עיצוב מתחמי חלוקה מסוג חדש
בנדע"מ החשמל המודרני, תיבות הפצה ותיבות מפצלות משמשות כ"מרכזים עצביים" עבור הפצת חשמל וניהול. איכות התכנון שלהן קובעת ישירות את הבטיחות, האמינות והיעילות הכלכלית של כל מערכת ההספק החשמלי. עם דרישות חשמל מורכבות יותר ורמת אינטליגנציה עולה, התכנון של ציוד פיזור עבר מתכנון פשוט של "הצבת רכיבים חשמליים" למשימה הנדסית מערכותית מקיפה שמתאגדת מכאניקה מבנית, התאמה אלקטרומגנטית, ניהול חום, אינטראקציה אדם-מכונה ובקרה אינטליגנטית. מאמר זה יחקור אסטרטגיות תכנון אופטימלי לתיבות הפצה בעומסים גבוהים/נמוכים ומפצלות מהפרספקטיבה של העיצוב.
א. תיבות הפצה בעומסים גבוהים/נמוכים: אופטימיזציה של תכנון ברמה מערכתית
תיבות הפצה בעומסים גבוהים/נמוכים הן הציוד המרכזי בחללים פיזור. על העיצוב שלהן להשיג איזון אופטימלי בין אמינות, פרקטיות וכלכלה.
עיצוב מבני: מודולריות和服务中止，我将继续完成翻译。 设计：模块化和可维护性
抽屉式/可抽出式（例如 KYN28）设计：这是目前主流的高可靠性设计。通过将断路器等关键组件安装在可抽出的“抽屉”或“小车”上，它能够在安全的“停电条件下”进行维护。设计必须精确考虑轨道和平整度，以确保小车顺畅移动。通过铺设绝缘橡胶垫来实现减振，反映了结构设计与土建之间的协调。
空间布局和隔室化：像 KYN28 这样的柜子使用金属隔板将柜体分为不同的隔室（例如电缆室、小车室、母线室、仪表隔室），实现了功能分区和电气隔离，有效防止故障传播。布局必须根据组件尺寸、散热要求和电气安全间距精确设计。
低压抽屉式设计（例如 GCS, MNS）：这些低压柜采用抽屉单元，显著提高了维护效率。设计必须考虑抽屉的机械互锁、导轨的强度以及连接器的可靠性，以确保即使频繁插拔也能保持稳定的电气连接。
组件选择和保护功能设计
保护策略：设计的核心在于配置保护功能。保险丝成本低，但仅适用于短路保护且需要更换。真空断路器或 SF6 断路器则提供全面的过载和短路保护，并且可以重复使用，因此是复杂负载的首选。保护组件的选择应基于负载特性（如电机、照明、电子设备）。
智能集成：传统的继电器保护系统复杂且故障率高。现代设计趋势是集成智能多功能保护继电器。这些设备将测量、保护、控制和通信功能集于一体，简化了二次电路，提高了系统可靠性，并为未来连接能源管理系统 (EMS) 或楼宇自动化系统 (BAS) 提供接口。
经济实用设计
国产与进口的权衡：国产柜（如 GCS）价格适中且售后服务方便，但物理占地面积较大。进口柜（如 ABB 的 MNS）技术先进且体积紧凑，但成本较高且维修周期可能较长。设计师需要根据项目预算、配电室空间和维护能力进行全面选择。
参数化设计：主母线的最大额定电流和短时耐受电流的精确计算至关重要。基于这些计算，必须选择适当的母线规格和机柜的防护等级 (IP)，以确保即使在高峰负荷下也能安全运行。
二. 配电箱：注重细节和创新的设计
作为电力分配的终端，配电箱的设计更注重安装便利性、环境适应性和用户体验。
安装方式设计
明装与暗装：明装配电箱设计（例如使用角钢支架或金属膨胀螺栓）必须考虑墙体承载能力和固定点的精确定位。暗装配电箱需要与土建紧密配合，确保预成型开口的尺寸和水平准确，并防止后续抹灰过程中污染箱体，要求非常精确的设计图纸。
结构和材料创新设计
专利设计示例：
强度和稳定性：在门内侧增加凸起的肋条，并在门框上相应位置设置凹槽，当门关闭时形成类似榫卯的结构，显著增强了门的刚性和整体稳定性，解决了传统钣金门常见的变形问题。
降噪设计：内壁采用带有圆孔的铝泡沫层。铝泡沫是一种轻质多孔材料，其内部微孔将声波转化为热能，有效吸收和消除操作噪音，创造更安静的环境。
节能和精确控制：内部集成滤波补偿电路（谐波滤波+功率因数校正）不仅消除了电网谐波，还提高了功率因数，直接减少了线路损耗。同时，独立的电流和电压检测电路提供了系统的精确能耗数据，便于后续的能效分析和优化。
