Discussão sobre o Projeto Elétrico de Quadros de Distribuição de Baixa Tensão

Os modernos painéis de distribuição de baixa tensão consistem principalmente em duas partes: o painel e a carcaça. Durante a instalação do painel, deve-se aderir ao princípio de "arrumado, esteticamente agradável, seguro e fácil de manter". Os painéis podem ser classificados com base no material (por exemplo, madeira, aço) e no método de instalação (por exemplo, superfície, embutido). Com o desenvolvimento contínuo da indústria elétrica da China, as exigências em relação ao nível de automação e confiabilidade dos painéis de distribuição de baixa tensão estão aumentando constantemente.

1 Breve Descrição do Design e Função dos Modernos Painéis de Distribuição de Baixa Tensão

O moderno painel de distribuição de baixa tensão é um elo crítico que conecta a rede elétrica aos usuários finais. Sua flexibilidade operacional e confiabilidade são essenciais para melhorar a qualidade do fornecimento de energia. Esses painéis efetivamente aumentam a flexibilidade do fornecimento de energia da rede e reduzem os tempos de interrupção devido a falhas. Diferentemente dos painéis tradicionais, os modernos apresentam níveis cada vez mais altos de automação e informatização. Suas características geralmente incluem a capacidade de particionar eficazmente a carga alimentadora, realizar compensação reativa direcionada, monitorar em tempo real os parâmetros de operação do sistema de energia e oferecer funções de proteção abrangentes, entre outras. Essas vantagens melhoram significativamente a confiabilidade e a qualidade da energia da rede de distribuição, otimizando parâmetros como tensão e fator de potência durante a operação da rede. Além disso, por meio de um design avançado do sistema de controle, eles protegem eficazmente contra condições anormais, como sobretensão, sobrecorrente e harmônicos, além de possuírem excelentes capacidades de resposta dinâmica.

2 Análise dos Pontos Chave Específicos do Design

2.1 Design de Circuitos de Painéis de Distribuição de Baixa Tensão

O design de circuitos para painéis de distribuição de baixa tensão modernos inclui o design de diagramas esquemáticos elétricos e a seleção de condutores. As considerações para este aspecto são as seguintes:

• Design de Diagramas Esquemáticos Elétricos: O diagrama esquemático é um dos aspectos mais fundamentais do design de painéis de distribuição de baixa tensão. Durante o processo de design, os designers devem considerar de forma abrangente as características de carga, magnitude e as características dos circuitos de alimentação. Por exemplo, a seção transversal, o tipo, o material dos condutores de cada circuito e o desempenho dos dispositivos de proteção devem ser determinados com base em fatores como a classificação de carga e a corrente de curto-circuito. Além disso, uma vez que é improvável que todas as cargas dentro do painel operem simultaneamente na potência nominal, a demanda máxima de potência do painel deve ser determinada usando parâmetros como o fator de demanda, alinhado com as características reais da carga.

• Seleção de Condutor: Com base nos requisitos práticos de aplicação e nas propriedades do material, as barras coletoras em painéis de distribuição de baixa tensão modernos são principalmente feitas de cobre ou alumínio. Durante a seleção do condutor, os designers devem levar plenamente em conta a influência do efeito de pele e do efeito de proximidade (específico para alimentação CA) na capacidade de condução de corrente dos condutores. Ao mesmo tempo, deve-se prestar atenção à dissipação de calor e ao layout de cablagem dos circuitos do painel. Além disso, a coordenação entre os circuitos e os dispositivos de proteção deve ser enfatizada durante o design, considerando cuidadosamente as possíveis interferências entre diferentes partes.

