خطوط توزیع ولتاژ پایین و نیازهای توزیع برق برای مکان های ساخت و ساز

خطوط توزیع فشار پایین به مدارهایی اشاره دارد که از طریق ترانسفورماتور توزیع، ولتاژ بالای ۱۰ کیلوولت را به سطح ۳۸۰/۲۲۰ ولت - یعنی خطوط فشار پایین که از زیرстанیون تا تجهیزات نهایی مصرف می‌رسد.

در مرحله طراحی کنفیگوراسیون‌های سیم‌کشی زیرستانیون باید خطوط توزیع فشار پایین را در نظر گرفت. در کارخانه‌ها، برای کارگاه‌هایی با تقاضای توان نسبتاً بالا، معمولاً زیرستانیون‌های اختصاصی کارگاه نصب می‌شود، جایی که ترانسفورماتور‌ها مستقیماً توان را به انواع بارهای الکتریکی تامین می‌کنند. برای کارگاه‌هایی با بارهای کوچکتر، توان مستقیماً از ترانسفورماتور توزیع اصلی تأمین می‌شود.

طراحی چیدمان خطوط توزیع فشار پایین بر اساس دسته‌بندی بار، اندازه، توزیع و مشخصات بار است. به طور کلی، دو نوع روش توزیع وجود دارد: شعاعی و شاخه‌ای (یا درختی).

مدارهای شعاعی امنیت بالایی دارند اما هزینه سرمایه‌گذاری بالاتری دارند. بنابراین، روش توزیع شاخه‌ای به دلیل انعطاف‌پذیری بیشتر در سیستم‌های فشار پایین مدرن بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد - وقتی فرآیندهای تولید تغییر می‌کنند، اصلاحات عمده در مدار توزیع لازم نیست. بنابراین، روش شاخه‌ای دارای هزینه کمتر و انعطاف‌پذیری بیشتر است. با این حال، از نظر اطمینان تأمین توان، آن کمتر از روش شعاعی است.

۱. انواع خطوط توزیع فشار پایین

دو روش نصب برای خطوط توزیع فشار پایین وجود دارد: کابل‌کشی و نصب خط هوایی.

خطوط کابلی زیرزمینی دفن می‌شوند، که باعث می‌شود تأثیر شرایط طبیعی مانند باد یا یخ بر آن‌ها کمتر باشد. علاوه بر این، چون سیم‌ها روی زمین دیده نمی‌شوند، ظاهر شهری و محیط ساختمان‌ها را بهبود می‌بخشند. با این حال، نصب کابل‌ها هزینه سرمایه‌گذاری بالاتری دارند و نگهداری و تعمیر آن‌ها سخت‌تر است. خطوط هوایی دارای مزایا و معایب مخالف هستند. بنابراین، مگر اینکه نیازهای خاصی وجود داشته باشد، معمولاً از خطوط هوایی برای توزیع فشار پایین استفاده می‌شود.

خطوط هوایی فشار پایین معمولاً از دُری‌های چوبی یا بتنی استفاده می‌کنند، با اینکه رسانه‌ها با استفاده از عایق‌ها (فلس‌های سرامیکی) روی آرم‌های نصب شده بر روی دُری‌ها ثابت می‌شوند. فاصله بین دو دُری در محوطه کارخانه حدود ۳۰ تا ۴۰ متر و در مناطق باز می‌تواند ۴۰ تا ۵۰ متر باشد. فاصله بین رسانه‌ها معمولاً ۴۰ تا ۶۰ سانتی‌متر است. مسیر خطوط باید به حد امکان کوتاه و مستقیم باشد و در عین حال نصب و نگهداری آسان باشد.

۱.۱ توزیع توان در محل ساخت و ساز

شرایط بار الکتریکی در محل ساخت و ساز متفاوت از کارخانه‌های صنعتی عادی است. اندازه و نوع بار با پیشرفت پروژه متفاوت می‌شود - مثلاً در مراحل اولیه ساخت و ساز، عمدتاً از ماشین‌های حمل و نقل استفاده می‌شود، در حالی که در مراحل بعدی ممکن است از ماشین‌های لحیم‌کاری استفاده شود. بنابراین، تقاضای توان کلی محل باید بر اساس بیشترین بار محاسبه شده در مرحله اوج ساخت و ساز تعیین شود.