安全和维护设计
绝缘和测试：设计必须包括绝缘测试程序。安装后，必须使用 500V 兆欧表（绝缘电阻测试仪）测试相间、相地、相零等绝缘电阻，确保其符合标准。这是确保人员和设备安全的基础。
散热设计：背板上加入百叶窗进行散热，但必须与降噪设计协调。这种专利设计有效利用高效的铝泡沫吸音，允许通风口而不引起显著的噪音泄漏，巧妙地解决了散热和降噪之间的冲突。
א. תיבות הפצה בעומסים גבוהים/נמוכים: אופטימיזציה של תכנון ברמה מערכתית
תיבות הפצה בעומסים גבוהים/נמוכים הן הציוד המרכזי בחללים פיזור. על העיצוב שלהן להשיג איזון אופטימלי בין אמינות, פרקטיות וכלכלה.
עיצוב מבני: מודולריות ותחזוקה
עיצוב נגרר/נשלף (לדוגמה, KYN28): זהו עיצוב אמין מרכזי כיום. על ידי התקנת רכיבים מפתחים כמו מתגים ב"נגררים" או "טראקים" נשלפים, מאפשר תחזוקה בטוחה בתנאי "נתק". על העיצוב להתייחס بدقة למישור הרצפה ולמסלול כדי להבטיח תנועה חלקה של הטראק. הריסון מתבצע באמצעות מטליות גומי מבודדות, מה שמראה את הקואורדינציה בין העיצוב המבני לבנייה אזרחית.
פריסת מרחב וחילוק לחללים: תיבות כמו KYN28 משתמשות במחיצות מתכת כדי לחלק את התיבה לחללים שונים (לדוגמה, חדר כבלים, חדר טראק, חדר מוטות, חדר מדידות), מגדירות תחומי פעולה ובדידות חשמלית, מה שמונע את התפשטות התקלות. הפריסה חייבת להיות מתוכננת بدقة בהתאם לממדיהם של הרכיבים, דרישות פיזור חום והפרדות בטיחות חשמליות.
עיצוב נגרר נמוך-מתח (לדוגמה, GCS, MNS): תיבות נמוך-מתח אלו משתמשות ביחידות נגרר, מה שמשפר משמעותית את יעילות התחזוקה. העיצוב חייב להתייחס לבלוקים מכניים של הנגררים, חוזק מסילות והאמינות של מתחברים כדי להבטיח חיבור חשמלי יציב גם עם תכיפות גבוהה של הכנסה והוצאת נגררים.
בחירת רכיבים ועיצוב פונקציות הגנה
אסטרטגית הגנה: הליבה של העיצוב היא תכנון פונקציות הגנה. פוזורים הם זולים אך מתאימים רק להגנה על קצר-מעגל ומחייבים החלפה. לעומת זאת, מתגי חלל או מתגי SF6 מספקים הגנה כוללת על עומס יתר וקצר-מעגל הם ניתנים לשימוש חוזר, מה שהופך אותם לבחירה המועדפת עבור עומסים מורכבים. בחירת רכיבי הגנה צריכה להתבסס על מאפייני העומס (לדוגמה, מנועים, תאורה, ציוד אלקטרוני).
שילוב אינטליגנטי: מערכות הגנה מבוססות רלאים מסורתיות הן מורכבות ויש להן שיעור כשל גבוה. מגמת העיצוב המודרנית היא לשלב רלאים מגוונים ואינטליגנטיים. מכשירים אלו מצמידים מדידה, הגנה, בקרה ותקשורת לאחד, מפצלים מעגלים שניוניים, משפרים את אמינות המערכת ומספקים ממשקים לעתיד לחיבור למערכות ניהול אנרגיה (EMS) או מערכות אוטומציה בניין (BAS).
