طراحی کابینه‌های توزیع برق جدید

در مهندسی برق مدرن، جعبه‌های توزیع و پخش الکتریکی به عنوان "مراکز عصبی" برای توزیع و کنترل انرژی عمل می‌کنند. کیفیت طراحی آنها مستقیماً ایمنی، قابلیت اطمینان و کارایی اقتصادی کل سیستم تأمین انرژی را تعیین می‌کند. با افزایش پیچیدگی تقاضاهای انرژی و بالا رفتن سطح هوشمندی، طراحی تجهیزات توزیع از صرف "خانه‌سازی اجزای الکتریکی" به یک وظیفه مهندسی سیستمی جامع تبدیل شده است که شامل مکانیک ساختاری، سازگاری الکترومغناطیسی، مدیریت گرمایی، تعامل انسان-ماشین و کنترل هوشمند می‌شود. این مقاله از دیدگاه طراحی به استراتژی‌های بهینه‌سازی طراحی جعبه‌های توزیع فشار بالا/پایین می‌پردازد.

۱. جعبه‌های توزیع فشار بالا/پایین: بهینه‌سازی طراحی سطح سیستم

جعبه‌های توزیع فشار بالا/پایین تجهیزات اصلی در اتاق‌های توزیع هستند. طراحی آنها باید توازن بهینه‌ای بین قابلیت اطمینان، کاربردی بودن و اقتصادی بودن داشته باشد.

• طراحی ساختاری: مدولاری و نگهداری‌پذیری

• طراحی جдвижی/قابل خروج (مانند KYN28): این طراحی در حال حاضر طراحی قابلیت اطمینان بالای اصلی است. با نصب اجزای کلیدی مانند قطع‌کننده‌ها روی "جдвиж‌ها" یا "کامیون‌ها"، امکان "نگهداری در شرایط بی‌انرژی" فراهم می‌شود. طراحی باید با دقت سطح و خطی باند و زمین را در نظر بگیرد تا حرکت کامیون به صورت هموار باشد. تضعیف ارتعاشات با استفاده از فرش‌های لاستیکی عایقی انجام می‌شود که هماهنگی بین طراحی ساختاری و ساخت و ساز عمرانی را نشان می‌دهد.

• طرح فضایی و تقسیم‌بندی: جعبه‌های مانند KYN28 از تهیه‌های فلزی برای تقسیم جعبه به اتاق‌های جداگانه (مانند اتاق کابل، اتاق کامیون، اتاق مادر، اتاق دستگاه) استفاده می‌کنند که منجر به زون‌بندی عملکردی و عایق برقی می‌شود که به طور موثر از انتشار خرابی جلوگیری می‌کند. طرح باید بر اساس ابعاد اجزا، نیازهای تخلیه گرما و فاصله‌های ایمنی برق دقیقاً طراحی شود.

• طراحی جдвижی فشار پایین (مانند GCS، MNS): این جعبه‌های فشار پایین از واحد‌های جдвижی استفاده می‌کنند که به طور قابل توجهی کارایی نگهداری را افزایش می‌دهد. طراحی باید به قفل‌های مکانیکی جдвиж‌ها، قدرت ریل‌ها و قابلیت اطمینان اتصالات توجه کند تا اتصالات برقی ثابت حتی با پلاگ/آنپلاگ مکرر تضمین شود.

• انتخاب اجزا و طراحی عملکرد محافظت

• استراتژی محافظت: هسته طراحی در تنظیم عملکردهای محافظت است. فیوزها کم‌هزینه هستند اما فقط برای محافظت از کوتاه‌شدن مناسب هستند و نیاز به تعویض دارند. با این حال، قطع‌کننده‌های خلاء یا SF6 محافظت کامل از بارهای بیش از حد و کوتاه‌شدن را فراهم می‌کنند و قابل استفاده مجدد هستند که آنها را انتخاب اول برای بارهای پیچیده می‌کند. انتخاب اجزای محافظت باید بر اساس مشخصات بار (مانند موتورها، روشنایی، تجهیزات الکترونیکی) انجام شود.

• یکپارچه‌سازی هوشمند: سیستم‌های محافظت مبتنی بر رله‌های سنتی پیچیده و نرخ شکست بالایی دارند. روند طراحی مدرن یکپارچه‌سازی رله‌های محافظت چندکاره هوشمند است. این دستگاه‌ها اندازه‌گیری، محافظت، کنترل و عملکردهای ارتباطی را در یک واحد ترکیب می‌کنند، مدارهای ثانویه را ساده می‌کنند، قابلیت اطمینان سیستم را افزایش می‌دهند و رابط‌هایی برای اتصال آینده به سیستم‌های مدیریت انرژی (EMS) یا سیستم‌های خودکار ساختمان (BAS) فراهم می‌کنند.

