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

خطوط توزیع فشار پایین به مدارهایی اشاره دارد که از طریق ترانسفورماتور توزیع، ولتاژ بالا ۱۰ کیلوولت را به سطح ۳۸۰/۲۲۰ ولت—یعنی خطوط فشار پایین از زیرстанسیون تا تجهیزات نهایی—کاهش می‌دهند.

خطوط توزیع فشار پایین باید در مرحله طراحی کنفیگوراسیون‌های سیم‌کشی زیرستانسیون در نظر گرفته شوند. در کارخانه‌ها، برای کارگاه‌هایی با تقاضای قدرت نسبتاً بالا، معمولاً زیرستانسیون‌های اختصاصی کارگاهی نصب می‌شوند که ترانسفورماتورها به طور مستقیم به بارهای مختلف الکتریکی تامین قدرت می‌کنند. برای کارگاه‌هایی با بارهای کوچکتر، قدرت مستقیماً از ترانسفورماتور توزیع اصلی تأمین می‌شود.

طراحی بوم‌شناسی 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 ساقه‌ای (یا درختی).

مدارهای شعاعی قابلیت اطمینان بالاتری دارند اما هزینه سرمایه‌گذاری بالاتری دارند. بنابراین، روش توزیع ساقه‌ای به دلیل انعطاف‌پذیری بیشتر در سیستم‌های فشار پایین مدرن بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد—وقتی فرآیندهای تولید تغییر می‌کنند، تغییرات عمده در مدار توزیع لازم نیست. بنابراین، روش ساقه‌ای دارای هزینه کمتر و انعطاف‌پذیری بیشتر است. اما از نظر قابلیت اطمینان تامین برق، 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 در زیر زمین دفن می‌شوند و از این رو تأثیرات طبیعی مانند باد یا یخ را کمتر می‌بینند. علاوه بر این، چون سیم‌هایی در بالای زمین دیده نمی‌شود، آنها جاذبه شهری و محیط ساختمانی را افزایش می‌دهند. با این حال، نصب کابل‌ها هزینه سرمایه‌گذاری بالاتری دارند و نگهداری و تعمیر آنها سخت‌تر است. خطوط هوایی مزایا و معایب مخالف دارند. بنابراین، مگر اینکه نیازهای خاصی وجود داشته باشد، معمولاً از خطوط هوایی برای توزیع فشار پایین استفاده می‌شود.

خطوط هوایی فشار پایین معمولاً از میله‌های چوبی یا بتنی استفاده می‌کنند و از عایق‌بندی (فلس سرامیکی) برای ثابت کردن هادی‌ها بر روی آرم‌های نصب شده روی میله‌ها استفاده می‌شود. فاصله بین دو میله در محوطه کارخانه حدود ۳۰-۴۰ متر و در مناطق باز می‌تواند به ۴۰-۵۰ متر برسد. فاصله بین هادی‌ها معمولاً ۴۰-۶۰ سانتی‌متر است. مسیر خطوط باید به حد امکان کوتاه و مستقیم باشد و همچنین برای نصب و نگهداری آسان باشد.

۱.۱ توزیع برق در محل ساخت و ساز

شرایط بار الکتریکی در محل ساخت و ساز متفاوت از کارخانه‌های صنعتی معمولی است. اندازه و نوع بار با پیشرفت پروژه متفاوت می‌شود—به عنوان مثال، در مراحل اولیه ساخت و ساز عمدتاً از ماشین‌های حمل و نقل استفاده می‌شود، در حالی که در مراحل بعدی ممکن است از ماشین‌های دوخت و غیره استفاده شود. بنابراین، تقاضای کلی برق محل باید بر اساس بیشترین بار محاسبه شده در مرحله اوج ساخت و ساز تعیین شود.

