مناقشة حول تصميم التوزيع الكهربائي للخزائن ذات الجهد المنخفض

تتكون الخزانات الكهربائية ذات الجهد المنخفض الحديثة بشكل أساسي من جزأين: اللوحة والغلاف. أثناء تركيب لوحة الخزانة، يجب الالتزام بمبدأ "الترتيب الجيد والمظهر الجمالي والأمان وسهولة الصيانة". يمكن تصنيف الخزانات بناءً على المادة (مثل الخشب والفولاذ) وطريقة التثبيت (مثل السطحي والمدفون). مع التطور المستمر لصناعة الطاقة في الصين، تزداد المتطلبات المتعلقة بمستوى الأتمتة والموثوقية للخزانات الكهربائية ذات الجهد المنخفض باستمرار.

1 نبذة مختصرة عن تصميم وخواص خزانات التوزيع ذات الجهد المنخفض الحديثة

تعتبر خزانات التوزيع ذات الجهد المنخفض الحديثة رابطاً حاسماً يربط الشبكة الكهربائية بالمستخدمين النهائيين. تعتبر مرونة التشغيل والموثوقية ضرورية لتحسين جودة التزويد بالكهرباء. هذه الخزانات تزيد بشكل فعال من مرونة تزويد الشبكة الكهربائية وتقلل من أوقات انقطاع التيار الناجمة عن الأعطال. على عكس الخزانات التقليدية، تتميز الخزانات الحديثة بمستويات متزايدة من الأتمتة والمعلوماتية. تتضمن خصائصها عادة القدرة على تقسيم الحمل المغذي بشكل فعال، وإجراء تعويض قدرة رد الفعل المستهدف، ومراقبة معلمات تشغيل نظام الطاقة في الوقت الحقيقي، وتقديم وظائف الحماية الشاملة وغيرها. هذه الميزات تحسن بشكل كبير من الموثوقية وجودة التيار الكهربائي في شبكة التوزيع، وتحسن معلمات مثل الجهد وعامل القوة خلال تشغيل الشبكة. بالإضافة إلى ذلك، من خلال تصميم نظام تحكم متقدم، توفر هذه الخزانات حماية فعالة ضد حالات غير طبيعية مثل زيادة الجهد وزيادة التيار والتآلف، كما تمتلك قدرات استجابة ديناميكية ممتازة.

2 تحليل نقاط التصميم الرئيسية المحددة

2.1 تصميم الدائرة لخزانات التوزيع ذات الجهد المنخفض

يتضمن تصميم الدائرة لخزانات التوزيع ذات الجهد المنخفض الحديثة تصميم الرسوم البيانية الكهربائية واختيار الموصلات. تشمل اعتبارات هذا الجانب ما يلي:

• تصميم الرسوم البيانية الكهربائية: تعتبر الرسم البياني الكهربائي أحد أكثر جوانب تصميم خزانات التوزيع ذات الجهد المنخفض أساسية. أثناء عملية التصميم، يجب على المصممين أن يعتبروا بشكل شامل خصائص الحمل وكبيرته ومميزات دوائر التغذية. على سبيل المثال، يجب تحديد مساحة المقطع العرضي ونوع ومواد الموصلات لكل دائرة وأداء أجهزة الحماية بناءً على عوامل مثل تصنيف الحمل وتيار القصر. بالإضافة إلى ذلك، بما أنه من غير المرجح أن تعمل جميع الأحمال داخل الخزانة في قدرتها المقننة في نفس الوقت، يجب تحديد الطلب الأقصى للطاقة للخزانة باستخدام معلمات مثل عامل الطلب، متوافقة مع خصائص الحمل الفعلية.

• اختيار الموصلات: بناءً على متطلبات التطبيق العملية ومميزات المواد، يتم صنع قضبان التوزيع في الخزانات الكهربائية ذات الجهد المنخفض الحديثة بشكل أساسي من النحاس أو الألومنيوم. أثناء اختيار الموصلات، يجب على المصممين أن يأخذوا في الاعتبار بشكل كامل تأثير ظاهرة الجلد وتقارب الموصلات (محدد لتغذية التيار المتردد) على سعة التيار للموصلات. في الوقت نفسه، يجب الانتباه إلى تبديد الحرارة وتخطيط الأسلاك في دوائر الخزانة. بالإضافة إلى ذلك، يجب التركيز على التنسيق بين الدوائر وأجهزة الحماية أثناء التصميم، مع النظر بعناية في احتمال التداخل بين الأجزاء المختلفة.

