Discusión sobre el Diseño Eléctrico de Armarios de Distribución de Baja Tensión

Los gabinetes de distribución de baja tensión modernos se componen principalmente de dos partes: el panel y la carcasa. Durante la instalación del panel del gabinete, se debe adherir al principio de "orden, estética, seguridad y facilidad de mantenimiento". Los gabinetes pueden clasificarse según el material (por ejemplo, madera, acero) y el método de instalación (por ejemplo, montado en superficie, empotrado). Con el desarrollo continuo de la industria eléctrica de China, los requisitos para el nivel de automatización y la confiabilidad de los gabinetes de distribución de baja tensión están aumentando constantemente.

1 Breve descripción del diseño y función de los gabinetes de distribución de baja tensión modernos

El gabinete de distribución de baja tensión moderno es un eslabón crítico que conecta la red eléctrica con los usuarios finales. Su flexibilidad operativa y confiabilidad son esenciales para mejorar la calidad del suministro eléctrico. Estos gabinetes mejoran eficazmente la flexibilidad del suministro de energía de la red y reducen los tiempos de interrupción por fallas. A diferencia de los gabinetes tradicionales, los modernos presentan niveles cada vez más altos de automatización e informatización. Sus características generalmente incluyen la capacidad de segmentar eficazmente la carga de alimentación, realizar compensaciones reactivas dirigidas, monitorear en tiempo real los parámetros operativos del sistema de energía y ofrecer funciones de protección completas, entre otras. Estas ventajas mejoran significativamente la confiabilidad y la calidad de la energía de la red de distribución, optimizando parámetros como el voltaje y el factor de potencia durante la operación de la red. Además, a través del diseño avanzado de sistemas de control, protegen eficazmente contra condiciones anormales como sobretensión, sobrecorriente y armónicos, mientras también poseen excelentes capacidades de respuesta dinámica.

2 Análisis de puntos clave específicos de diseño

2.1 Diseño de circuitos de gabinetes de distribución de baja tensión

El diseño de circuitos para gabinetes de distribución de baja tensión modernos incluye el diseño de diagramas esquemáticos eléctricos y la selección de conductores. Las consideraciones para este aspecto son las siguientes:

• Diseño de diagramas esquemáticos eléctricos: El diagrama esquemático eléctrico es uno de los aspectos más fundamentales del diseño de gabinetes de distribución de baja tensión. Durante el proceso de diseño, los diseñadores deben considerar de manera integral las características de la carga, la magnitud y las características de los circuitos de suministro. Por ejemplo, el área transversal, el tipo, el material de los conductores de cada circuito y el rendimiento de los dispositivos de protección deben determinarse en función de factores como la potencia nominal y la corriente de cortocircuito. Además, dado que es poco probable que todas las cargas dentro del gabinete operen a potencia nominal simultáneamente, la demanda máxima de potencia del gabinete debe determinarse utilizando parámetros como el factor de demanda, alineados con las características reales de la carga.

• Selección de conductores: Basándose en los requisitos de aplicación práctica y las propiedades del material, las barras de bus en gabinetes de distribución de baja tensión modernos se fabrican principalmente de cobre o aluminio. Durante la selección de conductores, los diseñadores deben tener plenamente en cuenta la influencia del efecto piel y el efecto de proximidad (específico para el suministro de energía alterna) en la capacidad de conducción de corriente de los conductores. Simultáneamente, se debe prestar atención a la disipación de calor y al diseño de la disposición de los circuitos del gabinete. Además, se debe enfatizar la coordinación entre los circuitos y los dispositivos de protección durante el diseño, considerando cuidadosamente la posible interferencia entre diferentes partes.

