Проектирование новых типов распределительных шкафов

В современной электротехнике распределительные шкафы и щитки играют роль "нервных центров" для распределения и управления электроэнергией. Качество их проектирования напрямую определяет безопасность, надежность и экономичность всей системы электроснабжения. С учетом все более сложных требований к энергоснабжению и повышения уровня интеллектуализации, проектирование оборудования для распределения электроэнергии перешло от простого "размещения электрических компонентов" к комплексной задаче системного инженерного проектирования, включающей структурную механику, электромагнитную совместимость, тепловое управление, взаимодействие человека с машиной и интеллектуальное управление. В этой статье будут рассмотрены стратегии оптимизации проектирования высоковольтных/низковольтных распределительных шкафов и щитков с точки зрения проектирования.

I. Высоковольтные/Низковольтные распределительные шкафы: оптимизация системного проектирования

Высоковольтные/низковольтные распределительные шкафы являются основным оборудованием в распределительных помещениях. Их проектирование должно обеспечивать оптимальный баланс между надежностью, практичностью и экономичностью.

• Конструктивное проектирование: модульность и ремонтопригодность

• Дизайн с выдвижными элементами (например, KYN28): Это является основным дизайном с высокой надежностью. Размещение ключевых компонентов, таких как выключатели, на выдвижных "ящиках" или "тележках" позволяет безопасно проводить техническое обслуживание при отключенном питании. Дизайн должен точно учитывать ровность направляющих и пола, чтобы обеспечить плавное движение тележки. Гашение вибраций достигается за счет укладки изоляционных резиновых ковриков, что отражает координацию между конструктивным проектированием и гражданским строительством.

• Пространственная планировка и разделение на секции: Шкафы, такие как KYN28, используют металлические перегородки для разделения шкафа на отдельные секции (например, секция кабелей, секция тележек, секция шин, секция приборов), что обеспечивает функциональное зонирование и электрическую изоляцию, эффективно предотвращая распространение неисправностей. Планировка должна быть точно спроектирована с учетом размеров компонентов, требований к теплоотводу и электрическим защитным расстояниям.

• Дизайн с выдвижными элементами для низковольтных шкафов (например, GCS, MNS): Эти низковольтные шкафы используют выдвижные модули, значительно повышая эффективность технического обслуживания. Дизайн должен учитывать механическое взаимодействие ящиков, прочность направляющих и надежность соединителей, чтобы обеспечить стабильные электрические соединения при частых подключениях и отключениях.

• Выбор компонентов и проектирование функций защиты

• Стратегия защиты: Основа проектирования заключается в настройке функций защиты. Предохранители дешевы, но подходят только для защиты от короткого замыкания и требуют замены. Вакуумные выключатели или выключатели SF6, однако, обеспечивают всестороннюю защиту от перегрузок и коротких замыканий, а также могут использоваться повторно, что делает их предпочтительным выбором для сложных нагрузок. Выбор компонентов защиты должен основываться на характеристиках нагрузки (например, двигатели, освещение, электронное оборудование).

• Интеграция интеллектуальных систем: Традиционные системы защиты на основе реле сложны и имеют высокий уровень отказов. Современная тенденция проектирования заключается в интеграции многофункциональных интеллектуальных реле защиты. Эти устройства объединяют функции измерения, защиты, управления и связи в одном устройстве, упрощают вторичные цепи, повышают надежность системы и предоставляют интерфейсы для будущего подключения к системам управления энергией (EMS) или системам автоматизации зданий (BAS).

• Экономичное и практичное проектирование

• Сравнение отечественных и импортных решений: Отечественные шкафы (например, GCS) предлагают умеренные цены и удобное послепродажное обслуживание, но часто имеют большие габариты. Импортные шкафы (например, ABB's MNS) обладают передовыми технологиями и компактными размерами, но стоят дороже и могут иметь более длительные сроки ремонта. Проектировщики должны сделать комплексный выбор, основываясь на бюджете проекта, площади распределительного помещения и возможностях обслуживания.

• Параметрическое проектирование: Точное расчетное значение максимального номинального тока главной шины и кратковременного выдерживаемого тока крайне важно. На основе этих расчетов необходимо выбрать соответствующие спецификации шин и степень защиты IP шкафа, чтобы обеспечить безопасную работу даже при пиковых нагрузках.

II. Распределительные щитки: проектирование, ориентированное на детали и инновации

Как конечные точки распределения электроэнергии, проектирование распределительных щитков сосредоточено на удобстве установки, адаптации к окружающей среде и пользовательском опыте.

• Проектирование метода установки

• Навесной vs. встраиваемый монтаж: При проектировании навесных распределительных щитков (например, с использованием уголков или металлических дюбелей) необходимо учитывать несущую способность стены и точное расположение крепежных точек. Встраиваемые распределительные щитки требуют тесного взаимодействия с гражданским строительством, чтобы обеспечить точные размеры и уровни заранее подготовленных отверстий, а также предотвратить загрязнение щитка во время последующей штукатурки, что требует высоко точных чертежей.

• Инновационное проектирование конструкции и материалов

• Пример патентного дизайна:

• Прочность и устойчивость: Добавление ребер на внутренней стороне двери и соответствующих пазов на раме двери создает "шип-паз" подобную структуру при закрытии, что значительно повышает жесткость двери и общую устойчивость, решая проблему деформации традиционных металлических дверей.

• Дизайн снижения шума: Внутренние стенки включают слой алюминиевой пены с круглыми отверстиями. Алюминиевая пена - это легкий, пористый материал, чьи микропоры преобразуют звуковые волны в тепло, эффективно поглощая и устраняя рабочий шум, создавая более тихую среду.

• Энергоэффективность и точное управление: Внутренняя интеграция фильтров компенсации (фильтрация гармоник + коррекция коэффициента мощности) не только устраняет сетевые гармоники, но и улучшает коэффициент мощности, напрямую снижая потери в линии. Одновременно независимые цепи измерения тока и напряжения предоставляют точные данные о потреблении энергии, облегчая последующий анализ и оптимизацию энергоэффективности.

• Безопасность и проектирование обслуживания

• Изоляция и тестирование: Дизайн должен включать процедуру тестирования изоляции. После установки необходимо использовать мегомметр (измеритель сопротивления изоляции) на 500 В для проверки сопротивления изоляции между фазами, фаза-земля, фаза-нейтраль и т.д., чтобы убедиться, что оно соответствует стандартам. Это фундаментально для обеспечения безопасности персонала и оборудования.

• Дизайн теплоотвода: В заднюю панель включены жалюзи для теплоотвода, но это должно быть согласовано с дизайном снижения шума. Этот патентный дизайн эффективно использует звукопоглощающую алюминиевую пену, позволяя иметь вентиляционные отверстия без значительного утечки шума, умело разрешая противоречие между теплоотводом и снижением шума.