2.2 تصميم الهيكل لخزانات التوزيع ذات الجهد المنخفض

على سبيل المثال، في حالة خزانة توزيع ذات جهد منخفض للشبكات الريفية، يجب الأخذ بعين الاعتبار أداء تبديد الحرارة للغلاف أثناء عملية التصميم الهيكلي. أثناء التشغيل، يمكن أن يؤدي عوامل مثل أشعة الشمس الخارجية ودرجات الحرارة المرتفعة في الصيف وزِيادة الأحمال الكهربائية بسهولة إلى درجات حرارة داخلية مرتفعة بشكل مفرط، مما قد يؤثر على التشغيل الطبيعي للعناصر الداخلية. تشمل اعتبارات التصميم الهيكلي ما يلي:

• تعزيز تبديد الحرارة من خلال التصميم الهيكلي: من جهة، بينما يتم ضمان تصنيف حماية الغلاف (IP)، يمكن تحسين التهوية من خلال زيادة فتحات الهواء الداخل والمخرج. من جهة أخرى، يمكن إضافة إجراءات مثل تركيب شبكات أو حاجزات لمنع دخول الأمطار والقمامة وما إلى ذلك إلى الخزانة.

• اختيار المكونات ذات التصنيفات الأعلى: بما أن تشغيل المكونات الكهربائية الداخلية يتأثر بشكل كبير بدرجة الحرارة، فإن اختيار المكونات ذات التصنيفات التي تتجاوز المعلمات التشغيلية الفعلية يمكن أن يخفف من الآثار السلبية لارتفاع درجة الحرارة الداخلية.

• ضمان تخطيط المكونات الداخلية بشكل منطقي: مع الأخذ في الاعتبار المعلمات التشغيلية والمميزات المختلفة للمكونات داخل الخزانة، يجب أن يتم تخصيص الأولوية في التخطيط للمكونات التي تنتج حرارة كبيرة أو لها متطلبات تبريد عالية.

بعد تحديد مكان المكونات الداخلية، يمكن بدء تصميم مخطط الأسلاك. في هذا المخطط، يتم تقسيم كل دائرة وفقًا لمصدر الطاقة الخاص بها. يتم ترتيب المكونات داخل كل دائرة من اليسار إلى اليمين وفقًا لترتيب الاتصال الفعلي، بينما يتم ترتيب الصفوف من الأعلى إلى الأسفل وفقًا لترتيب التشغيل. بالإضافة إلى ذلك، يجب توفير علامات نصية مناسبة لكل دائرة في المخطط. تظهر المتطلبات الأساسية لتصميم وتركيب خزانات التوزيع ذات الجهد المنخفض في الجدول 1.

جدول 1 المتطلبات الأساسية لتصميم وتركيب خزانات التوزيع ذات الجهد المنخفض

2.3 اختيار المكونات لخزانات التوزيع

تشمل المكونات لخزانات التوزيع ذات الجهد المنخفض عادةً أجزاء مختلفة مثل أجهزة عرض المعلمات الكهربائية وأجهزة القياس الثانوية وأجهزة التحويل. على سبيل المثال، في حالة مفتاح الدائرة ذو الجهد المنخفض في خزانة عملية: عادةً ما يكون للخزانات السطحية تبديد حراري أفضل، بينما الخزانات المدفونة، بسبب تقييد دوران الهواء، أقل ملاءمة لتبديد الحرارة. في التثبيتات المدفونة، يمكن أن ترتفع درجة الحرارة الداخلية بشكل كبير بسبب تأثير مفتاح الدائرة. لذلك، عادةً ما تكون درجة حرارة مفتاح الدائرة داخل الخزانة المدفونة أعلى من درجة الحرارة المحيطة. وبالتالي، عند تصميم هذا النوع من الخزانات ذات الجهد المنخفض، يجب على المصممين الرجوع إلى البيانات المقدمة من الشركة المصنعة حول ارتفاع درجة الحرارة والتيار لمفتاح الدائرة، مع الأخذ بعين الاعتبار تأثير درجة الحرارة المحيطة وطريقة تثبيت الغلاف على التيار التشغيلي لمفتاح الدائرة، وإجراء التعديلات المناسبة على قيمة التيار المقنن له.

بالإضافة إلى ذلك، عند تركيب عناصر العرض والتحكم على الخارج من الخزانة، يجب اتباع مبادئ مثل "التخطيط المرتب، الموثوقية، الأمان، وسهولة التشغيل". في الوقت نفسه، يجب ضمان التوصيلات الوثيقة والنظافة في جميع مفاصل القضبان والنقاط المتصلة. بالنسبة لتصميم وتثبيت الأسلاك الثانوية داخل الخزانة، يعتبر التعرف الصحيح على المكونات والأسلاك أمرًا حاسمًا. يجب أن يكون التثبيت المعياري والنظامي واضحًا بحيث يمكن فهم وظيفة ومسار وترتيب المكونات الداخلية والأسلاك بسهولة، مما يسهل التشغيل والصيانة الروتينية لخزانة التوزيع ذات الجهد المنخفض.

3 خلاصة

مع الاستمرار في زيادة مستوى الأتمتة في خزانات التوزيع ذات الجهد المنخفض الحديثة، تصبح وظائفها وهياكلها أكثر تعقيدًا. لذا، في عملية التصميم الفعلية، يجب الاهتمام بكل مراحل العملية بما في ذلك تحليل الأحمال واختيار المكونات ووضع خطط الحماية. من الضروري فهم المشكلات الشائعة وأسبابها الجذرية في خزانات التوزيع ذات الجهد المنخفض لتعزيز مستوى التصميم الكهربائي بشكل فعال.