بحث حول تصميم الكهربائي لألواح التوزيع ذات الجهد المنخفض

پانل‌های توزیع ولتاژ پایین مدرن عمدتاً از دو بخش تشکیل شده است: پانل و پوشش. در زمان نصب پانل کابینت، باید به اصول "مرتب، زیبا، ایمن و آسان برای نگهداری" پایبند باشیم. کابینت‌ها می‌توانند بر اساس مواد (مثلاً چوبی، فولادی) و روش نصب (مثلاً سطحی، داخلی) طبقه‌بندی شوند. با توسعه مداوم صنعت برق چین، نیاز به سطح خودکارسازی و قابلیت اطمینان پانل‌های توزیع ولتاژ پایین به طور مداوم افزایش می‌یابد.

1 توضیح مختصری درباره طراحی و عملکرد پانل‌های توزیع ولتاژ پایین مدرن

پانل توزیع ولتاژ پایین مدرن یک لینک حیاتی بین شبکه برق و مصرف‌کنندگان نهایی است. انعطاف‌پذیری و قابلیت اطمینان عملیاتی آن برای بهبود کیفیت تامین برق ضروری است. این کابینت‌ها به طور مؤثر انعطاف‌پذیری تامین برق شبکه را افزایش می‌دهند و زمان‌های قطعی بعلت خطا را کاهش می‌دهند. برخلاف کابینت‌های سنتی، کابینت‌های مدرن سطوح بالاتری از خودکارسازی و اطلاعات‌رسانی دارند. ویژگی‌های عمومی آن‌ها شامل توانایی تقسیم‌بندی مؤثر بار فیدر، جبران توان راکتیو هدفمند، نظارت زنده بر پارامترهای عملکردی سیستم برق و ارائه توابع محافظت جامع، و غیره می‌شود. این مزایا قابلیت اطمینان و کیفیت برق شبکه توزیع را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشند و پارامترهایی مانند ولتاژ و عامل توان در حین عملیات شبکه را بهینه می‌کنند. علاوه بر این، از طریق طراحی سیستم کنترل پیشرفته، آن‌ها به طور مؤثر در برابر شرایط ناهماهنگ مانند ولتاژ بیش از حد، جریان بیش از حد و هارمونیک‌ها محافظت می‌کنند و همچنین توانایی پاسخ دینامیکی بسیار خوبی دارند.

2 تحلیل نقاط کلیدی طراحی خاص

2.1 طراحی مدار پانل‌های توزیع ولتاژ پایین

طراحی مدار پانل‌های توزیع ولتاژ پایین مدرن شامل طراحی دیاگرام‌های الکتریکی و انتخاب هادی‌ها است. موارد مورد نظر در این زمینه عبارتند از:

• طراحی دیاگرام‌های الکتریکی: دیاگرام الکتریکی یکی از اساسی‌ترین جنبه‌های طراحی پانل‌های توزیع ولتاژ پایین است. در طول فرآیند طراحی، طراحان باید به طور جامع مشخصات بار، مقدار و ویژگی‌های مدارهای تغذیه را در نظر بگیرند. برای مثال، مساحت مقطع، نوع و ماده هادی‌های هر مدار و عملکرد دستگاه‌های محافظ باید بر اساس عواملی مانند ظرفیت بار و جریان قطعی تعیین شوند. علاوه بر این، از آنجا که تمام بارها درون کابینت به طور همزمان در توان اسمی کار نمی‌کنند، باید با استفاده از پارامترهایی مانند عامل تقاضا و هماهنگ با مشخصات بار واقعی، تقاضای بیشینه توان کابینت تعیین شود.

• انتخاب هادی: بر اساس نیازهای کاربردی ویژگی‌های ماده، هادی‌های اصلی در پانل‌های توزیع ولتاژ پایین مدرن عمدتاً از مس یا آلومینیوم ساخته می‌شوند. در حین انتخاب هادی، طراحان باید به طور کامل تأثیرات اثر پوسته و اثر نزدیکی (مخصوص تغذیه AC) بر ظرفیت جریان هادی‌ها را در نظر بگیرند. همچنین، باید به تảnیفت گرما و ترتیب مسیرهای مداری کابینت توجه کرد. علاوه بر این، هماهنگی بین مدارها و دستگاه‌های محافظ در طراحی باید تأکید شود و تداخلات ممکن بین بخش‌های مختلف باید به دقت در نظر گرفته شود.

