خطوط التوزيع ذات الجهد المنخفض ومتطلبات توزيع الكهرباء لمواقع البناء

تُشير خطوط التوزيع ذات الجهد المنخفض إلى الدوائر التي، عبر محول توزيع، تقوم بتخفيض الجهد العالي البالغ 10 كيلوفولت إلى مستوى 380/220 فولت - أي الخطوط ذات الجهد المنخفض التي تمتد من المحطة الفرعية إلى المعدات المستخدمة في النهاية.

يجب مراعاة خطوط التوزيع ذات الجهد المنخفض خلال مرحلة تصميم تكوينات التوصيل للمحطة الفرعية. في المصانع، بالنسبة للورش ذات الطلب النسبي المرتفع على الطاقة، يتم غالبًا تركيب محطات فرعية خاصة بالورش حيث يقوم المحولات بتزويد الطاقة مباشرةً لأحمال الكهرباء المختلفة. أما بالنسبة للورش ذات الأحمال الصغيرة، يتم تزويدها بالطاقة مباشرةً من المحول الرئيسي للتوزيع.

يعتمد تصميم تخطيط خطوط التوزيع ذات الجهد المنخفض على فئة الحمل وحجمه وتوزيعه وخصائص الحمل. بشكل عام، هناك نوعان من طرق التوزيع: الشعاعي والتجمعي (أو الشجري).

توفر الدوائر الشعاعية موثوقية عالية ولكنها تتطلب تكاليف استثمار أعلى. لذلك، يستخدم التوزيع التجمعي بشكل أكثر شيوعًا في الأنظمة الحديثة ذات الجهد المنخفض بسبب مرونته الأكبر - عندما تتغير عمليات الإنتاج، لا تكون التعديلات الرئيسية على دائرة التوزيع ضرورية. وبالتالي، يتميز التوزيع التجمعي بتكلفة أقل ومرونة أعلى. ومع ذلك، من ناحية موثوقية التزويد بالطاقة، فهو أقل من الطريقة الشعاعية.

1. أنواع خطوط التوزيع ذات الجهد المنخفض

هناك طريقتان لتثبيت خطوط التوزيع ذات الجهد المنخفض: مد الكابلات وإنشاء الخطوط الهوائية.

تُدفن خطوط الكابلات تحت الأرض، مما يجعلها أقل تأثرًا بالظروف الطبيعية مثل الرياح أو الجليد. بالإضافة إلى ذلك، بما أن الأسلاك غير مرئية فوق الأرض، فإنها تعزز جمالية المدن والمباني. ومع ذلك، تتطلب تثبيتات الكابلات تكاليف استثمار أعلى وأكثر صعوبة في الصيانة والإصلاح. بينما تمتلك الخطوط الهوائية مزايا وعيوب عكسية. لذا، ما لم تكن هناك متطلبات خاصة، تستخدم الخطوط الهوائية عادةً للتوزيع ذو الجهد المنخفض.

تستخدم الخطوط الهوائية ذات الجهد المنخفض عادة أعمدة خشبية أو خرسانية، مع عوازل (زجاجات فخارية) لتثبيت الموصلات على العوارض المثبتة على الأعمدة. المسافة بين العمودين حوالي 30-40 متر داخل ساحات المصانع ويمكن أن تصل إلى 40-50 متر في المناطق المفتوحة. المسافة بين الموصلات عادة ما تكون 40-60 سم. يجب أن تكون مسارات الخطوط قصيرة ومستقيمة قدر الإمكان مع السماح بسهولة التركيب والصيانة.

1.1 توزيع الطاقة في مواقع البناء

تختلف ظروف الأحمال الكهربائية في مواقع البناء عن تلك الموجودة في المصانع العادية. يتغير حجم وطبيعة الأحمال مع تقدم المشروع - على سبيل المثال، في المراحل الأولى من البناء، يتم استخدام الآلات الناقلة والجرار بشكل أساسي، بينما في المراحل اللاحقة قد يشمل استخدام آلات اللحام وغيرها. لذلك، يجب تحديد الطلب الكلي للطاقة في الموقع بناءً على الحمولة القصوى المحسوبة للمرحلة القصوى من البناء.

