การออกแบบตู้จ่ายไฟฟ้าแบบใหม่

ในวิศวกรรมไฟฟ้าสมัยใหม่ ตู้สวิตช์และกล่องกระจายพลังงานทำหน้าที่เป็น "ศูนย์กลางประสาท" สำหรับการกระจายและการควบคุมพลังงาน คุณภาพของการออกแบบมีผลโดยตรงต่อความปลอดภัย ความเชื่อถือได้ และความคุ้มค่าของระบบจ่ายไฟทั้งหมด ด้วยความต้องการทางไฟฟ้าที่ซับซ้อนขึ้นและความฉลาดที่เพิ่มขึ้น การออกแบบอุปกรณ์กระจายพลังงานได้พัฒนาจากการ "บรรจุส่วนประกอบไฟฟ้า" เป็นงานวิศวกรรมระบบแบบบูรณาการที่รวมถึงกลไกโครงสร้าง ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า การจัดการความร้อน การปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์และเครื่องจักร และการควบคุมอัจฉริยะ บทความนี้จะสำรวจกลยุทธ์การออกแบบที่เหมาะสมสำหรับตู้สวิตช์แรงดันสูง/แรงดันต่ำและกล่องกระจายพลังงานจากมุมมองของการออกแบบ

I. ตู้สวิตช์แรงดันสูง/แรงดันต่ำ: การปรับปรุงการออกแบบระดับระบบ

ตู้สวิตช์แรงดันสูง/แรงดันต่ำเป็นอุปกรณ์หลักในห้องกระจายพลังงาน การออกแบบต้องสามารถหาสมดุลที่เหมาะสมระหว่างความเชื่อถือได้ ความสะดวกใช้งาน และความคุ้มค่า

• การออกแบบโครงสร้าง: โมดูลาร์และการบำรุงรักษา

• การออกแบบแบบลิ้นชัก/แบบเลื่อน (เช่น KYN28): นี่คือการออกแบบที่เชื่อถือได้ในปัจจุบัน โดยการติดตั้งส่วนประกอบสำคัญ เช่น วงจรตัดไฟบน "ลิ้นชัก" หรือ "รถ" ทำให้สามารถทำการบำรุงรักษาได้อย่างปลอดภัยภายใต้สภาพไม่มีไฟฟ้า การออกแบบต้องคำนึงถึงความราบรื่นของรางและพื้น เพื่อให้รถเคลื่อนที่อย่างราบรื่น การลดแรงสั่นสะเทือนทำได้โดยการวางแผ่นยางฉนวน สะท้อนถึงการประสานงานระหว่างการออกแบบโครงสร้างและการก่อสร้าง

• การจัดวางพื้นที่และการแบ่งส่วน: ตู้สวิตช์เช่น KYN28 ใช้แผงโลหะในการแบ่งตู้ออกเป็นส่วนต่างๆ (เช่น ห้องสายเคเบิล ห้องรถ ห้องบัสบาร์ ห้องเครื่องมือ) เพื่อการแบ่งเขตการทำงานและแยกไฟฟ้า ซึ่งช่วยป้องกันการแพร่กระจายของความผิดพลาด การจัดวางต้องออกแบบอย่างแม่นยำตามขนาดของส่วนประกอบ ความต้องการในการระบายความร้อน และระยะห่างความปลอดภัยทางไฟฟ้า

• การออกแบบแบบลิ้นชักแรงดันต่ำ (เช่น GCS, MNS): ตู้สวิตช์แรงดันต่ำเหล่านี้ใช้หน่วยลิ้นชัก ทำให้มีประสิทธิภาพในการบำรุงรักษาสูงขึ้น การออกแบบต้องคำนึงถึงการล็อกเชิงกลของลิ้นชัก ความแข็งแรงของราง และความเชื่อถือได้ของตัวเชื่อมต่อ เพื่อรับประกันการเชื่อมต่อไฟฟ้าที่มั่นคงแม้ว่าจะมีการเสียบและถอดบ่อยครั้ง

• การเลือกส่วนประกอบและการออกแบบฟังก์ชันป้องกัน

• กลยุทธ์การป้องกัน: หัวใจของการออกแบบอยู่ที่การกำหนดฟังก์ชันป้องกัน ฟิวส์มีราคาถูกแต่เหมาะสมสำหรับการป้องกันกระแสไฟฟ้าเกินและต้องเปลี่ยนใหม่ ขณะที่วงจรตัดไฟแบบสุญญากาศหรือ SF6 ให้การป้องกันกระแสไฟฟ้าเกินและกระแสไฟฟ้าลัดวงจรแบบครอบคลุมและสามารถใช้ซ้ำได้ ทำให้เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับโหลดที่ซับซ้อน การเลือกส่วนประกอบป้องกันควรพิจารณาตามลักษณะของโหลด (เช่น มอเตอร์ แสงสว่าง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์)

• การรวมระบบอัจฉริยะ: ระบบป้องกันแบบเรเลย์แบบดั้งเดิมมีความซับซ้อนและมีอัตราการเสียหายสูง แนวโน้มการออกแบบสมัยใหม่คือการรวมระบบป้องกันแบบอัจฉริยะหลายฟังก์ชัน เครื่องมือเหล่านี้รวมฟังก์ชันการวัด การป้องกัน การควบคุม และการสื่อสารไว้ในหน่วยเดียว ทำให้วงจรรองง่ายขึ้น ปรับปรุงความเชื่อถือได้ของระบบ และให้อินเทอร์เฟซสำหรับการเชื่อมต่อกับระบบจัดการพลังงาน (EMS) หรือระบบควบคุมอาคาร (BAS) ในอนาคต