2.2 طراحی ساختاری پانل‌های توزیع ولتاژ پایین

به عنوان مثال، در یک پانل توزیع ولتاژ پایین برای شبکه‌های روستایی، باید در طول فرآیند طراحی ساختاری، عملکرد تاخن پوشش به طور کامل در نظر گرفته شود. در طول عملیات، عواملی مانند آفتاب خارجی، دمای بالای تابستان و افزایش بارهای الکتریکی می‌تواند به راحتی منجر به افزایش دمای داخلی شود که ممکن است عملکرد عادی اجزای داخلی را تحت تأثیر قرار دهد. موارد مورد نظر در طراحی ساختاری عبارتند از:

• افزایش تاخن از طریق طراحی ساختاری: از یک سو، در حالی که نمره محافظت ورودی (IP) پوشش را تضمین می‌کنیم، می‌توانیم تاخن را با افزایش دهانه‌های ورودی و خروجی هوا بهبود بخشیم. از سوی دیگر، می‌توانیم اقداماتی مانند نصب شبکه‌ها یا موانع اضافه کنیم تا جلوی ورود باران، آب‌سنگ‌ها و غیره به کابینت را بگیریم.

• انتخاب اجزای با نمرات بالاتر: از آنجا که عملکرد اجزای الکتریکی داخلی به طور قابل توجهی توسط دما تحت تأثیر قرار می‌گیرد، انتخاب اجزایی با نمرات بالاتر از پارامترهای عملیاتی واقعی می‌تواند تأثیرات نامطلوب افزایش دمای داخلی را کاهش دهد.

• تضمین ترتیب مناسب اجزای داخلی: با توجه به پارامترهای عملیاتی و ویژگی‌های مختلف اجزای موجود در کابینت، اجزایی که مقدار زیادی گرما تولید می‌کنند یا نیاز به خنک‌سازی بالا دارند باید در ترتیب قرار گیرند.

پس از تعیین موقعیت اجزای داخلی، می‌توان طراحی دیاگرام مسیرهای کابل را آغاز کرد. در این دیاگرام، هر مدار بر اساس منبع تغذیه‌اش تقسیم می‌شود. اجزای موجود در هر مدار بر اساس ترتیب اتصال واقعی از چپ به راست و ردیف‌ها بر اساس ترتیب عملیات از بالا به پایین مرتب می‌شوند. علاوه بر این، باید برای هر مدار در دیاگرام برچسب‌های متنی مناسب ارائه شود. نیازهای اساسی طراحی و نصب الکتریکی پانل‌های توزیع ولتاژ پایین در جدول 1 نشان داده شده است.

جدول 1 نیازهای اساسی طراحی و نصب الکتریکی پانل‌های توزیع ولتاژ پایین

2.3 انتخاب اجزا برای کابینت‌های توزیع

اجزای پانل‌های توزیع ولتاژ پایین معمولاً شامل قطعات مختلفی مانند دستگاه‌های نمایش پارامترهای الکتریکی، دستگاه‌های اندازه‌گیری ثانویه و دستگاه‌های تغییر مسیر است. به عنوان مثال، در یک کابینت عملی، شکن ولتاژ پایین: کابینت‌های سطحی معمولاً تاخن بهتری دارند، در حالی که کابینت‌های داخلی به دلیل محدودیت گردش هوا، کمتر مساعد برای تاخن هستند. در نصب‌های داخلی، دمای داخلی می‌تواند به طور قابل توجهی به دلیل تأثیر شکن افزایش یابد. بنابراین، دمای عملیاتی شکن در داخل کابینت داخلی معمولاً بالاتر از دمای محیط است. بنابراین، در طراحی این نوع کابینت ولتاژ پایین، طراحان باید به داده‌های تولید شده توسط سازنده در مورد افزایش دما و جریان شکن مراجعه کنند و تأثیر دمای محیط و روش نصب پوشش بر جریان عملیاتی شکن را به طور کامل در نظر بگیرند و به مقادیر جریان اسمی آن اصلاحات مناسبی اعمال کنند.

علاوه بر این، هنگام نصب المان‌های نمایش و کنترل روی بیرون کابینت، باید اصولی مانند "ترتیب منظم، قابلیت اطمینان، ایمنی و آسانی در عملیات" رعایت شود. همزمان، باید اتصالات محکم و تمیز در تمام نقاط اتصالات بارهای اصلی و نقاط اتصال تأمین شود. برای طراحی و نصب مسیرهای ثانویه در کابینت، شناسایی صحیح اجزا و سیم‌ها مهم است. نصب استاندارد و مرتب باید تابع، مسیر و سطح اجزا و سیم‌های داخلی را به یک نگاه واضح کند و عملیات و نگهداری معمولی پانل توزیع ولتاژ پایین را تسهیل کند.

3 خلاصه

با افزایش سطح خودکارسازی پانل‌های توزیع ولتاژ پایین مدرن، عملکردها و ساختارهای آن‌ها به طور مداوم پیچیده‌تر می‌شوند. بنابراین، در فرآیند طراحی واقعی، باید به تمام مراحل از جمله تحلیل بار، انتخاب اجزا و تدوین اقدامات محافظتی توجه شود. برای افزایش سطح طراحی الکتریکی به طور مؤثر، باید مشکلات رایج و علل اصلی آن‌ها در پانل‌های توزیع ولتاژ پایین را به طور کامل درک کرد.