลังงาน |
| พื้นที่อยู่อาศัยในเมืองอาคารสูง | RMU, ตู้กระจายสินค้า LV | แหล่งจ่ายไฟเครือข่ายวงแหวน, การกระจายขั้นสุดท้าย |
| พื้นที่สูง ชื้น มีมลพิษ | ซี-จีไอเอส | การแพร่กระจายในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง |
| การทำเหมืองแร่ ปิโตรเคมี การขนส่งทางรถไฟ | ซี-จีไอเอส | แหล่งจ่ายไฟในสภาวะที่รุนแรง |
| อาคารพาณิชย์ โรงพยาบาล ศูนย์ข้อมูล | สวิตช์เกียร์ LV (GCK/GCS/MNS) | แสงสว่าง, HVAC, การกระจายอุปกรณ์ |
การเลือกสวิตช์เกียร์ที่เหมาะสมต้องมีการประเมินปัจจัยสำคัญหลายประการ:
ระดับแรงดันไฟฟ้า ความจุกระแสไฟ ความถี่ และคุณลักษณะโหลดต้องได้รับการพิจารณาเพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานมีความเสถียรและปลอดภัย
อุณหภูมิ ความชื้น ระดับความสูง ระดับแผ่นดินไหว และระดับมลภาวะส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของฉนวนและอายุการใช้งานของอุปกรณ์
พิกัดเวลาอันสั้นที่ทนทานต่อกระแสไฟฟ้าและความสามารถในการแตกหักต้องตรงกับระดับความผิดปกติของระบบ โดยทั่วไประบบแรงดันไฟฟ้าปานกลางจะใช้พิกัด 3 วินาที ในขณะที่ระบบแรงดันไฟฟ้าต่ำมักใช้พิกัด 1 วินาที
โหลดประเภทต่างๆ ต้องมีการกำหนดค่าที่แตกต่างกัน เช่น แผงเซอร์กิตเบรกเกอร์หรือระบบสวิตช์ตัดโหลด
โดยทั่วไปการติดตั้งใหม่จะใช้ระบบที่ทันสมัยและมีประสิทธิภาพสูง ในขณะที่โครงการปรับปรุงอาจเป็นไปตามการกำหนดค่าที่มีอยู่
การออกแบบอุปกรณ์ควรช่วยให้บำรุงรักษาง่าย พร้อมประสิทธิภาพการป้องกันการกัดกร่อนและมลพิษที่แข็งแกร่ง
สถานีย่อยสำเร็จรูปรวมสวิตช์เกียร์ไฟฟ้าแรงสูง หม้อแปลง สวิตช์เกียร์แรงดันต่ำ และระบบควบคุมไว้ในตู้ขนาดกะทัดรัด
รวมสวิตช์เกียร์แรงดันไฟฟ้าปานกลาง เช่น ระบบ KYN28A-12 หรือ RMU ที่ติดตั้งรีเลย์ป้องกันและระบบสื่อสาร
โดยทั่วไปจะใช้หม้อแปลงชนิดจุ่มน้ำมันหรือแบบแห้งซึ่งมีการสูญเสียต่ำและมีประสิทธิภาพสูง
ใช้ระบบสวิตช์เกียร์แรงดันต่ำแบบดึงออกเพื่อการบำรุงรักษาง่ายและการกระจายพลังงานที่เชื่อถือได้