Progettazione di nuovi armadi di distribuzione elettrica
Nell'ingegneria elettrica moderna, gli armadi di distribuzione e le casse di distribuzione funzionano come i "centri nervosi" per la distribuzione e il controllo dell'energia. La qualità del loro design determina direttamente la sicurezza, l'affidabilità e l'efficienza economica dell'intero sistema di alimentazione. Con richieste energetiche sempre più complesse e livelli crescenti di intelligenza, il design degli apparecchi di distribuzione è evoluto da un semplice "alloggiamento dei componenti elettrici" in un compito di ingegneria sistemica che integra meccanica strutturale, compatibilità elettromagnetica, gestione termica, interazione uomo-macchina e controllo intelligente. Questo articolo esplorerà strategie di ottimizzazione del design per armadi di distribuzione ad alta/bassa tensione e casse di distribuzione dal punto di vista del design.
I. Armadi di Distribuzione Ad Alta/Bassa Tensione: Ottimizzazione del Design a Livello di Sistema
Gli armadi di distribuzione ad alta/bassa tensione sono l'equipaggiamento centrale nelle stanze di distribuzione. Il loro design deve raggiungere un equilibrio ottimale tra affidabilità, praticità ed economia.
Design Strutturale: Modularità e Manutenibilità
Design a Cassetti/Estrattile (ad esempio, KYN28): Questo è attualmente il design ad alta affidabilità mainstream. Montando componenti chiave come i disgiuntori su "cassetti" o "carrelli" estrattili, si abilita una "manutenzione in condizioni non alimentate" sicura. Il design deve considerare con precisione il livellamento delle rotaie e del pavimento per garantire il movimento fluido del carrello. L'ammortizzamento delle vibrazioni viene ottenuto stendendo tappeti in gomma isolante, riflettendo la coordinazione tra il design strutturale e la costruzione civile.
Disposizione Spaziale e Compartmentalizzazione: Gli armadi come il KYN28 utilizzano partizioni metalliche per dividere l'armadio in compartimenti separati (ad esempio, camera dei cavi, camera del carrello, camera della barra di raccordo, compartimento degli strumenti), raggiungendo una suddivisione funzionale e un'isolamento elettrico, che prevene efficacemente la propagazione dei guasti. La disposizione deve essere progettata con precisione in base alle dimensioni dei componenti, ai requisiti di dissipazione termica e agli spazi di sicurezza elettrica.
Design a Cassetti a Basso Voltaggio (ad esempio, GCS, MNS): Questi armadi a bassa tensione utilizzano unità a cassetto, migliorando significativamente l'efficienza della manutenzione. Il design deve considerare l'interblocco meccanico dei cassetti, la resistenza delle rotaie e l'affidabilità dei connettori per garantire connessioni elettriche stabili nonostante il collegamento e lo scollegamento frequenti.
Selezione dei Componenti e Progettazione delle Funzioni di Protezione
Strategia di Protezione: Il nucleo del design risiede nella configurazione delle funzioni di protezione. I fusibili sono a basso costo ma sono adatti solo alla protezione contro cortocircuiti e richiedono sostituzione. I disgiuntori a vuoto o a SF6, tuttavia, offrono una protezione completa contro sovraccarichi e cortocircuiti e sono riutilizzabili, rendendoli la scelta preferita per carichi complessi. La selezione dei componenti di protezione dovrebbe basarsi sulle caratteristiche del carico (ad esempio, motori, illuminazione, apparecchiature elettroniche).
Integrazione Intelligente: I sistemi di protezione basati su relè tradizionali sono complessi e hanno tassi di guasto elevati. La tendenza del design moderno è l'integrazione di relè multifunzionali intelligenti. Questi dispositivi combinano funzioni di misurazione, protezione, controllo e comunicazione in un'unica unità, semplificando i circuiti secondari, migliorando l'affidabilità del sistema e fornendo interfacce per la futura connessione a Sistemi di Gestione dell'Energia (EMS) o Sistemi di Automazione degli Edifici (BAS).
