چه اجزایی طراحی تجهیزات توزیع شبکه حلقه ولتاژ متوسط را تشکیل می‌دهند
به عنوان متخصصی که بسیاری از سال‌ها در زمینه طراحی سیستم‌های برق فعالیت داشته است، همواره به تکامل فناوری و عملیات کاربردی تجهیزات توزیع حلقه‌ای ولتاژ متوسط توجه داشته‌ام. به عنوان دستگاه الکتریکی اصلی در لینک توزیع ثانویه سیستم برق، طراحی و عملکرد این تجهیزات مستقیماً با عملکرد ایمن و پایدار شبکه تأمین برق مرتبط است. در ادامه، تحلیل حرفه‌ای از نقاط کلیدی طراحی تجهیزات توزیع حلقه‌ای ارائه شده است که ترکیبی از استانداردهای صنعتی و تجربیات مهندسی است.
۱. منطق طراحی کلی و برنامه‌ریزی معماری
طراحی تجهیزات توزیع حلقه‌ای باید به صورت دقیق با نیازهای عملیاتی سیستم برق و استانداردهای ملی هماهنگ باشد. باید بر روی سناریوهای استفاده، اهداف کنترل و ویژگی‌های اجزای الکتریکی اصلی تمرکز کند تا یک سیستم واحد عملکردی بسازد. مدارهای اصلی عمدتاً شامل قطع‌کننده‌ها و لود سوئیچ‌ها هستند و تعداد کمی از آنها از تجهیزات الکتریکی ترکیبی استفاده می‌کنند. در طراحی، اولویت به مدار ترکیبی "لود سوئیچ + افیوز" داده می‌شود - این نوع مدار ساختار پیچیده‌ای دارد و می‌تواند به عنوان مرجعی برای تعیین ساختار کلی، ترتیب و ابعاد خارجی تجهیزات استفاده شود. مدارهای دیگر، مانند مدارهای لود سوئیچ خالص، باید به حد امکان از طراحی آماده و معتبر خود استفاده کنند تا استانداردسازی و عمومیت را تحقق بخشند.
بر اساس این پایه، انواع مختلفی از کابین‌ها ایجاد می‌شوند: کابین‌های لود سوئیچ، کابین‌های تجهیزات الکتریکی ترکیبی، کابین‌های قطع‌کننده، کابین‌های چندمداری و غیره. طراحی مدار رسانای اصلی نیازمند در نظر گرفتن سیستماتیک سه عنصر اصلی است: ظرفیت جریان، توان تحمل نیروی الکتریکی و کارایی تبدیل حرارت:
طراحی کامپارتمان‌ها بر اساس اصول "اولویت ایمنی، تطبیق با فرآیند و راحتی عملیات و نگهداری" انجام می‌شود: سطح محافظت نباید کمتر از IP3X باشد، مصالح جداکننده (فلزی/غیرفلزی) بر اساس نیاز انتخاب می‌شوند و دستگاه‌های تخلیه فشار و اقدامات محدود کننده قوس خطا تنظیم می‌شوند - در مواقع خطا داخلی، گاز فشار بالا می‌تواند از طریق کانال تخلیه خارج شود تا ایمنی تجهیزات و کارکنان را تضمین کند.
