Projekt nowych typów szaf elektrycznych rozdzielczych

W nowoczesnej elektrotechnice szafy i skrzynki dystrybucyjne pełnią rolę "środków nerwowych" do rozprowadzania i kontrolowania zasilania. Jakość ich projektu bezpośrednio określa bezpieczeństwo, niezawodność i efektywność kosztową całego systemu zasilania. Wraz ze wzrostem złożoności wymagań energetycznych i poziomu inteligencji, projektowanie sprzętu dystrybucyjnego ewoluowało z prostego "domku dla elementów elektrycznych" w kompleksowe zadanie inżynierii systemowej, integrujące mechanikę konstrukcyjną, kompatybilność elektromagnetyczną, zarządzanie ciepłem, interakcję człowieka z maszyną oraz inteligentne sterowanie. Ten artykuł będzie eksplorował strategie optymalizacji projektowania wysokonapiowych/niskonapiowych szaf i skrzynek dystrybucyjnych z perspektywy projektanta.

I. Szafy dystrybucyjne wysokonapiowe/niskonapiowe: Optymalizacja projektowania na poziomie systemu

Szafy dystrybucyjne wysokonapiowe/niskonapiowe są kluczowym sprzętem w pomieszczeniach dystrybucyjnych. Ich projekt musi osiągnąć optymalne równowagę między niezawodnością, praktycznością i ekonomią.

• Projekt strukturalny: Modularność i utrzymywaność

• Projekt szufladowy/wyciągany (np. KYN28): Jest to obecnie główny projekt o wysokiej niezawodności. Poprzez montaż kluczowych elementów, takich jak wyłączniki, na wyciąganych "szufladach" lub "platformach", umożliwia bezpieczne "konserwację w stanie odciętym". Projekt musi dokładnie uwzględniać poziomość torów i podłogi, aby zapewnić płynne poruszanie się platformy. Tłumienie drgań jest osiągane przez ułożenie izolujących gumowych mat, co odzwierciedla koordynację między projektem strukturalnym a budową cywilną.

• Układ przestrzenny i podział na sekcje: Szafy, takie jak KYN28, używają metalowych przegrod, aby podzielić szafę na osobne sekcje (np. komora kablowa, komora platform, komora szyn, komora przyrządów), osiągając funkcjonalne podziały i izolację elektryczną, co skutecznie zapobiega rozprzestrzenianiu się uszkodzeń. Układ musi być precyzyjnie zaprojektowany na podstawie wymiarów komponentów, wymagań termicznych i bezpiecznych odstępów elektrycznych.

• Projekt szufladowy niskonapiowy (np. GCS, MNS): Te szafy niskonapiowe korzystają z jednostek szufladowych, znacznie poprawiając efektywność konserwacji. Projekt musi uwzględniać mechaniczne zazębianie szuflad, siłę szyn i niezawodność konektorów, aby zapewnić stabilne połączenia elektryczne mimo częstego wtykania/wyciągania.

• Wybór komponentów i projekt funkcji ochronnych

• Strategia ochronna: Klucz projektu polega na konfiguracji funkcji ochronnych. Wyłączniki termiczne są tanie, ale nadają się tylko do ochrony przed przeciążeniami i wymagają wymiany. Wyłączniki próżniowe lub SF6 oferują kompleksową ochronę przed przeciążeniami i krótkimi zwarciami, są ponadto wielokrotnie użytkowane, co czyni je preferowanym wyborem dla złożonych obciążeń. Wybór komponentów ochronnych powinien opierać się na charakterystyce obciążeń (np. silniki, oświetlenie, sprzęt elektroniczny).

• Integracja inteligentna: Tradycyjne systemy ochronne oparte na relajach są złożone i mają wysoką awaryjność. Nowoczesny trend projektowania polega na integracji inteligentnych wielofunkcyjnych relajów ochronnych. Te urządzenia łączą pomiary, ochronę, sterowanie i komunikację w jednym urządzeniu, upraszczając obwody wtórne, zwiększając niezawodność systemu i dostarczając interfejsy do przyszłego połączenia z Systemami Zarządzania Energią (EMS) lub Systemami Automatyzacji Budynek (BAS).

