Deseño de novos armarios de distribución eléctrica

Na enxeñaría eléctrica moderna, os armarios e as caixas de distribución actúan como os "centros nerviosos" para a distribución e control de enerxía. A calidade do seu deseño determina directamente a seguridade, a fiabilidade e a eficiencia económica de todo o sistema de suministro de enerxía. Con demandas de enerxía cada vez máis complexas e niveis crecentes de intelixencia, o deseño dos equipos de distribución evolucionou dun simple "aloxamento de componentes eléctricos" a unha tarefa de enxeñaría de sistemas comprehensiva que integra mecánica estrutural, compatibilidade electromagnética, xestión térmica, interacción home-máquina e control intelixente. Este artigo explorará estratexias de deseño optimizado para armarios de alta/baixa tensión e caixas de distribución desde unha perspectiva de deseño.

I. Armarios de Alta/Baixa Tensión: Optimización do Deseño a Nivel de Sistema

Os armarios de alta/baixa tensión son o equipamento central nas salas de distribución. O seu deseño debe lograr un equilibrio óptimo entre fiabilidade, practicidade e economía.

• Deseño Estructural: Modularidade e Mantenibilidade

• Deseño de Tipo Cajón/Extraíble (por exemplo, KYN28): Este é actualmente o deseño de alta fiabilidade mainstream. Ao montar componentes clave como interruptores de circuito en "caixóns" ou "trucks" extraíbles, permite a manutención segura "baixo condicións desenerxizadas". O deseño debe considerar precisamente a nivelación das vías e do solado para asegurar o movemento suave do truck. A atenuación de vibración se logra colocando esteras de borracha aislante, reflicindo a coordinación entre o deseño estrutural e a construción civil.

• Disposición Espacial e Compartmentalización: Armarios como o KYN28 utilizan particións metálicas para dividir o armario en compartimentos separados (por exemplo, cámara de cables, cámara de trucks, cámara de barras colectoras, compartimento de instrumentos), logrando zonificación funcional e aislamento eléctrico, que prevén eficazmente a propagación de fallos. A disposición debe ser diseñada con precisión baseándose nas dimensións dos componentes, nos requisitos de disipación de calor e nas distancias de seguridade eléctrica.

• Deseño de Tipo Cajón de Baixa Tensión (por exemplo, GCS, MNS): Estes armarios de baixa tensión utilizan unidades de cajón, mellorando significativamente a eficiencia da manutención. O deseño debe considerar o interbloqueo mecánico dos cajóns, a resistencia das vías e a fiabilidade dos conectores para asegurar conexións eléctricas estables a pesar de frecuentes inserciones y extracciones.

• Selección de Componentes e Deseño de Funcións de Protección

• Estratexia de Protección: O núcleo do deseño está en configurar funcións de protección. Os fusibles son económicos pero só son adecuados para protección contra cortocircuitos e requieren substitución. Por outro lado, os interruptores de circuito de vacío ou SF6 proporcionan protección completa contra sobrecargas e cortocircuitos e son reutilizables, facéndolos a opción preferida para cargas complexas. A selección de componentes de protección debe basarse nas características da carga (por exemplo, motores, iluminación, equipo electrónico).

• Integración Intelixente: Os sistemas de protección tradicionais baseados en relés son complexos e teñen altas taxas de fallo. A tendencia moderna de deseño é integrar relés de protección multifunción intelixentes. Estes dispositivos combinan funcións de medida, protección, control e comunicación nun único dispositivo, simplificando os circuitos secundarios, mellorando a fiabilidade do sistema e proporcionando interfaces para futuras conexións a Sistemas de Xestión de Enerxía (EMS) ou Sistemas de Automatización de Edifícios (BAS).

• Deseño Económico e Práctico

• Compromiso Nacional vs. Importado: Os armarios nacionais (por exemplo, GCS) ofrecen prezos moderados e servizo posventa conveniente pero adoitan ter unha pegada física maior. Os armarios importados (por exemplo, o MNS de ABB) caracterízanse por tecnoloxía avanzada e tamaño compacto pero viñen con custos máis altos e potencialmente ciclos de reparación máis longos. Os deseñadores deben facer unha elección comprehensiva baseándose no orzamento do proxecto, no espazo da sala de distribución e nas capacidades de manutención.

• Deseño Paramétrico: É esencial un cálculo preciso da corrente nominal máxima da barra colectora e da corrente de resistencia a curto prazo. Baseándose nestes cálculos, deben seleccionarse as especificacións adecuadas da barra colectora e a clasificación de Protección Ingress (IP) do armario para asegurar un funcionamento seguro incluso baixo condicións de carga pico.

II. Caixas de Distribución: Deseño Centrado en Detalle e Innovación

Como puntos finais da distribución de enerxía, o deseño das caixas de distribución centrase máis na comodidade de instalación, adaptabilidade ao medio ambiente e experiencia do usuario.

• Deseño do Método de Instalación

• Montaxe Superficial vs. Empotrado: O deseño de caixas de distribución de montaxe superficial (por exemplo, utilizando soportes de ángulo de acero ou bulones de expansión metálicos) debe considerar a capacidade de carga da parede e a posicionación precisa dos puntos de fixación. As caixas de distribución empotradas requiren unha coordinación estreita coa construción civil para asegurar dimensións e niveis precisos das aberturas prefabricadas, e para evitar a contaminación da caixa durante o posterior encalado, exixindo planos de deseño altamente precisos.

• Innovación no Deseño Estrutural e Material

• Exemplo de Deseño Patente:

• Fortaleza e Estabilidade: Adicionar costillas elevadas no lado interior da porta e ranuras correspondentes no marco da porta crea unha estructura tipo "mortaza-e-tenón" cando está pechada, mellorando significativamente a rigidez da porta e a estabilidade global, resolvendo o problema común de deformación nas portas de chapa metálica tradicionais.

• Deseño de Redución de Ruido: As paredes internas incorporan unha capa de espuma de aluminio con orificios redondos. A espuma de aluminio é un material poroso e lixeiro cuxos microporos internos convertem as ondas de son en calor, absorvendo e eliminando eficazmente o ruido operativo, creando un ambiente máis silencioso.

• Eficiencia Enerxética e Control Preciso: A integración interna de circuitos de compensación de filtro (filtrado de harmónicos + corrección do factor de potencia) non só elimina os harmónicos da rede senón que tamén melhora o factor de potencia, reducindo directamente as perdas de liña. Ao mesmo tempo, os circuitos de detección de corrente e voltaxe independentes proporcionan datos precisos de consumo de enerxía para o sistema, facilitando a análise e a optimización subsecuentes de eficiencia enerxética.

• Deseño de Seguridade e Mantenimiento

• Aislamento e Probas: O deseño debe incluír un procedemento de proba de aislamento. Despois da instalación, debe utilizarse un megómetro de 500V (probador de resistencia de aislamento) para probar a resistencia de aislamento entre fases, fase-a-terra, fase-a-neutro, etc., asegurando que cumpran os estándares. Isto é fundamental para garantir a seguridade das persoas e do equipo.

• Deseño de Disipación de Calor: As lamas están incorporadas no panel trasero para a disipación de calor, pero isto debe coordinarse co deseño de redución de ruido. Este deseño patente utiliza eficazmente a absorción de son da espuma de aluminio, permitindo orificios de ventilación sen causar unha fuga significativa de ruido, resolvendo astutamente o conflicto entre a disipación de calor e a redución de ruido.