2.2 Diseño estructural de gabinetes de distribución de baja tensión

Tomando como ejemplo un gabinete de distribución de baja tensión para redes rurales, el rendimiento de disipación de calor de la carcasa debe considerarse plenamente durante el proceso de diseño estructural. Durante la operación, factores como la luz solar externa, las altas temperaturas del verano y el aumento de las cargas eléctricas pueden llevar fácilmente a temperaturas internas excesivas, lo que puede afectar la operación normal de los componentes internos. Las consideraciones para el diseño estructural incluyen:

• Mejora de la disipación de calor a través del diseño estructural: Por un lado, asegurando la clasificación de protección contra ingreso (IP) de la carcasa, se puede mejorar la ventilación aumentando las aberturas de entrada y salida de aire. Por otro lado, se pueden agregar medidas como la instalación de mallas o deflectores para prevenir la entrada de lluvia, desechos, etc., en el gabinete.

• Selección de componentes con calificaciones superiores: Dado que la operación de los componentes eléctricos internos se ve significativamente afectada por la temperatura, la selección de componentes con calificaciones que superen los parámetros de operación reales puede mitigar los efectos adversos del aumento de la temperatura interna.

• Asegurar una disposición racional de los componentes internos: Considerando los diferentes parámetros y características de operación de los componentes dentro del gabinete, los componentes que generan un calor significativo o tienen altas necesidades de refrigeración deben priorizarse en la disposición.

Una vez que se determina la ubicación de los componentes internos, se puede comenzar con el diseño del diagrama de cableado. En este diagrama, cada circuito se divide según su fuente de alimentación. Los componentes dentro de cada circuito se disponen de izquierda a derecha según la secuencia de conexión real, mientras que las filas se disponen de arriba a abajo según la secuencia de operación. Además, se deben proporcionar etiquetas de texto apropiadas para cada circuito en el diagrama. Los requisitos básicos para el diseño y la instalación eléctrica de gabinetes de distribución de baja tensión se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1 Requisitos básicos para el diseño y la instalación eléctrica de gabinetes de distribución de baja tensión

2.3 Selección de componentes para gabinetes de distribución

Los componentes para gabinetes de distribución de baja tensión generalmente involucran diversas partes como instrumentos de visualización de parámetros eléctricos, instrumentos de medición secundaria y dispositivos de conmutación. Tomando como ejemplo el interruptor automático de baja tensión en un gabinete práctico: los gabinetes montados en superficie generalmente tienen una mejor disipación de calor, mientras que los gabinetes empotrados, debido a la circulación limitada de aire, son menos propicios para la disipación de calor. En instalaciones empotradas, la temperatura interna puede aumentar significativamente debido a la influencia del interruptor automático. Por lo tanto, la temperatura de operación del interruptor automático dentro de un gabinete empotrado es generalmente mayor que la temperatura ambiente. En consecuencia, al diseñar este tipo de gabinete de baja tensión, los diseñadores deben referirse a los datos proporcionados por el fabricante sobre el aumento de temperatura y la corriente del interruptor, considerando plenamente el impacto de la temperatura ambiente y el método de instalación de la carcasa en la corriente de operación del interruptor, y realizar las correcciones apropiadas a su valor de corriente nominal.

Además, al instalar elementos de visualización y control en el exterior del gabinete, se deben seguir principios como "disposición ordenada, confiabilidad, seguridad y facilidad de operación". Simultáneamente, se debe asegurar conexiones ajustadas y limpieza en todas las uniones de las barras de bus y los puntos de conexión. Para el diseño e instalación del cableado secundario dentro del gabinete, es crucial la identificación adecuada de componentes y cables. La instalación estandarizada y ordenada debe hacer que la función, la ruta y la jerarquía de los componentes y cables internos sean claras a simple vista, facilitando la operación posterior y el mantenimiento rutinario del gabinete de distribución de baja tensión.

3 Resumen

A medida que el nivel de automatización de los gabinetes de distribución de baja tensión modernos continúa aumentando, sus funciones y estructuras se vuelven cada vez más complejas. Por lo tanto, en el proceso de diseño real, se debe prestar atención a todas las etapas, incluyendo el análisis de la carga, la selección de componentes y la formulación de medidas de protección. Es esencial comprender a fondo los problemas comunes y sus causas raíz en los gabinetes de distribución de baja tensión para mejorar eficazmente el nivel de diseño eléctrico.