۲. در نظر گرفتن چند بعدی در طراحی ساختار عایق
تجهیزات باید قادر به تحمل ولتاژ عملیاتی ماکزیمم و ولتاژ بیش از حد کوتاه‌مدت (جویی و داخلی) برای مدت طولانی باشند. طراحی عایق باید عواملی مانند تطبیق با محیط، انتخاب مصالح، بهینه‌سازی ساختار و کنترل فرآیند را به صورت جامع در نظر بگیرد:
(۱) بهینه‌سازی میدان الکتریکی و هماهنگی عایق
شکل رساناهای الکتریکی مستقیماً بر توزیع میدان الکتریکی در داخل کابین تأثیر می‌گذارد. در طراحی، باید از میله‌های مس گرد، میله‌های مادربرق دایره‌ای استفاده کرد و شکل تماس‌های دینامیکی و استاتیکی، رساناهای داخلی و الکترودهای پشتیبان را بهینه کرد تا نقاط تیز و لبه‌ها را حذف کنید و میدان الکتریکی را بیشتر یکنواخت کنید. با کمک نرم‌افزارهای تحلیل المان محدود (مانند ANSYS Maxwell)، نقاط ضعف عایق می‌توانند به صورت دقیق مکان‌یابی شوند. از طریق تنظیم مجدد و بهینه‌سازی ساختار (مانند استفاده از تکنولوژی پوششی)، میدان الکتریکی می‌تواند یکنواخت شود و حداکثر شدت میدان کاهش یابد، که باعث افزایش قابلیت اعتماد عایق می‌شود.
(۲) منطق استفاده از رساناهای عایق چندگانه
۳. طراحی دقیق سیستم انتقال مکانیکی و قفل‌بندی
انتقال مکانیکی شامل مواردی مانند مکانیزم‌های عملیات قطع‌کننده، جداکننده‌ها، کلیدهای زمینی و قفل‌های در است. طراحی باید از نظر اصول، ترتیب، مدل نیرو (فشار/کشش)، فاصله، نسبت انتقال، زاویه پیمایش و کارایی مکانیکی بهینه شود: ساختار را ساده کنید، تعداد قطعات را کاهش دهید و نیروی عملیات را کاهش دهید تا "بارگیری مناسب، انتقال قابل اعتماد، عملکرد پایدار و راحتی عملیات و نگهداری" را تحقق بخشید.
"پنج قفل‌بندی" قلب اطمینان عملیاتی است - قفل‌بندی مکانیکی ترجیح داده می‌شود (تشکیل شده از دستگاه‌های چرخان، میله‌های اتصال، موانع و غیره تا قفلی را تشکیل دهند، با روش‌های واضح، بصری و قابل اعتماد)؛ اگر قطعات دور از هم هستند یا قفل‌بندی مکانیکی دشوار است، از قفل‌بندی الکتریکی به عنوان تکمیل استفاده می‌شود؛ کابین‌های هوشمند می‌توانند با برنامه‌نویسی میکروکامپیوتری قفل‌بندی (با قفل‌بندی مکانیکی ترکیب شده) را اضافه کنند تا سیستم محافظت چند سطحی بسازند.
۴. ساختار سیستم زمین‌سازی قابل اعتماد
طراحی زمین‌سازی باید نیازهای دوگانه "ایمنی عملیاتی" و "تحمل خطا" را پوشش دهد:
۵. تکامل فناوری و جهت توسعه
با پیشرفت تبدیل شبکه برق و کابل‌سازی زیرزمینی، واحد‌های توزیع چندمداری به سرعت به سمت "کوچک‌سازی، مدولاریزاسیون و خودکارسازی" تکامل می‌یابند، که توسعه نوآورانه فناوری‌های SF₆ و عایق ترکیبی و قطعات با عملکرد بالا را موجب می‌شود. در آینده، باید بر روی به‌روزرسانی فرآیندهای ساخت (مانند پردازش دقیق و بسته‌بندی یکپارچه)، بهینه‌سازی اتصال‌های کابلی، تکامل افیوز‌های محدود‌کننده جریان، تحقیق و توسعه مکانیزم‌های کوچک عملیاتی و نوآوری قطعات کمکی تمرکز کنیم تا سطح طراحی و ساخت تجهیزات توزیع حلقه‌ای داخلی را افزایش دهیم. توسعه نسل جدید کابین‌های توزیع حلقه‌ای با "تأقلم کامل با وضعیت کاری، بدون نگهداری، قابلیت اعتماد بالا و کوچک‌سازی" برای امکان خودکارسازی توزیع به یک جهت کلیدی برای شکست صنعت تبدیل خواهد شد.