• طراحی اقتصادی و کاربردی

• تجزیه‌وتحلیل داخلی مقابل وارداتی: جعبه‌های داخلی (مانند GCS) قیمت‌های متوسط و خدمات پس از فروش راحتی را ارائه می‌دهند اما معمولاً حجم فیزیکی بزرگتری دارند. جعبه‌های وارداتی (مانند MNS ABB) تکنولوژی پیشرفته و حجم فشرده دارند اما هزینه‌های بالاتر و دوره‌های تعمیر طولانی‌تری دارند. طراحان باید بر اساس بودجه پروژه، فضا اتاق توزیع و توانایی‌های نگهداری انتخاب جامعی انجام دهند.

• طراحی پارامتری: محاسبه دقیق جریان اسمی بیشینه مادر اصلی و جریان تحمل کوتاه‌مدت ضروری است. بر اساس این محاسبات، مشخصات مناسب مادر و درجه حفاظت IP جعبه باید انتخاب شود تا عملکرد ایمن حتی در شرایط بار بیشینه تضمین شود.

۲. جعبه‌های پخش: طراحی با تمرکز بر جزئیات و نوآوری

به عنوان نقاط پایانی توزیع انرژی، طراحی جعبه‌های پخش بیشتر بر راحتی نصب، سازگاری محیطی و تجربه کاربر تمرکز دارد.

• طراحی روش نصب

• نصب سطحی مقابل نصب داخلی: طراحی جعبه‌های پخش نصب سطحی (مانند استفاده از براکت‌های زاویه‌ای یا پیچ‌های گسترش فلزی) باید ظرفیت تحمل بار دیوار و موقعیت دقیق نقاط ثابت را در نظر بگیرد. جعبه‌های پخش نصب داخلی نیاز به هماهنگی نزدیک با ساخت و ساز عمرانی دارند تا ابعاد و سطوح دقیق بازشوی‌های پیش‌ساخته تضمین شود و آلودگی جعبه در مرحله بعدی گچ‌کاری جلوگیری شود که نیاز به نقشه‌های طراحی بسیار دقیق دارد.

• نوآوری در طراحی ساختاری و ماده

• مثال طراحی پتنت:

• قوی و پایدار: افزودن لبه‌های بلند در سمت داخلی در و گودی‌های متناظر در قاب در یک ساختار مانند "مفصل و چوب" در زمان بسته شدن ایجاد می‌کند که به طور قابل توجهی سختی در و پایداری کلی را افزایش می‌دهد و مشکل متداول تغییر شکل در درهای فلزی سنتی را حل می‌کند.

• طراحی کاهش سر و صدا: دیواره‌های داخلی لایه‌ای از پومپ آلومینیوم با سوراخ‌های دایره‌ای دارند. پومپ آلومینیوم یک ماده سبک و پرنفس است که میکروسوراخ‌های داخلی آن موج‌های صوتی را به گرما تبدیل می‌کند و به طور موثر صدا را جذب و حذف می‌کند و محیط آرام‌تری ایجاد می‌کند.

• کارایی انرژی و کنترل دقیق: یکپارچه‌سازی داخلی مدارهای جبران فیلتر (فیلترهای هارمونیک + جبران عامل توان) نه تنها هارمونیک‌های شبکه را حذف می‌کند بلکه عامل توان را بهبود می‌بخشد که مستقیماً تلفات خط را کاهش می‌دهد. همزمان، مدارهای تشخیص جریان و ولتاژ مستقل داده‌های مصرف انرژی دقیق را برای سیستم فراهم می‌کنند که تسهیل می‌کند تجزیه و تحلیل و بهینه‌سازی کارایی انرژی بعدی.

• طراحی ایمنی و نگهداری

• عایق و آزمون: طراحی باید شامل یک روش آزمون عایق باشد. پس از نصب، باید از مگر ۵۰۰V (آزمون‌کننده مقاومت عایق) برای آزمون مقاومت عایق بین فازها، فاز-زمین، فاز-نیوترال و غیره استفاده شود تا مطابق استانداردها باشد. این امر برای اطمینان از ایمنی شخصی و تجهیزات بنیادی است.

• طراحی تخلیه گرما: لوورهایی در پنل پشتی برای تخلیه گرما اضافه شده‌اند اما باید با طراحی کاهش سر و صدا هماهنگ شود. این طراحی پتنت به طور موثر از جذب صوت کارآمد پومپ آلومینیوم استفاده می‌کند که اجازه می‌دهد بازشوی‌های تهویه بدون ایجاد نشت سر و صدا قابل توجهی وجود داشته باشد و به طور هوشمندانه تضاد بین تخلیه گرما و کاهش سر و صدا را حل می‌کند.