Hoog-schakelapparatuur zijn apparatuureenheden die door de fabrikant als complete sets worden geleverd en ter plaatse- worden geassembleerd om een- hoogspanningsstroomdistributiesysteem te vormen. Dit systeem segmenteert het elektrische hoofdcircuit in verschillende afzonderlijke eenheden; Binnen elke unit zijn componenten zoals stroomonderbrekers, scheidingsschakelaars, instrumenttransformatoren, maar ook beveiligings-, besturings- en meetapparatuur centraal gemonteerd in één geïntegreerde kast. Meerdere van dergelijke schakelkasten kunnen worden gecombineerd om de complete stroomdistributiesystemen voor energiecentrales en onderstations te construeren. Het productontwerp is erop gericht de veilige, betrouwbare en efficiënte werking van de apparatuur te garanderen. Het ontwerp ervan vereist een uitgebreide afweging van factoren, waaronder elektrische prestaties, mechanische structuur, veiligheidsbescherming en aanpassingsvermogen aan de omgeving. Onder deze overwegingen is de in elkaar grijpende functie "Vijf Preventies" een cruciale maatregel voor het beschermen van zowel apparatuur als personeel, terwijl operationele fouten effectief worden voorkomen.
Een hoogspanningsschakelapparaat bestaat doorgaans uit verschillende hoofdcompartimenten: het railcompartiment, het stroomonderbrekercompartiment, het relaiscompartiment en het kabelcompartiment. Het railcompartiment dient voor het aggregeren en distribueren van elektrische energie; het stroomonderbrekercompartiment herbergt de kernschakelapparaten; het kabelcompartiment vergemakkelijkt de aansluiting van uitgaande kabels; en het relaiscompartiment biedt plaats aan de beveiligings- en besturingsapparatuur.
De 'vijf preventies' die verband houden met hoog-schakelapparatuur omvatten: het voorkomen van het openen of sluiten van scheidingsschakelaars (of het isoleren van stekkers) terwijl ze onder belasting staan; het voorkomen van het per ongeluk openen of sluiten van stroomonderbrekers; het voorkomen van het sluiten van een stroomonderbreker terwijl de aardingsschakelaar zich in de gesloten positie bevindt; het voorkomen van het per ongeluk sluiten van een aardingsschakelaar terwijl het circuit onder spanning staat; en het voorkomen van onbedoelde toegang tot een onder spanning staand compartiment.
De vergrendelingsmechanismen van de "Vijf Preventies" kunnen grofweg worden onderverdeeld in drie typen: mechanische, elektrische en geïntegreerde systemen. Deze mechanismen worden voornamelijk geïmplementeerd via verplichte mechanische vergrendelingen-of, als alternatief, elektromagnetische vergrendelingssystemen-die de werking van de stroomonderbreker, scheidingsschakelaars, aardingsschakelaars en kastdeuren coördineren. Specifiek voor uittrekbare stroomonderbrekers omvatten de "Vijf Preventies"-vergrendelingsfuncties: het inbrengen of verwijderen van secundaire pluggen alleen mogelijk wanneer de onderbrekerslede in de "test"-positie is geplaatst; het voorkomen dat de onderbrekerwagen uit de "werk"-positie wordt teruggetrokken zodra de stroomonderbreker is gesloten; het vergrendelen van de wagen van de onderbreker om te voorkomen dat deze in de "werk"-positie komt wanneer de aardingsschakelaar gesloten is; het vergrendelen van de aardingsschakelaar met de afdekplaat van het kabelcompartiment om ervoor te zorgen dat de kastdeur alleen kan worden geopend nadat het circuit op de juiste manier is geaard; en het gebruik van automatische sluiters om de uittrekbare stroomonderbreker mechanisch te isoleren van de stationaire contacten van het bekrachtigde railgedeelte.
De normale bedrijfsomstandigheden voor complete sets hoog{0}}schakelapparatuur omvatten doorgaans: een bovengrens voor de omgevingstemperatuur die doorgaans niet hoger is dan 40 graden, en een ondergrens die doorgaans op -5 graden ligt (wat kan oplopen tot -15 graden in extreem koude gebieden); een hoogte die doorgaans niet groter is dan 1000 meter; een dagelijkse gemiddelde omgevingsvochtigheid van niet meer dan 95%, en een maandgemiddelde van niet meer dan 90%; een seismische intensiteit die de magnitude 8 niet overschrijdt; en installatie op locaties die vrij zijn van brandgevaar, explosierisico's, ernstige vervuiling, chemische corrosie of intense trillingen.
De primaire elektrische componenten die zich in de schakelkast bevinden, omvatten voornamelijk: hoog-stroomonderbrekers (zoals vacuüm- of SF6-types), scheiders, stroomtransformatoren (CT's), spanningstransformatoren (PT's), aardingsschakelaars, overspanningsafleiders, hoog-spanningszekeringen, lastschakelaars en soortgelijke apparaten. De secundaire componenten (hulpapparatuur) in de kast worden voornamelijk gebruikt voor monitoring, controle, meting en bescherming; Veel voorkomende voorbeelden zijn: relais, energiemeters, ampèremeters, voltmeters, wattmeters, op microprocessor-gebaseerde geïntegreerde beveiligingsapparatuur, signaallampen, drukknoppen, zekeringen en dergelijke.
De operationele procedures voor complete sets van hoog{0}}hoogspanningsschakelapparatuur omvatten voornamelijk stroom-aan (bekrachtiging) en stroom-uit (onderhouds)werkzaamheden. De algemene stappen voor inschakelen-zijn als volgt: bevestig dat de aardingsschakelaar open is → duw de uittrekbare eenheid (trolley) in de testpositie en sluit de secundaire stekkers aan → duw de uittrekbare eenheid in de servicepositie → sluit de stroomonderbreker. De algemene stappen voor een stroom-uitschakeling (onderhoudsoperatie) zijn als volgt: open de stroomonderbreker → trek de unit terug naar de testpositie → ontkoppel de secundaire stekkers → trek de unit volledig uit de kast → sluit de aardingsschakelaar.
Het productontwerp van complete hoog-schakelapparatuur heeft doorgaans de volgende kenmerken: elektrische apparatuur is ondergebracht in een metalen behuizing, wat resulteert in een compacte structuur en een kleine voetafdruk; de units ondergaan een geïntegreerde fabrieksassemblage, waardoor de installatiewerklast op- locatie wordt geminimaliseerd en de algehele bouwcyclus wordt verkort; en ze bieden een hoge bedrijfszekerheid in combinatie met gemakkelijk onderhoud.
