Diskuse o elektrickém návrhu nízkonapěťových distribučních skříní

Moderní nízkonapěťové distribuční skříně se především skládají ze dvou částí: panelu a obalu. Při instalaci panelu skříně by měl být dodržen princip "upravené, estetické, bezpečné a snadno udržovatelné". Skříně lze klasifikovat podle materiálu (např. dřevěné, ocelové) a způsobu instalace (např. povrchové, zapuštěné). S neustálým rozvojem elektrárenského průmyslu v Číně stále rostou požadavky na úroveň automatizace a spolehlivosti nízkonapěťových distribučních skříní.

1 Stručný popis designu a funkce moderních nízkonapěťových distribučních skříní

Moderní nízkonapěťová distribuční skříň je klíčovým spojem mezi elektrickou sítí a koncovými uživateli. Její operační flexibilita a spolehlivost jsou nezbytné pro zlepšení kvality dodávky elektřiny. Tyto skříně efektivně zvyšují flexibilitu dodávky elektrické energie a snižují dobu výpadků. Na rozdíl od tradičních skříní mají moderní skříně stále vyšší úroveň automatizace a informatizace. Jejich charakteristiky obecně zahrnují schopnost efektivně rozdělit spotřebiče, provádět cílenou kompenzaci reaktivní moci, provádět reálné monitorování parametrů chodu elektrického systému a nabízet komplexní ochranné funkce, atd. Tyto výhody výrazně zlepšují spolehlivost a kvalitu dodávky v distribuční síti, optimalizují parametry jako napětí a faktor moci během provozu sítě. Kromě toho, prostřednictvím pokročilého designu řídicího systému, efektivně chrání před neobvyklými stavu, jako jsou přetlak, přetok a harmonické, a disponují vynikající dynamickou odpovědností.

2 Analýza specifických klíčových bodů designu

2.1 Obvodový design nízkonapěťových distribučních skříní

Obvodový design moderních nízkonapěťových distribučních skříní zahrnuje design elektrických schémat a výběr vodičů. Uvažuje se následující:

• Design elektrických schémat: Elektrické schéma je jedním z nejzákladnějších aspektů designu nízkonapěťových distribučních skříní. Během designového procesu by měli designéři komplexně zohlednit charakteristiku, velikost a vlastnosti dodávacích okruhů. Například, plocha, typ a materiál vodičů pro každý okruh, a výkon ochranných zařízení by měly být určeny na základě faktorů jako je hodnota zátěže a krátkozávodný proud. Navíc, jelikož není pravděpodobné, že všechny zátěže v rámci skříně budou pracovat současně na nominální výkon, maximální výkonová poptávka skříně by měla být určena pomocí parametrů jako faktor poptávky, shodných s reálnými charakteristikami zátěže.

• Výběr vodičů: Na základě praktických požadavků a materiálních vlastností, jsou sběrnice v moderních nízkonapěťových distribučních skříních primárně vyrobeny z mědi nebo hliníku. Při výběru vodičů musí designéři plně zohlednit vliv kůžkového a blízkostního efektu (specifické pro AC dodávku) na nosnost vodičů. Zároveň by měla být věnována pozornost tepelnému odvodu a rozvržení vedení v okruzích skříně. Dále by měla být zdůrazněna koordinace mezi okruhy a ochrannými zařízeními během designu, pečlivě zvažujíc potenciální rušení mezi různými částmi.

2.2 Konstrukční design nízkonapěťových distribučních skříní

Na příkladu nízkonapěťové distribuční skříně pro venkovské sítě, musí být během konstrukčního designu plně zohledněna tepelná odvodná schopnost obalu. Během provozu, faktory jako vnější sluneční svit, vysoké letní teploty a rostoucí elektrické zátěže snadno vedou k příliš vysokým vnitřním teplotám, což může ovlivnit normální chod vnitřních komponent. Uvažuje se následující:

• Zlepšení tepelného odvodu prostřednictvím konstrukčního designu: Na jedné straně, při zajištění stupně ochrany před proniknutím (IP) obalu, lze zlepšit ventilaci zvýšením vstupních a výstupních vzduchových otvorů. Na druhé straně, lze přidat opatření jako instalace sítek nebo zábradlí, aby se zabránilo vniknutí deště, odpadu, atd., do skříně.

• Výběr komponent s vyššími stupni: Jelikož provoz vnitřních elektrických komponent je významně ovlivněn teplotou, výběr komponent s stupni přesahujícími skutečné provozní parametry může zmírnit nepříznivé účinky vysokého vnitřního teplotního stoupání.

• Zajištění racionálního rozvržení vnitřních komponent: S ohledem na různé provozní parametry a charakteristiky komponent v rámci skříně, by měly být prioritně umístěny komponenty, které produkují významné množství tepla nebo mají vysoké požadavky na chlazení.

Jakmile je umístění vnitřních komponent stanoveno, může začít design schématu vedení. V tomto schématu jsou jednotlivé okruhy rozděleny podle jejich zdroje energie. Komponenty v každém okruhu jsou uspořádány zleva doprava podle skutečného pořadí spojení, zatímco řady jsou uspořádány shora dolů podle pořadí provozu. Dále by měly být poskytnuty vhodné textové označení pro každý okruh ve schématu. Základní požadavky na elektrický design a instalaci nízkonapěťových distribučních skříní jsou uvedeny v tabulce 1.

Tabulka 1 Základní požadavky na elektrický design a instalaci nízkonapěťových distribučních skříní

2.3 Výběr komponent pro distribuční skříně

Komponenty pro nízkonapěťové distribuční skříně obecně zahrnují různé části, jako jsou ukazatele elektrických parametrů, sekundární měřicí přístroje a přepínače. Na příklad nízkonapěťového spínacího relé v praktické skříni: povrchově montované skříně obecně mají lepší tepelný odvod, zatímco zapuštěné skříně, kvůli omezenému vzduchovému oběhu, jsou méně výhodné pro tepelný odvod. Při zapuštěné instalaci může vnitřní teplota výrazně stoupat kvůli vlivu spínacího relé. Proto je provozní teplota spínacího relé uvnitř zapuštěné skříně obvykle vyšší než okolní teplota. V důsledku toho, při designu této nízkonapěťové skříně, by měli designéři referovat na data výrobce o teplotním stoupení a proudu spínacího relé, plně zohledňovat vliv okolní teploty a způsobu instalace obalu na provozní proud spínacího relé, a provést příslušné opravy jeho nominální hodnoty proudu.

Dále, při instalaci zobrazovacích a ovládacích prvků na vnějšku skříně, by měly být dodržovány principy jako "uspořádané umístění, spolehlivost, bezpečnost a snadná obsluha". Současně zajistit těsné spojení a čistotu všech sběrnek a spojovacích bodů. Pro design a instalaci sekundárního vedení uvnitř skříně je klíčové správné identifikace komponent a vedení. Standardizovaná a čistá instalace by měla umožnit jasný pohled na funkci, trasování a hierarchii vnitřních komponent a vedení, což usnadňuje následnou operaci a pravidelnou údržbu nízkonapěťové distribuční skříně.

3 Shrnutí

S tím, jak se úroveň automatizace moderních nízkonapěťových distribučních skříní neustále zvyšuje, jejich funkce a struktury se stávají stále složitějšími. Proto je v praxi designového procesu třeba věnovat pozornost všem fázím, včetně analýzy zátěže, výběru komponent a formulování ochranných opatření. Je nezbytné důkladně pochopit běžné problémy a jejich hlavní příčiny v nízkonapěťových distribučních skříních, aby bylo možné efektivně zlepšit úroveň elektrického designu.