التزويد بالطاقة في مواقع البناء هو مؤقت. يجب أن تسمح جميع المعدات الكهربائية بالتثبيت والفك السريع. يفضل أن تكون المحطات الفرعية في الموقع من النوع الخارجي المثبت على الأعمدة. تستخدم الخطوط الهوائية التجمعية بشكل شائع للتوصيل. عند إنشاء الخطوط، يجب الانتباه لعدم عرقلة حركة المرور وضمان سهولة التركيب والإزالة. في المشاريع تحت الأرض أو أعمال الأنفاق حيث يكون الفضاء محدودًا، لا يمكن لارتفاع الخطوط الهوائية أن يلبي متطلبات المستوى الأرضي القياسية. 

في هذه الحالات، يجب استخدام دوائر الإضاءة بجهد الأمان المنخفض للغاية (SELV) أقل من 36 فولت، بينما يجب استخدام كابلات ثلاثية الأطوار رباعية النواة مرنة ذات عزل جيد ومقاومة للرطوبة لتزويد الأحمال المحركة بجهد 380/220 فولت. يجب وضع الكابلات وفقًا لتقدم العمل وإزالتها وفصلها عند عدم الحاجة إليها لضمان السلامة.

1.2 الحد الأدنى للمسافة العمودية بين الموصلات والأرض

لا يجب أن تمر خطوط التوزيع فوق الأسطح القابلة للاحتراق، ولا يفضل أن تمر فوق المباني ذات الأسطح مقاومة للحريق؛ إذا كان ذلك لا مفر منه، يجب التنسيق مع الجهات المعنية. يجب أن تكون المسافة العمودية بين الموصلات والمباني، عند أكبر انحناء، لا تقل عن 3 أمتار لخطوط 1-10 كيلوفولت، ولا تقل عن 2.5 متر لخطوط أقل من 1 كيلوفولت.

عند تقاطع خطوط التوزيع مع خطوط الاتصال (ذات الجهد المنخفض)، يجب أن يتم تثبيت خطوط الطاقة فوق خطوط الاتصال. يجب أن تكون المسافة العمودية عند أكبر انحناء لا تقل عن 2 متر لخطوط 1-10 كيلوفولت، ولا تقل عن 1 متر لخطوط أقل من 1 كيلوفولت.

2. لوحة التوزيع في مواقع البناء

يمكن تصنيف لوحات التوزيع في مواقع البناء إلى لوحات التوزيع الرئيسية ولوحات التوزيع الثابتة الفرعية ولوحات التوزيع المتحركة الفرعية.

2.2 لوحة التوزيع الرئيسية

إذا تم استخدام محول مستقل، يتم تركيب كل من المحول واللوحة الرئيسية للتوزيع التي تليه بواسطة هيئة التزويد بالطاقة. تحتوي اللوحة الرئيسية على قاطع دوائر جهد منخفض رئيسي، وأجهزة قياس الطاقة النشطة والحثية، ومقياس الجهد، ومقياس التيار، ومفتاح اختيار الجهد، وأضواء المؤشر. يتم توصيل جميع الدوائر الفرعية في موقع البناء بلوحات التوزيع الفرعية المتصلة بهذه اللوحة الرئيسية.

إذا تم استخدام محول مثبت على العمود، يتم تركيب كل من اللوحة الرئيسية واللوحة الفرعية على العمود، بحيث يكون الجزء السفلي من الغلاف على الأقل 1.3 متر فوق مستوى الأرض. بالنسبة للمحولات الأكبر حجمًا المثبتة على منصات أرضية، يمكن استخدام خزانات التحكم المغلقة. تستخدم اللوحات الفرعية عادة قواطع دوائر الجهد المنخفض من سلسلة DZ. 

يتم اختيار القاطع الرئيسي استنادًا إلى التيار المقنن للمحول، بينما تستخدم الدوائر الفرعية قواطع بسعة أصغر حسب التيار المقنن الأقصى لكل دائرة. بالنسبة للدوائر ذات التيار الصغير، يجب استخدام أجهزة الكشف عن التيار المتبقي (RCDs) (القدرة القصوى للأجهزة RCDs: 200 أمبير). يجب أن يكون عدد قواطع الدوائر الفرعية أكثر من العدد المصمم له من الفروع بمقدار واحد أو اثنين ليكونا دوائر احتياطية. لا يتم تركيب أجهزة القياس مثل عدادات الأمبير والفولت في لوحات التوزيع على موقع الإنشاء.

