Thảo luận về Thiết kế Điện của Tủ Phân phối Áp suất Thấp

Tủ phân phối điện hạ thế hiện đại chủ yếu bao gồm hai phần: bảng điều khiển và vỏ tủ. Trong quá trình lắp đặt bảng điều khiển tủ, nguyên tắc "đẹp, thẩm mỹ, an toàn và dễ bảo trì" phải được tuân thủ. Tủ có thể được phân loại dựa trên vật liệu (ví dụ: gỗ, thép) và phương pháp lắp đặt (ví dụ: gắn nổi, âm tường). Với sự phát triển không ngừng của ngành công nghiệp điện lực Trung Quốc, yêu cầu về mức độ tự động hóa và độ tin cậy của tủ phân phối điện hạ thế đang không ngừng tăng lên.

1 Mô tả ngắn gọn về thiết kế và chức năng của tủ phân phối điện hạ thế hiện đại

Tủ phân phối điện hạ thế hiện đại là liên kết quan trọng giữa lưới điện và người dùng cuối. Sự linh hoạt và độ tin cậy trong vận hành là yếu tố cần thiết để cải thiện chất lượng cung cấp điện. Những tủ này hiệu quả trong việc tăng cường tính linh hoạt của nguồn cung điện lưới và giảm thời gian mất điện do sự cố. Khác với các tủ truyền thống, tủ hiện đại có mức độ tự động hóa và thông tin hóa ngày càng cao. Các đặc điểm chung của chúng bao gồm khả năng phân chia tải đường dây một cách hiệu quả, thực hiện bù công suất phản kháng có mục tiêu, theo dõi các tham số vận hành hệ thống điện theo thời gian thực, và cung cấp các chức năng bảo vệ toàn diện, v.v. Những ưu điểm này giúp cải thiện đáng kể độ tin cậy và chất lượng điện của lưới phân phối, tối ưu hóa các tham số như điện áp và hệ số công suất trong quá trình vận hành lưới. Hơn nữa, thông qua thiết kế hệ thống kiểm soát tiên tiến, chúng có thể bảo vệ hiệu quả chống lại các tình huống bất thường như quá điện áp, quá dòng và sóng hài, đồng thời cũng sở hữu khả năng phản ứng động tốt.

2 Phân tích các điểm thiết kế cụ thể

2.1 Thiết kế mạch cho tủ phân phối điện hạ thế

Thiết kế mạch cho tủ phân phối điện hạ thế hiện đại bao gồm thiết kế sơ đồ điện và lựa chọn dây dẫn. Các cân nhắc cho khía cạnh này như sau:

• Thiết kế sơ đồ điện: Sơ đồ điện là một trong những khía cạnh cơ bản nhất của thiết kế tủ phân phối điện hạ thế. Trong quá trình thiết kế, nhà thiết kế nên xem xét toàn diện các đặc tính tải, kích thước và các đặc điểm của các mạch cung cấp. Ví dụ, diện tích mặt cắt ngang, loại, vật liệu của dây dẫn cho mỗi mạch, và hiệu suất của các thiết bị bảo vệ nên được xác định dựa trên các yếu tố như định mức tải và dòng ngắn mạch. Ngoài ra, vì không phải tất cả các tải trong tủ đều hoạt động ở công suất định mức cùng một lúc, công suất yêu cầu tối đa của tủ nên được xác định sử dụng các tham số như hệ số yêu cầu, phù hợp với đặc tính tải thực tế.

• Lựa chọn dây dẫn: Dựa trên yêu cầu ứng dụng thực tế và đặc tính vật liệu, thanh cái trong tủ phân phối điện hạ thế hiện đại chủ yếu được làm bằng đồng hoặc nhôm. Khi lựa chọn dây dẫn, nhà thiết kế phải xem xét đầy đủ ảnh hưởng của hiệu ứng da và hiệu ứng cận kề (cụ thể cho nguồn điện xoay chiều) đến khả năng dẫn điện của dây dẫn. Đồng thời, cần chú ý đến khả năng tản nhiệt và bố trí dây dẫn của các mạch trong tủ. Hơn nữa, phải nhấn mạnh vào sự phối hợp giữa các mạch và các thiết bị bảo vệ trong quá trình thiết kế, xem xét kỹ lưỡng sự can nhiễu giữa các bộ phận khác nhau.