• Ekonomiczny i praktyczny projekt

• Kompromis krajowy/import: Krajowe szafy (np. GCS) oferują umiarkowane ceny i wygodne serwisowanie, ale często mają większy rozmiar fizyczny. Importowane szafy (np. ABB's MNS) cechują się zaawansowaną technologią i kompaktnymi rozmiarami, ale mają wyższe koszty i potencjalnie dłuższe cykle napraw. Projektanci muszą dokonać kompleksowego wyboru na podstawie budżetu projektu, przestrzeni pomieszczenia dystrybucyjnego i możliwości konserwacji.

• Projekt parametryczny: Precyzyjne obliczenie maksymalnej nominalnej wartości prądu głównej szyny i krótkotrwałej wartości prądu znośnego jest niezbędne. Na podstawie tych obliczeń należy wybrać odpowiednie specyfikacje szyny i ocenę stopnia ochrony (IP) szafy, aby zagwarantować bezpieczne działanie nawet w warunkach szczytowych obciążeń.

II. Skrzynki dystrybucyjne: Projektowanie z uwzględnieniem szczegółów i innowacji

Jako końcowe punkty rozprowadzania energii, projekt skrzynek dystrybucyjnych koncentruje się bardziej na wygodzie instalacji, adaptacji do środowiska i doświadczeniu użytkownika.

• Projekt metody montażu

• Montaż na powierzchni vs. wmontowanie: Projekt skrzynki dystrybucyjnej montowanej na powierzchni (np. za pomocą kątowników lub rozwijających się śrub metalowych) musi uwzględniać nośność ściany i dokładne pozycjonowanie punktów mocowania. Skrzynki dystrybucyjne wmontowane wymagają bliskiej współpracy z budową cywilną, aby zapewnić dokładne wymiary i poziomy preformowanych otworów, oraz zapobiec zanieczyszczeniu skrzynki podczas późniejszego tynkowania, co wymaga bardzo dokładnych rysunków projektowych.

• Innowacyjny projekt strukturalny i materiałowy

• Przykład projektu patentowego:

• Wytrzymałość i stabilność: Dodanie podniesionych żeber na wewnętrznej stronie drzwi i odpowiadających im rowków na ramie drzwi tworzy strukturę typu "szpic-racic" podczas zamknięcia, znacznie zwiększając sztywność drzwi i ogólną stabilność, rozwiązując powszechne problemy z deformacją tradycyjnych drzwi blaszanych.

• Projekt redukcji hałasu: Ściany wewnętrzne zawierają warstwę pianki aluminiowej z okrągłymi otworami. Pianka aluminiowa to lekki, porowaty materiał, którego mikropory wewnątrz przekształcają fale dźwiękowe w ciepło, efektywnie absorbując i eliminując hałas operacyjny, tworząc cichsze środowisko.

• Skuteczność energetyczna i precyzyjne sterowanie: Wewnętrzna integracja obwodów filtrujących kompensacji (filtrowanie harmoniczne + korekcja współczynnika mocy) nie tylko eliminuje harmoniczne sieci, ale także poprawia współczynnik mocy, bezpośrednio zmniejszając straty linii. Jednocześnie niezależne obwody detekcji prądu i napięcia dostarczają dokładne dane dotyczące zużycia energii, ułatwiając kolejną analizę i optymalizację efektywności energetycznej.

• Projekt bezpieczeństwa i konserwacji

• Izolacja i testowanie: Projekt musi obejmować procedurę testowania izolacji. Po instalacji należy użyć megomometru 500V do testowania oporu izolacji między fazami, fazą a ziemią, fazą a neutralą itp., aby upewnić się, że spełnia standardy. Jest to fundamentalne dla zapewnienia bezpieczeństwa personelu i sprzętu.

• Projekt odprowadzania ciepła: Do tylnego panelu wprowadzono kratki wentylacyjne do odprowadzania ciepła, ale musi to być skoordynowane z projektem redukcji hałasu. Ten patentowy projekt efektywnie wykorzystuje absorpcję dźwięku pianką aluminiową, umożliwiając otwory wentylacyjne bez znacznego wycieku hałasu, sprytnie rozwiązuje konflikt między odprowadzaniem ciepła a redukcją hałasu.