2.2 Design Estrutural de Painéis de Distribuição de Baixa Tensão

Tomando como exemplo um painel de distribuição de baixa tensão para redes rurais, o desempenho de dissipação de calor da carcaça deve ser plenamente considerado durante o processo de design estrutural. Durante a operação, fatores como a luz solar externa, altas temperaturas no verão e aumento das cargas elétricas podem facilmente levar a temperaturas internas excessivas, potencialmente afetando a operação normal dos componentes internos. As considerações para o design estrutural incluem:

• Aumento da Dissipação de Calor pelo Design Estrutural: Por um lado, garantindo a classificação de proteção (IP) da carcaça, a ventilação pode ser melhorada aumentando as aberturas de entrada e saída de ar. Por outro lado, medidas como a instalação de malhas ou barreiras podem ser adicionadas para evitar a entrada de chuva, detritos, etc., no painel.

• Seleção de Componentes com Classificações Mais Altas: Como a operação dos componentes elétricos internos é significativamente afetada pela temperatura, a seleção de componentes com classificações superiores aos parâmetros de operação reais pode mitigar os efeitos adversos do aumento da temperatura interna.

• Garantia de Layout Racional dos Componentes Internos: Considerando os diferentes parâmetros de operação e características dos componentes dentro do painel, os componentes que geram calor significativo ou têm altas necessidades de resfriamento devem ser priorizados no layout.

Uma vez determinada a colocação dos componentes internos, pode-se iniciar o design do diagrama de cablagem. Neste diagrama, cada circuito é dividido de acordo com sua fonte de energia. Os componentes de cada circuito são organizados da esquerda para a direita de acordo com a sequência de conexão real, enquanto as linhas são organizadas de cima para baixo de acordo com a sequência de operação. Além disso, devem ser fornecidas etiquetas de texto apropriadas para cada circuito no diagrama. Os requisitos básicos para o design e instalação elétrica de painéis de distribuição de baixa tensão são mostrados na Tabela 1.

Tabela 1 Requisitos Básicos para o Design e Instalação Elétrica de Painéis de Distribuição de Baixa Tensão

2.3 Seleção de Componentes para Painéis de Distribuição

Os componentes para painéis de distribuição de baixa tensão geralmente envolvem várias partes, como instrumentos de exibição de parâmetros elétricos, instrumentos de medição secundária e dispositivos de comutação. Tomando como exemplo o disjuntor de baixa tensão em um painel prático: os painéis de superfície geralmente têm melhor dissipação de calor, enquanto os painéis embutidos, devido à circulação limitada de ar, são menos favoráveis à dissipação de calor. Em instalações embutidas, a temperatura interna pode aumentar significativamente devido à influência do disjuntor. Portanto, a temperatura de operação do disjuntor dentro de um painel embutido é geralmente mais alta do que a temperatura ambiente. Consequentemente, ao projetar esse tipo de painel de baixa tensão, os designers devem consultar os dados fornecidos pelo fabricante sobre o aumento de temperatura e corrente do disjuntor, considerando plenamente o impacto da temperatura ambiente e do método de instalação da carcaça na corrente de operação do disjuntor, e fazer correções apropriadas em seu valor de corrente nominal.

Além disso, ao instalar elementos de exibição e controle na parte externa do painel, devem ser seguidos princípios como "organização ordenada, confiabilidade, segurança e facilidade de operação". Simultaneamente, garanta conexões apertadas e limpeza em todas as juntas de barras coletoras e pontos de conexão. Para o design e instalação do cabeamento secundário dentro do painel, a identificação adequada de componentes e fios é crucial. A instalação padronizada e arrumada deve tornar clara a função, roteamento e hierarquia dos componentes e fios internos, facilitando a operação subsequente e a manutenção rotineira do painel de distribuição de baixa tensão.

3 Resumo

À medida que o nível de automação dos modernos painéis de distribuição de baixa tensão continua a aumentar, suas funções e estruturas estão se tornando cada vez mais complexas. Portanto, no processo de design real, deve-se prestar atenção a todas as etapas, incluindo análise de carga, seleção de componentes e formulação de medidas de proteção. É essencial compreender completamente os problemas comuns e suas causas raiz nos painéis de distribuição de baixa tensão para efetivamente melhorar o nível de design elétrico.