تامین برق در محل ساخت و ساز موقت است. تمام تجهیزات الکتریکی باید برای نصب و خلع سریع طراحی شوند. زیرستانسیون‌های محلی بهتر است از نوع خارجی روی میله نصب شوند. خطوط هوایی ساقه‌ای معمولاً برای سیم‌کشی استفاده می‌شوند. هنگام نصب خطوط، باید دقت کرد که ترافیک مختل نشود و نصب و خلع آسان باشد. در پروژه‌های زیرزمینی یا ساخت تونل‌ها که فضای محدودی دارند، ارتفاع خطوط هوایی نمی‌تواند استانداردهای سطح زمین را برآورده کند.

در چنین شرایطی، مدارهای روشنایی باید از ولتاژ فوق‌العاده پایین ایمن (SELV) زیر ۳۶ ولت استفاده کنند، در حالی که خطوط تامین برق 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 نصب شوند و وقتی استفاده نمی‌شوند جدا شده و خلع شوند تا ایمنی تضمین شود.

۱.۲ حداقل فاصله عمودی بین هادی‌ها و زمین

خطوط توزیع نباید از روی سقف‌های قابل اشتعال عبور کنند و همچنین بهتر است از ساختمان‌هایی با سقف مقاوم در برابر آتش عبور نکنند؛ اگر اجتناب‌ناپذیر است، هماهنگی با مراجع مربوطه لازم است. فاصله عمودی بین هادی‌ها و ساختمان‌ها، در حالت حداکثر آویزان بودن، برای خطوط ۱-۱۰ کیلوولت کمتر از ۳ متر و برای خطوط زیر ۱ کیلوولت کمتر از ۲.۵ متر نباید باشد.

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

۲. برد توزیع در محل ساخت و ساز

بردهای توزیع در محل ساخت و ساز می‌توانند به برد توزیع اصلی، برد توزیع ثابت فرعی و برد توزیع متحرک فرعی تقسیم شوند.

۲.۲ برد توزیع اصلی

اگر از یک ترانسفورماتور مستقل استفاده شود، هم ترانسفورماتور و هم برد توزیع اصلی توسط مرجع تأمین برق نصب می‌شوند. برد توزیع اصلی شامل یک برش‌کننده مدار فشار پایین اصلی، مترهای انرژی فعال و غیرفعال، ولتمتر، آمپرمتر، کلید انتخاب ولتاژ و لمپ‌های نشان‌دهنده است. تمام مدارهای فرعی در محل ساخت و ساز به برد توزیع فرعی که در پایین این برد اصلی قرار دارند متصل می‌شوند.

اگر از یک ترانسفورماتور روی میله استفاده شود، هر دو برد توزیع اصلی و فرعی روی میله نصب می‌شوند، با پایین‌ترین نقطه صندوق حداقل ۱.۳ متر بالاتر از سطح زمین. برای ترانسفورماتورهای بزرگ‌تر نصب شده روی پلت‌های زمینی، ممکن است از کابین‌های تجهیزات کلیدی استفاده شود. بردهای توزیع فرعی معمولاً از برش‌کننده‌های فشار پایین سری DZ استفاده می‌کنند.

سوییچ اصلی بر اساس جریان اسمی ترانسفورماتور انتخاب می‌شود، در حالی که مسیرهای فرعی از سوییچ‌های کوچک‌تر با ظرفیت مناسب با بیشترین جریان اسمی هر مسیر استفاده می‌کنند. برای مسیرهای با جریان کم، باید از دستگاه‌های حفاظ از جریان باقیمانده (RCD) استفاده شود (بیشترین ظرفیت RCD: 200 آمپر). تعداد سوییچ‌های فرعی باید یک یا دو عدد بیشتر از تعداد طراحی شده باشد تا به عنوان مسیرهای ذخیره عمل کنند. دستگاه‌های نظارتی مانند آمپرمتر و ولتمتر در برد توزیع سایت نصب نمی‌شوند.

در صورت استفاده از یک ترانسفورماتور موجود (نه اختصاصی برای سایت)، عملکردهای توزیع اصلی و فرعی در یک قاب واحد ادغام می‌شوند، با اضافه کردن میزان‌سنج‌های فعال و غیرفعال. از برد توزیع اصلی به بعد، سیستم از پیکربندی سه‌فاز پنج‌سیمی TN-S استفاده می‌کند و پوشش فلزی برد توزیع باید به رسانا PE متصل شود.