تأمین توان در محل ساخت و ساز موقت است. تمام تجهیزات الکتریکی باید اجازه نصب و خلع سریع داشته باشند. زیرستانیون‌های محلی بهتر است از نوع مونتاژ شده روی دُری باشند. معمولاً از خطوط هوایی شاخه‌ای برای سیم‌کشی استفاده می‌شود. در هنگام نصب خطوط، باید دقت کرد که ترافیک را مسدود نکند و نصب و خلع آسان باشد. در پروژه‌های زیرزمینی یا ساخت تونل‌ها که فضا محدود است، ارتفاع خط هوایی نمی‌تواند نیازهای استاندارد سطح زمین را برآورده کند. 

در چنین شرایطی، مدارهای روشنایی باید از ولتاژ اضافتاً کم (SELV) کمتر از ۳۶ ولت استفاده کنند، در حالی که خطوط تأمین توان ۳۸۰/۲۲۰ ولت برای بارهای موتوری باید از کابل‌های سه‌فاز چهار‌هسته‌ای انعطاف‌پذیر با عایق‌بندی و مقاومت در برابر رطوبت خوب استفاده کنند. کابل‌ها باید بر اساس پیشرفت ساخت و ساز دفن شوند و وقتی استفاده نمی‌شوند جدا شده و خلع شوند تا ایمنی تضمین شود.

۱.۲ حداقل فاصله عمودی بین رسانه‌ها و زمین

خطوط توزیع نباید روی سقف‌های ساخته شده از مواد قابل اشتعال عبور کنند، و بهتر است که از عبور روی ساختمان‌هایی با سقف‌های مقاوم در برابر آتش خودداری شود؛ اگر اجتناب‌ناپذیر است، هماهنگی با مراجع مربوطه لازم است. فاصله عمودی بین رسانه‌ها و ساختمان‌ها، در حالت حداکثر سقوط، نباید کمتر از ۳ متر برای خطوط ۱-۱۰ کیلوولت و کمتر از ۲.۵ متر برای خطوط زیر ۱ کیلوولت باشد.

هنگامی که خطوط توزیع با خطوط ارتباطی (فشار پایین) متقاطع می‌شوند، خطوط توان باید بالای خطوط ارتباطی نصب شوند. فاصله عمودی در حالت حداکثر سقوط نباید کمتر از ۲ متر برای خطوط ۱-۱۰ کیلوولت و کمتر از ۱ متر برای خطوط زیر ۱ کیلوولت باشد.

۲. تابلوهای توزیع در محل ساخت و ساز

تابلوهای توزیع در محل ساخت و ساز می‌توانند به تابلوهای توزیع اصلی، تابلوهای زیر توزیع ثابت و تابلوهای زیر توزیع متحرک تقسیم‌بندی شوند.

۲.۲ تابلو توزیع اصلی

اگر از یک ترانسفورماتور مستقل استفاده شود، هم ترانسفورماتور و هم تابلو توزیع اصلی توسط سازمان تأمین توان نصب می‌شوند. تابلو توزیع اصلی شامل یک شکن فشار پایین اصلی، کنتورهای انرژی فعال و غیرفعال، ولتمتر، آمپرمتر، سوئیچ انتخاب ولتاژ و چراغ‌های نشان‌دهنده است. تمام شاخه‌های مدار در محل ساخت و ساز به تابلوهای زیر توزیع واقع در پایین این تابلو اصلی متصل می‌شوند.

اگر از یک ترانسفورماتور مونتاژ شده روی دُری استفاده شود، هم تابلو توزیع اصلی و هم تابلوهای زیر توزیع روی دُری نصب می‌شوند، با قسمت پایین جعبه حداقل ۱.۳ متر بالای سطح زمین. برای ترانسفورماتورهای بزرگ‌تری که روی پلتفرم زمین نصب می‌شوند، ممکن است از جعبه‌های سوئیچ‌گر بسته‌شده استفاده شود. تابلوهای زیر توزیع معمولاً از شکن‌های فشار پایین سری DZ استفاده می‌کنند. 

مدارکلی که بر اساس جریان اسمی ترانسفورماتور انتخاب می‌شود، در حالی که مدارهای شاخه‌ای از برش‌های کوچک‌تر با اندازه‌گیری بر اساس جریان اسمی حداکثر هر مدار استفاده می‌کنند. برای مدارهای با جریان کم، باید از دستگاه‌های باقی‌مانده جریان (RCDs) استفاده شود (ظرفیت حداکثر RCD: 200 آمپر). تعداد برش‌های مدار شاخه‌ای باید یک یا دو عدد بیشتر از تعداد طراحی شده شاخه‌ها باشد تا به عنوان مدارهای ذخیره عمل کنند. دستگاه‌های نظارتی مانند آمپرمتر و ولتمتر در توزیع‌کننده‌های محل ساخت و ساز نصب نمی‌شوند.