• การออกแบบที่ประหยัดและใช้งานได้จริง

• การแลกเปลี่ยนระหว่างภายในประเทศและนำเข้า: ตู้สวิตช์ภายในประเทศ (เช่น GCS) มีราคาปานกลางและบริการหลังการขายที่สะดวก แต่มักมีขนาดใหญ่กว่า ตู้สวิตช์นำเข้า (เช่น ABB's MNS) มีเทคโนโลยีที่ทันสมัยและขนาดกะทัดรัด แต่มีค่าใช้จ่ายสูงและอาจมีวงจรซ่อมแซมยาวนานกว่า นักออกแบบต้องเลือกอย่างรอบคอบตามงบประมาณโครงการ พื้นที่ห้องกระจายพลังงาน และความสามารถในการบำรุงรักษา

• การออกแบบแบบพารามิเตอริก: การคำนวณกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่กำหนดและกระแสไฟฟ้าทนทานสั้น ๆ ของบัสบาร์หลักเป็นสิ่งจำเป็น บนพื้นฐานของการคำนวณเหล่านี้ ต้องเลือกขนาดบัสบาร์ที่เหมาะสมและระดับการป้องกันการแทรกซึม (IP) ของตู้ เพื่อรับประกันการทำงานอย่างปลอดภัยแม้ในสภาพโหลดสูงสุด

II. กล่องกระจายพลังงาน: การออกแบบที่เน้นรายละเอียดและการนวัตกรรม

ในฐานะจุดปลายของการกระจายพลังงาน การออกแบบกล่องกระจายพลังงานเน้นมากขึ้นในความสะดวกในการติดตั้ง ความเหมาะสมกับสภาพแวดล้อม และประสบการณ์ผู้ใช้

• การออกแบบวิธีการติดตั้ง

• การติดตั้งแบบติดผนังกับการฝัง: การออกแบบกล่องกระจายพลังงานติดผนัง (เช่น ใช้เหล็กมุมหรือสลักขยายโลหะ) ต้องคำนึงถึงความสามารถในการรับน้ำหนักของผนังและการตั้งค่าจุดยึดอย่างแม่นยำ กล่องกระจายพลังงานฝังต้องทำงานร่วมกับงานโยธาอย่างใกล้ชิดเพื่อให้มั่นใจว่ามิติและระดับของช่องเปิดที่เตรียมไว้ถูกต้อง และป้องกันไม่ให้กล่องถูกปนเปื้อนระหว่างการฉาบปูน ต้องการภาพวาดที่มีความแม่นยำสูง

• การออกแบบโครงสร้างและวัสดุนวัตกรรม

• ตัวอย่างการออกแบบสิทธิบัตร:

• ความแข็งแรงและความมั่นคง: การเพิ่มขอบยกบนด้านในของประตูและร่องที่สอดคล้องกับกรอบประตู สร้างโครงสร้างคล้าย "ร่องและสัน" เมื่อปิดประตู ทำให้ความแข็งแรงของประตูและความมั่นคงโดยรวมเพิ่มขึ้นอย่างมาก แก้ไขปัญหาการโค้งงอของประตูโลหะแบบดั้งเดิม

• การออกแบบลดเสียง: ผนังภายในมีชั้นโฟมอลูมิเนียมที่มีรูกลม โฟมอลูมิเนียมเป็นวัสดุที่เบาและมีรูพรุน รูพรุนภายในแปลงคลื่นเสียงเป็นความร้อน ช่วยดูดซับและกำจัดเสียงจากการทำงาน สร้างสภาพแวดล้อมที่เงียบสงบ

• ประสิทธิภาพพลังงานและการควบคุมที่แม่นยำ: การรวมวงจรชดเชยการกรอง (การกรองฮาร์โมนิก + การปรับปรุงแฟคเตอร์พลังงาน) ภายในไม่เพียงแต่กำจัดฮาร์โมนิกในระบบไฟฟ้า แต่ยังเพิ่มแฟคเตอร์พลังงาน ลดการสูญเสียในสายไฟโดยตรง นอกจากนี้วงจรตรวจจับกระแสไฟฟ้าและแรงดันอิสระยังให้ข้อมูลการใช้พลังงานที่แม่นยำสำหรับระบบ สนับสนุนการวิเคราะห์และปรับปรุงประสิทธิภาพพลังงานในภายหลัง

• การออกแบบความปลอดภัยและการบำรุงรักษา

• การฉนวนและการทดสอบ: การออกแบบต้องรวมถึงกระบวนการทดสอบฉนวน หลังจากติดตั้งต้องใช้เมกะโอมมิเตอร์ 500V (เครื่องทดสอบความต้านทานฉนวน) เพื่อทดสอบความต้านทานฉนวนระหว่างเฟส เฟสกับพื้น เฟสกับกลาง ฯลฯ ให้แน่ใจว่าเป็นไปตามมาตรฐาน นี่เป็นพื้นฐานสำหรับการรับประกันความปลอดภัยของบุคลากรและอุปกรณ์

• การออกแบบการระบายความร้อน: แผงหลังมีช่องระบายความร้อน แต่ต้องประสานกับการออกแบบลดเสียง การออกแบบสิทธิบัตรนี้ใช้การดูดซับเสียงด้วยโฟมอลูมิเนียมอย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้สามารถมีช่องระบายอากาศโดยไม่ทำให้เสียงรั่วไหลอย่างมาก แก้ไขความขัดแย้งระหว่างการระบายความร้อนและการลดเสียงอย่างชาญฉลาด