Design Economico e Pratico
Compromesso tra Nazionale e Importato: Gli armadi nazionali (ad esempio, GCS) offrono prezzi moderati e servizi post-vendita comodi ma spesso hanno una maggiore impronta fisica. Gli armadi importati (ad esempio, MNS di ABB) presentano tecnologie avanzate e dimensioni compatte ma hanno costi più elevati e potenzialmente cicli di riparazione più lunghi. I progettisti devono fare una scelta complessiva in base al budget del progetto, allo spazio della stanza di distribuzione e alle capacità di manutenzione.
Design Parametrico: È essenziale calcolare con precisione la corrente nominale massima e la corrente di resistenza a breve termine della barra principale. In base a questi calcoli, devono essere selezionati le specifiche appropriate della barra e il grado di protezione (IP) dell'armadio per garantire un funzionamento sicuro anche in condizioni di carico massimo.
II. Casse di Distribuzione: Design Osservante ai Dettagli e all'Innovazione
Come i punti finali della distribuzione dell'energia, il design delle casse di distribuzione si concentra maggiormente sulla facilità di installazione, sull'adattabilità ambientale e sull'esperienza dell'utente.
Progettazione del Metodo di Installazione
Installazione a Vista vs. Incastonata: Il design delle casse di distribuzione a vista (ad esempio, utilizzando staffe d'angolo o bulloni di espansione metallici) deve considerare la capacità portante del muro e la posizione precisa dei punti di fissaggio. Le casse di distribuzione incastonate richiedono una stretta coordinazione con la costruzione civile per garantire dimensioni e livelli precisi degli aperture prefabbricate e per prevenire la contaminazione della cassa durante l'intonacatura successiva, richiedendo disegni di progettazione altamente accurati.
Progettazione Innovativa della Struttura e del Materiale
Esempio di Design Brevettato:
Resistenza e Stabilità: Aggiungendo nervature rialzate sul lato interno della porta e scanalature corrispondenti sul telaio della porta, si crea una struttura simile a "mortasa y tenon" quando la porta è chiusa, aumentando significativamente la rigidità della porta e la stabilità complessiva, risolvendo il problema comune di deformazione delle porte in lamiera tradizionali.
Progettazione di Riduzione del Rumore: Le pareti interne incorporano un strato di schiuma di alluminio con fori rotondi. La schiuma di alluminio è un materiale leggero e poroso i cui micropori interni convertono le onde sonore in calore, assorbendo e eliminando efficacemente il rumore operativo, creando un ambiente più silenzioso.
Efficienza Energetica e Controllo Preciso: L'integrazione interna di circuiti di compensazione filtro (filtraggio armonico + correzione del fattore di potenza) non solo elimina le armoniche della rete ma migliora anche il fattore di potenza, riducendo direttamente le perdite di linea. Simultaneamente, i circuiti di rilevamento indipendenti di corrente e tensione forniscono dati di consumo energetico precisi per il sistema, facilitando l'analisi e l'ottimizzazione successiva dell'efficienza energetica.
Progettazione della Sicurezza e della Manutenzione
Isolamento e Prove: Il design deve includere una procedura di prova dell'isolamento. Dopo l'installazione, deve essere utilizzato un megger (tester di resistenza di isolamento) a 500V per testare la resistenza di isolamento tra fasi, fase-terra, fase-neutro, ecc., assicurandosi che soddisfi gli standard. Questo è fondamentale per garantire la sicurezza del personale e dell'equipaggiamento.
Progettazione della Dissipazione Termica: Le lame di ventilazione sono incorporate nel pannello posteriore per la dissipazione del calore, ma questo deve essere coordinato con il design di riduzione del rumore. Questo design brevettato utilizza efficacemente l'assorbimento acustico della schiuma di alluminio, consentendo aperture di ventilazione senza causare una significativa dispersione di rumore, risolvendo astutamente il conflitto tra la dissipazione del calore e la riduzione del rumore.