۲.۳ برد توزیع فرعی ثابت

در محل‌های ساخت، بیشتر کابل‌ها به صورت دفن مستقیم نصب می‌شوند و سیستم تأمین برق معمولاً از پیکربندی شاخه‌ای استفاده می‌کند. هر برد توزیع فرعی ثابت به عنوان نقطه پایانی مسیر فرعی خود عمل می‌کند و بنابراین معمولاً نزدیک به تجهیزات الکتریکی که به آن تأمین می‌شوند قرار داده می‌شود.

پوشش برد توزیع فرعی ثابت از فولاد لیزری ساخته شده و بالای آن ضد باران است. پایین جعبه بیش از ۰.۶ متر از زمین بلند است و با پایه‌های زاویه‌دار فولادی تثبیت شده است. جعبه دارای درهایی در دو طرف است. در داخل، یک پانل عایق به عنوان پایه نصب تجهیزات الکتریکی عمل می‌کند. جعبه با یک سوییچ اصلی ۲۰۰-۲۵۰ آمپری - یک RCD چهارقطبی - بر اساس بیشترین جریان اسمی تمام تجهیزات متصل شده مجهز شده است.

با توجه به انعطاف‌پذیری، طراحی باید تجهیزات معمول سایت مانند دکل‌های برجک یا دستگاه‌های لحیم‌کاری را در بر بگیرد. پشت سوییچ اصلی، چندین سوییچ فرعی (همچنین RCD چهارقطبی) نصب می‌شوند، با ظرفیت‌های ترکیبی بر اساس نرخ‌های معمول دستگاه‌ها - مثلاً یک RCD اصلی ۲۰۰ آمپری با چهار شاخه: دو شاخه ۶۰ آمپری و دو شاخه ۴۰ آمپری. زیر هر RCD فرعی، گیره‌های فیوز سرامیکی برای ایجاد یک نقطه قطع قابل مشاهده و به عنوان پایانه‌های تجهیزات نصب می‌شوند. پایانه‌های بالایی فیوزها به پایانه‌های پایین RCD متصل می‌شوند، در حالی که پایانه‌های پایین برای اتصال تجهیزات باز می‌مانند. در صورت نیاز، سوییچ‌های تک‌فاز نیز در داخل جعبه نصب می‌شوند تا تجهیزات تک‌فاز را تأمین کنند.

به عنوان نقطه پایانی یک مسیر فرعی، هر برد توزیع فرعی ثابت باید دارای زمین‌سازی تکراری باشد تا قابلیت اطمینان اتصال زمین محافظ را افزایش دهد.

بعد از ورود رساناهای به جعبه، رسانای متعادل (صفر کاری) به یک بلاک ترمینال متصل می‌شود. رساناهای فاز مستقیماً به پایانه‌های بالای RCD متصل می‌شوند. رسانای زمین محافظ (PE) به پیچ زمین روی پوشش متصل می‌شود و به یک الکترود زمین‌سازی تکراری متصل می‌شود. تمام رساناهای PE پایین‌دست از این برد توزیع به همان پیچ متصل می‌شوند.

۲.۴ برد توزیع فرعی متحرک

برد توزیع فرعی متحرک دارای پیکربندی داخلی مشابه نوع ثابت است. این برد از طریق کابل‌های کاوچویی مرن با یک برد توزیع فرعی ثابت متصل می‌شود و به نزدیک‌ترین نقطه به تجهیزاتی که به آن تأمین می‌شوند منتقل می‌شود - مثلاً از طبقه پایین به طبقه ساخت بالایی. جعبه نیز از RCD استفاده می‌کند، اما با ظرفیت‌های کوچک‌تر از جعبه‌های ثابت. سوییچ‌ها و دستگاه‌های تک‌فاز اضافه می‌شوند تا تأمین برق تک‌فاز برای تجهیزات تک‌فاز ارائه شود. پوشش فلزی باید به رسانا PE متصل شود.