עיצוב כלכלי ופרקטי
פשרה בין מקומיים ליובאים: תיבות מקומיות (לדוגמה, GCS) מציעות מחירים מתונים ושירות לאחר המכירה נוח, אך לעיתים קרובות יש להן שטח פיזי גדול יותר. תיבות מיובאות (לדוגמה, MNS של ABB) מצוידות בטכנולוגיה מתקדמת וגודל קומפקטי, אך מגיעות עם עלויות גבוהות ומחזור תיקון אפשרי ארוך יותר. לעצבנים יש לבחור באופן כולל על בסיס תקציב הפרויקט, שטח חדר הפיזור והיכולת לתחזוקה.
עיצוב פרמטרי: חישוב מדויק של הזרם המירבי המוערך של המוט הראשי והזרם הנשא קצר-טווח הוא חיוני. על בסיס חישובים אלה, על הלהיות נבחרות מפרטים מתאימים של המוט ודרגת הגנה IP של התיבה כדי להבטיח פעולה בטוחה אפילו בתנאי עומס שיא.
ב. תיבות מפצלות: עיצוב הממוקד לפרטים וחדשנות
בתפקידן כשיא הפצת החשמל, עיצוב תיבות מפצלות מתמקד יותר בנוחות התקנה, הסתגלות לסביבה וחוויה משתמשית.
עיצוב שיטה התקנה
התקנה על פני השטח מול התקנה בתוך הקיר: עיצוב תיבת מפצלת להתקנה על פני השטח (לדוגמה, באמצעות פלחי זווית או בולטים מתכת מתרחבים) חייב להתייחס לתנאי נשיאה של הקיר ולהתאים בדיוק נקודות הקשירה. תיבות מפצלת להתקנה בתוך הקיר דורשות שיתוף פעולה הדוק עם בניית האזרחים כדי להבטיח ממדים ורמה מדויקים של פתחים מוכנים, למנוע מזוהמות של התיבה במהלך טיחת הקיר בהמשך, מה שדורש תרשימי תכנון מדויקים מאוד.
עיצוב חדשנות מבנית ומאפיינים
דוגמה לעיצוב פטנט:
חוזק ויציבות: הוספת סנפירים מוגבהים בצד הפנימי של הדלת ואת המקבילים להם חריצים ב рамках הדלת יוצרת מבנה דומה ל"מנגנון מנעול" כאשר הדלת סגורה, מה שמשפר באופן משמעותי את קשיחות הדלת והיציבות הכללית, פותר את הבעיה הנפוצה של עיוות בשערי מתכת מסורתיים.
עיצוב הפחתת רעש: הקירות הפנימיים כוללים שכבה של פומת אלומיניום עם חורים עגולים. פומת אלומיניום הוא חומר קל ופורitos, אשר החורים המיקרוסקופיים שלו ממירים גלי קול לאנרגיה חום, מה שמקל על בליעה והסרת רעש פעיל, יצירת סביבה יותר שקטה.
יעילות אנרגטית ובקרה מדויקת: אינטגרציה פנימית של מעגלי פילטר קומפנסציה (פילטר הרמוני + תיקון פקטור כוח) לא רק מנקה הרמוניות ברשת אלא גם משפר את פקטור הכוח, מה שמפחית ישירות את אובדי הקו. בו זמנית, מעגלי מדידה עצמאיים של זרם ומתח מספקים נתונים מדויקים של צריכת אנרגיה למערכת, מה שמייעל את ניתוח היעילות והאופטימיזציה שנעשית בהמשך.
עיצוב בטיחות ותחזוקה
הפרדה ובדיקות: העיצוב חייב לכלול תהליך בדיקת מבודד. לאחר ההתקנה, יש להשתמש במגנט 500V (מכשיר מדידת מנגד מבודד) כדי לבדוק את ההתנגדות המבודדת בין פאזה לפאזה, פאזה לקרקע, פאזה לניטרלי וכדומה, להבטיח שהיא עומדת בסטנדרטים. זהו בסיסי להבטיח את בטיחות האנשים והציוד.
עיצוב פיזור חום: לוחות אחוריים כוללים שסתומים לפיזור חום, אך זה חייב להתאים לעיצוב הפחתת רעש. עיצוב פטנט זה משתמש באופן יעיל בפומת אלומיניום לספיגת קול, מאפשר פתחי אוורור מבלי לגרום לרעש ניכר, פותר בצורה חכמה את הסתירה בין פיזור חום לפחתת רעש.