2.2 Thiết kế cấu trúc của tủ phân phối điện hạ thế

Lấy ví dụ về tủ phân phối điện hạ thế cho lưới điện nông thôn, hiệu suất tản nhiệt của vỏ tủ phải được xem xét đầy đủ trong quá trình thiết kế cấu trúc. Trong quá trình vận hành, các yếu tố như ánh nắng mặt trời bên ngoài, nhiệt độ mùa hè cao, và tải điện tăng lên có thể dễ dàng dẫn đến nhiệt độ nội bộ quá cao, có thể ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của các thành phần bên trong. Các cân nhắc cho thiết kế cấu trúc bao gồm:

• Tăng cường tản nhiệt thông qua thiết kế cấu trúc: Một mặt, trong khi đảm bảo chỉ số bảo vệ (IP) của vỏ tủ, có thể cải thiện thông gió bằng cách tăng các lỗ thông hơi vào và ra. Mặt khác, có thể thêm các biện pháp như lắp đặt lưới hoặc tấm chắn để ngăn chặn mưa, rác, v.v. từ bên ngoài vào tủ.

• Lựa chọn các thành phần có định mức cao hơn: Do hoạt động của các thành phần điện tử bên trong bị ảnh hưởng đáng kể bởi nhiệt độ, việc lựa chọn các thành phần có định mức vượt quá các tham số vận hành thực tế có thể giảm thiểu tác động xấu của nhiệt độ nội bộ tăng cao.

• Đảm bảo bố trí hợp lý các thành phần bên trong: Cân nhắc các tham số và đặc tính hoạt động khác nhau của các thành phần trong tủ, các thành phần sinh nhiệt lớn hoặc có yêu cầu tản nhiệt cao nên được ưu tiên trong bố trí.

Sau khi xác định vị trí của các thành phần bên trong, có thể bắt đầu thiết kế sơ đồ dây dẫn. Trong sơ đồ này, mỗi mạch được chia theo nguồn điện. Các thành phần trong mỗi mạch được sắp xếp từ trái sang phải theo thứ tự kết nối thực tế, trong khi các hàng được sắp xếp từ trên xuống dưới theo thứ tự hoạt động. Ngoài ra, nên cung cấp nhãn văn bản thích hợp cho mỗi mạch trong sơ đồ. Yêu cầu cơ bản cho thiết kế và lắp đặt điện của tủ phân phối điện hạ thế được hiển thị trong Bảng 1.

Bảng 1 Yêu cầu cơ bản cho thiết kế và lắp đặt điện của tủ phân phối điện hạ thế

2.3 Lựa chọn thành phần cho tủ phân phối

Các thành phần cho tủ phân phối điện hạ thế thường bao gồm các bộ phận như đồng hồ hiển thị thông số điện, thiết bị đo lường thứ cấp, và các thiết bị chuyển mạch. Lấy ví dụ về cầu chì hạ thế trong tủ thực tế: tủ gắn nổi thường có khả năng tản nhiệt tốt hơn, trong khi tủ âm tường, do hạn chế lưu thông không khí, ít thuận lợi cho tản nhiệt. Trong các lắp đặt âm tường, nhiệt độ nội bộ có thể tăng đáng kể do ảnh hưởng của cầu chì. Do đó, nhiệt độ hoạt động của cầu chì bên trong tủ âm tường thường cao hơn nhiệt độ môi trường. Do đó, khi thiết kế loại tủ phân phối điện hạ thế này, nhà thiết kế nên tham khảo dữ liệu về nhiệt độ và dòng điện của cầu chì do nhà sản xuất cung cấp, xem xét đầy đủ ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường và phương pháp lắp đặt vỏ tủ đối với dòng điện hoạt động của cầu chì, và điều chỉnh phù hợp giá trị dòng điện định mức của nó.

Ngoài ra, khi lắp đặt các thành phần hiển thị và điều khiển trên bề mặt ngoài của tủ, các nguyên tắc như "sắp xếp có trật tự, đáng tin cậy, an toàn và dễ vận hành" phải được tuân thủ. Đồng thời, đảm bảo các mối nối chắc chắn và sạch sẽ tại tất cả các khớp thanh cái và điểm nối. Đối với thiết kế và lắp đặt dây dẫn thứ cấp bên trong tủ, việc nhận dạng đúng các thành phần và dây dẫn là rất quan trọng. Việc lắp đặt theo tiêu chuẩn và gọn gàng nên làm cho chức năng, đường đi, và thứ bậc của các thành phần và dây dẫn bên trong trở nên rõ ràng, giúp thuận tiện cho việc vận hành và bảo trì định kỳ của tủ phân phối điện hạ thế.

3 Kết luận

Khi mức độ tự động hóa của tủ phân phối điện hạ thế hiện đại tiếp tục tăng, chức năng và cấu trúc của chúng đang trở nên ngày càng phức tạp. Do đó, trong quá trình thiết kế thực tế, cần chú ý đến tất cả các giai đoạn, bao gồm phân tích tải, lựa chọn thành phần, và xây dựng các biện pháp bảo vệ. Cần hiểu rõ các vấn đề phổ biến và nguyên nhân gốc rễ của chúng trong tủ phân phối điện hạ thế để nâng cao hiệu quả thiết kế điện.