إذا تم استخدام محول موجود (ليس مخصصًا للموقع)، يتم دمج الوظائف الرئيسية والتوزيع الثانوي في صندوق واحد، مع إضافة عدادات الطاقة النشطة والسكونية. من اللوحة الرئيسية للتوزيع فصاعدًا، يتبنى النظام التكوين ثلاثي الأطوار خماسي الأسلاك TN-S، ويجب ربط الغلاف المعدني لللوحة بالتوصيلة الأرضية الحامية (PE).

2.3 لوحة التوزيع الثانوية الثابتة

في مواقع الإنشاء، يتم وضع الكابلات بشكل أساسي عن طريق الدفن المباشر، وعادة ما يستخدم نظام التغذية التكوين الشعاعي. كل لوحة توزيع ثانوية ثابتة تعمل كنقطة نهاية لفرعها الخاص وبالتالي يتم وضعها عادة بالقرب من المعدات الكهربائية التي تغذيها.

يصنع غلاف لوحة التوزيع الثانوية الثابتة من صفائح الحديد الرقيق، مع سقف مقاوم للمطر. يتم تثبيت الجزء السفلي من الصندوق على ارتفاع أكبر من 0.6 متر فوق الأرض، مدعومًا بأرجل من الزاوية الحديدية. يحتوي الصندوق على أبواب على جانبيه. داخل الصندوق، تُستخدم لوحة عازلة كقاعدة لتثبيت المكونات الكهربائية. يتم تجهيز الصندوق بقاطع رئيسي بقدرة 200-250 أمبير - وهو جهاز RCD رباعي الأقطاب - بحجم يتناسب مع التيار المقنن الأقصى لكافة المعدات المتصلة.

مع الأخذ في الاعتبار متعدد الاستخدامات، يجب أن يلائم التصميم المعدات الشائعة في الموقع مثل رافعات البرج أو آلات اللحام. خلف القاطع الرئيسي، يتم تركيب عدة قواطع فرعية (أجهزة RCD رباعية الأقطاب أيضًا)، بقدرات مجتمعة تتناسب مع تصنيفات الأجهزة النموذجية - على سبيل المثال، جهاز RCD رئيسي بقدرة 200 أمبير مع أربع فروع: اثنتان بقدرة 60 أمبير واثنتان بقدرة 40 أمبير. تحت كل جهاز RCD فرعي، يتم تركيب حاملات للصمامات الخزفية لتوفير نقطة انقطاع مرئية وتكون نقاط اتصال للمعدات. يتم توصيل المحطات العليا للصمامات بمحطات الأجهزة RCD السفلية، بينما تظل المحطات السفلية مفتوحة لتوصيل المعدات. إذا كان هناك حاجة، يتم تركيب مفاتيح أحادية الطور داخل الصندوق لتزويد الأجهزة الأحادية الطور.

بما أنها نقطة نهاية لفرع الدائرة، يجب أن يكون لكل لوحة توزيع ثانوية ثابتة تأريض متكرر لتعزيز موثوقية الاتصال بالأرض الحامي.

بعد دخول الموصلات إلى الصندوق، يتم توصيل الموصل المحايد (الأصفار العمل) بلوحة المحطات. يتم توصيل الموصلات الفازية مباشرة بمحطات الأجهزة RCD العليا. يتم تثبيت الموصل الأرضي (PE) على برغي التأريض في الغلاف وربطه بقطب تأريض متكرر. يتم توصيل جميع الموصلات PE المتبقية من هذه اللوحة بالتلك نفس البرغي.

2.4 لوحة التوزيع الثانوية المتحركة

تحتوي اللوحة الثانوية المتحركة على نفس التكوين الداخلي للنوع الثابت. يتم توصيلها بكابل مطاطي مغلف بمرونة إلى لوحة توزيع ثانوية ثابتة وتتحرك بقدر الإمكان إلى المعدات التي تخدمها - على سبيل المثال، من طابق أقل إلى مستوى بناء أعلى. يتم استخدام أجهزة RCD في الصندوق، ولكن بقدرات أصغر من الصناديق الثابتة. يتم إضافة مفاتيح وأدوات أحادية الطور لتوفير الطاقة الأحادية الطور للأجهزة الأحادية الطور. يجب ربط الغلاف المعدني بالتوصيلة الأرضية الحامية.