اگر از یک ترانسفورماتور موجود (نه اختصاصی برای محل) استفاده شود، عملکرد توزیع اصلی و فرعی در یک قاب واحد ادغام می‌شود، با افزودن شمارنده‌های انرژی فعال و غیرفعال. از توزیع‌کننده اصلی به بعد، سیستم از پیکربندی سه‌فاز پنج‌سیمی TN-S استفاده می‌کند، و قاب فلزی توزیع‌کننده باید به رسانه زمین محافظ (PE) متصل شود.

2.3 توزیع‌کننده ثابت فرعی

در محل‌های ساخت و ساز، کابل‌گذاری بیشتر از طریق دفن مستقیم انجام می‌شود، و سیستم تأمین برق معمولاً از پیکربندی شعاعی استفاده می‌کند. هر توزیع‌کننده ثابت فرعی به عنوان نقطه پایانی مدار شاخه‌ای خود عمل می‌کند و بنابراین معمولاً نزدیک به تجهیزات برقی که به آن تأمین می‌کند قرار داده می‌شود.

قاب توزیع‌کننده ثابت فرعی از صفحه فولادی نازک ساخته شده است، با یک بالای ضد باران. پایین جعبه بیش از 0.6 متر بالاتر از سطح زمین نصب می‌شود، توسط پایه‌های زاویه‌دار فولادی. جعبه دارای درب‌های دو طرفه است. در داخل، یک پانل عایق به عنوان پایه نصبی برای اجزای برقی عمل می‌کند. جعبه با یک کلید اصلی 200-250 آمپر - یک RCD چهار قطبی - با اندازه‌گیری بر اساس جریان اسمی حداکثر تمام تجهیزات متصل شده مجهز شده است. 

با توجه به انعطاف‌پذیری، طراحی باید تجهیزات معمول محلی مانند کراین‌های برجی یا ماشین‌های جوشکاری را در بر بگیرد. پشت کلید اصلی، چندین کلید شاخه‌ای (همچنین RCDهای چهار قطبی) نصب می‌شوند، با ظرفیت‌های ترکیبی بر اساس رتبه‌های معمول تجهیزات - مثلاً یک RCD اصلی 200 آمپر با چهار شاخه: دو تا 60 آمپر و دو تا 40 آمپر. زیر هر RCD شاخه‌ای، دارای دستگاه‌های نگهدارنده فیوز سفالی برای ایجاد نقطه قطع قابل مشاهده و به عنوان انتهای تجهیزات عمل می‌کنند. انتهای بالایی فیوزها به انتهای پایین RCDها متصل می‌شوند، در حالی که انتهای پایین برای اتصال تجهیزات باز می‌ماند. اگر لازم باشد، کلیدهای تک‌فاز نیز در داخل جعبه نصب می‌شوند تا تجهیزات تک‌فاز را تأمین کنند.

به عنوان نقطه پایانی یک مدار شاخه‌ای، هر توزیع‌کننده ثابت فرعی باید زمین‌سازی تکراری داشته باشد تا قابلیت اطمینان اتصال زمین محافظ را افزایش دهد.

بعد از ورود هادی‌ها به جعبه، هادی میانی (صفر کاری) به یک بلاک ترمینال متصل می‌شود. هادی‌های فاز مستقیماً به انتهای بالایی RCD متصل می‌شوند. هادی زمین محافظ (PE) به پیچ زمین روی قاب ضمیمه شده و به الکترود زمین‌سازی تکراری متصل می‌شود. تمام هادی‌های PE پایین‌دست از این توزیع‌کننده به همین پیچ متصل می‌شوند.

2.4 توزیع‌کننده متحرک فرعی

توزیع‌کننده متحرک فرعی همان پیکربندی داخلی توزیع‌کننده ثابت را دارد. این توزیع‌کننده از طریق کابل پوششی گم‌رنگ الماسی به یک توزیع‌کننده ثابت فرعی متصل می‌شود و به نزدیک‌ترین نقطه به تجهیزاتی که به آن تأمین می‌کند حرکت می‌کند - مثلاً از طبقه پایین‌تر به سطح ساخت و ساز بالاتر. جعبه نیز از RCDها استفاده می‌کند، اما با ظرفیت‌های کوچک‌تر از جعبه‌های ثابت. کلیدهای تک‌فاز و پریزهایی اضافه شده تا برق تک‌فاز برای تجهیزات تک‌فاز تأمین شود. قاب فلزی باید به هادی زمین محافظ متصل شود.