بحث درباره طراحی الکتریکی کابینت‌های توزیع ولتاژ پایین

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

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

پانل توزیع ولتاژ پایین مدرن یک پیوند مهم بین شبکه برق و کاربران نهایی است. انعطاف‌پذیری و قابلیت اطمینان عملیاتی آن برای بهبود کیفیت تأمین برق ضروری است. این کابینت‌ها مؤثرانه انعطاف‌پذیری تأمین برق شبکه را افزایش می‌دهند و زمان‌های خاموشی ناشی از خرابی را کاهش می‌دهند. برخلاف کابینت‌های سنتی، کابینت‌های مدرن سطوح خودکارسازی و اطلاعات‌رسانی بالاتری دارند. ویژگی‌های عمومی آن‌ها شامل توانایی تقسیم‌بندی مؤثر بار خطوط تغذیه، جبران توان واکنشی هدفمند، نظارت زنده بر پارامترهای عملیاتی سیستم برق و ارائه عملکردهای حفاظتی جامع می‌شود. این مزایا به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان و کیفیت برق شبکه توزیع را بهبود می‌بخشند و پارامترهایی مانند ولتاژ و عامل توان را در حین عملیات شبکه بهینه می‌کنند. علاوه بر این، از طریق طراحی سیستم کنترل پیشرفته، آن‌ها مؤثرانه در برابر شرایط غیرطبیعی 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 نمودارهای الکتریکی و انتخاب رساناها است. موارد مورد توجه در این زمینه عبارتند از:

• طراحی نمودارهای الکتریکی: نمودار 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 خطوط تغذیه را در نظر بگیرند. برای مثال، مساحت مقطعی، نوع و ماده رساناها برای هر مدار و عملکرد دستگاه‌های حفاظتی باید بر اساس عواملی مانند ظرفیت بار و جریان خرابی تعیین شود. علاوه بر این، از آنجا که احتمالاً تمام بارها درون کابینت همزمان در ظرفیت اسمی خود عمل نخواهند کرد، نیاز توان ماکسیمم کابینت باید با استفاده از پارامترهایی مانند عامل نیاز، هماهنگ با مشخصات بار واقعی تعیین شود.

• انتخاب رسانا: بر اساس نیازهای کاربردی و خصوصیات ماده، مسیرهای رسانا در پانل‌های توزیع ولتاژ پایین مدرن عمدتاً از مس یا آلومینیوم ساخته می‌شوند. در حین انتخاب رسانا، طراحان باید به طور کامل تأثیر اثر پوسته و اثر نزدیکی (مخصوص تغذیه AC) بر ظرفیت جریان رساناها توجه کنند. همچنین، توجه به گرم شدن و طرح بندی مدارهای کابینت لازم است. علاوه بر این، هماهنگی بین مدارها و دستگاه‌های حفاظتی در طراحی باید تاکید 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، عملکرد تبدیل حرارتی پوشش باید در طول فرآیند طراحی ساختاری به طور کامل در نظر گرفته شود. در حین عملیات، عواملی مانند آفتاب خارجی، دمای بالای تابستان و افزایش بارهای الکتریکی می‌توانند به راحتی منجر به افزایش دمای داخلی شوند که می‌تواند عملکرد طبیعی اجزای داخلی را تحت تأثیر قرار دهد. موارد مورد توجه در طراحی ساختاری عبارتند از:

• افزایش تبدیل حرارتی از طریق طراحی ساختاری: از یک طرف، در حالی که امتیاز IP پوشش را تضمین می‌کنیم، با افزایش دهانه‌های ورودی و خروجی هوایی، تهویه می‌تواند بهبود یابد. از طرف دیگر، اقداماتی مانند نصب شبکه یا موانع می‌تواند برای جلوگیری از ورود باران، آبشار و غیره به کابینت اضافه شود.

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

• تضمین طرح گذاری منطقی 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 طرح گذاری اولویت داده شوند.

پس از تعیین محل قرارگیری اجزای داخلی، طراحی نمودار مداری می‌تواند شروع شود. در این نمودار، هر مدار بر اساس منبع برق خود 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، برای هر مدار در نمودار باید 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 قسمت‌های مختلفی مانند دستگاه‌های نمایش پارامترهای الکتریکی، دستگاه‌های اندازه‌گیری ثانویه و دستگاه‌های تغییر مسیر می‌شود. به عنوان مثال، در یک کابینت عملی، قاطع ولتاژ پایین: کابینت‌های سطحی معمولاً دارای تبدیل حرارتی بهتری هستند، در حالی که کابینت‌های داخلی به دلیل محدودیت تداوم هوا، کمتر مساعد برای تبدیل حرارتی هستند. در نصب‌های داخلی، دمای داخلی می‌تواند به طور قابل توجهی به دلیل تأثیر قاطع ولتاژ افزایش یابد. بنابراین، دمای عملیاتی قاطع ولتاژ در 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 دمای قاطع ولتاژ و جریان مراجعه کنند، تأثیر دمای محیط و روش نصب پوشش بر جریان عملیاتی قاطع ولتاژ را به طور کامل در نظر بگیرند و اصلاحات مناسبی در مقدار جریان اسمی آن ایجاد کنند.

علاوه بر این، در حین نصب عناصر نمایش و کنترل روی بیرون کابینت، اصولی مانند "ترتیب منظم، قابلیت اطمینان، ایمنی و آسانی عملیات" باید رعایت شود. همزمان، اطمینان حاصل کنید که اتصالات در تمامی اتصالات و نقاط اتصال مسیرهای رسانا محکم و تمیز هستند. برای طراحی و نصب مدار ثانویه درون کابینت، شناسایی صحیح اجزا و سیم‌ها بسیار مهم است. نصب استاندارد و مرتب باید تابعیت، مسیر و سلسله مراتب اجزا و سیم‌های داخلی را به صورت واضح نشان دهد و عملیات بعدی و نگهداری معمولی پانل توزیع ولتاژ پایین را تسهیل کند.

3 خلاصه

با افزایش سطح خودکارسازی پانل‌های توزیع ولتاژ پایین مدرن، عملکرد و ساختار آن‌ها به طور مداوم پیچیده‌تر می‌شود. بنابراین، در فرآیند طراحی واقعی، باید به تمامی مراحل از جمله تجزیه و تحلیل بار، انتخاب اجزا و تدوین اقدامات حفاظتی توجه شود. برای افزایش سطح طراحی الکتریکی به طور مؤثر، باید مشکلات معمول و علل اساسی آن‌ها در پانل‌های توزیع ولتاژ پایین به طور کامل درک شود.