Thiết kế tủ phân phối điện loại mới

Trong kỹ thuật điện hiện đại, tủ phân phối và hộp phân phối đóng vai trò là "trung tâm thần kinh" cho việc phân phối và điều khiển điện. Chất lượng thiết kế của chúng quyết định trực tiếp đến sự an toàn, tin cậy và hiệu quả về chi phí của toàn bộ hệ thống cung cấp điện. Với nhu cầu điện ngày càng phức tạp và mức độ thông minh ngày càng tăng, thiết kế thiết bị phân phối đã phát triển từ đơn giản là "nhà chứa các thành phần điện" thành một nhiệm vụ kỹ thuật hệ thống tổng hợp, bao gồm cơ học kết cấu, tương thích điện từ, quản lý nhiệt, tương tác người-máy và điều khiển thông minh. Bài viết này sẽ khám phá các chiến lược thiết kế tối ưu hóa cho tủ phân phối điện áp cao/thấp và hộp phân phối từ góc độ thiết kế.

I. Tủ Phân Phối Điện Áp Cao/Thấp: Tối ưu hóa Thiết kế Hệ Thống

Tủ phân phối điện áp cao/thấp là thiết bị chính trong phòng phân phối. Thiết kế của chúng phải đạt được sự cân bằng tối ưu giữa tính tin cậy, thực tế và kinh tế.

• Thiết kế Kết Cấu: Mô-đun và Dễ Bảo Trì

• Thiết kế Kiểu Hộp Ngăn Kéo (ví dụ: KYN28): Đây là thiết kế tin cậy chính lưu hành hiện nay. Bằng cách gắn các thành phần chính như cầu chì lên các "hộp ngăn kéo" hoặc "xe đẩy," nó cho phép bảo trì an toàn "trong điều kiện không có điện." Thiết kế phải xem xét chính xác độ phẳng của đường ray và sàn để đảm bảo chuyển động mượt mà của xe đẩy. Giảm rung được thực hiện bằng cách trải thảm cao su cách điện, phản ánh sự phối hợp giữa thiết kế kết cấu và xây dựng dân dụng.

• Bố cục Không Gian và Phân Chia Khu Vực: Các tủ như KYN28 sử dụng các vách kim loại để chia tủ thành các khu vực riêng biệt (ví dụ: khoang cáp, khoang xe đẩy, khoang thanh cái, khoang đồng hồ), đạt được phân vùng chức năng và cách ly điện, giúp ngăn chặn sự lan truyền của lỗi. Bố cục phải được thiết kế chính xác dựa trên kích thước của các thành phần, yêu cầu tản nhiệt và khoảng cách an toàn điện.

• Thiết kế Kiểu Hộp Ngăn Kéo Điện Áp Thấp (ví dụ: GCS, MNS): Những tủ điện áp thấp này sử dụng các đơn vị hộp ngăn kéo, cải thiện đáng kể hiệu quả bảo trì. Thiết kế phải xem xét khóa cơ học của hộp ngăn kéo, độ bền của ray và độ tin cậy của các kết nối để đảm bảo kết nối điện ổn định ngay cả khi cắm/rút thường xuyên.

• Lựa chọn Thành Phần và Thiết kế Chức năng Bảo Vệ

• Chiến Lược Bảo Vệ: Tầm quan trọng của thiết kế nằm ở việc cấu hình các chức năng bảo vệ. Fuse có giá thành thấp nhưng chỉ phù hợp cho bảo vệ ngắn mạch và cần thay thế. Tuy nhiên, cầu chì chân không hoặc SF6 cung cấp bảo vệ quá tải và ngắn mạch toàn diện và có thể tái sử dụng, làm cho chúng trở thành lựa chọn ưu tiên cho tải phức tạp. Việc lựa chọn các thành phần bảo vệ nên dựa trên đặc điểm tải (ví dụ: động cơ, chiếu sáng, thiết bị điện tử).

• Tích Hợp Thông Minh: Các hệ thống bảo vệ dựa trên rơle truyền thống phức tạp và có tỷ lệ hỏng cao. Xu hướng thiết kế hiện đại là tích hợp rơle bảo vệ đa chức năng thông minh. Các thiết bị này kết hợp các chức năng đo lường, bảo vệ, điều khiển và giao tiếp vào một đơn vị, đơn giản hóa các mạch thứ cấp, cải thiện độ tin cậy của hệ thống và cung cấp giao diện cho kết nối với Hệ thống Quản lý Năng lượng (EMS) hoặc Hệ thống Tự động Hóa Tòa nhà (BAS) trong tương lai.

• Thiết kế Kinh Tế và Thực Tế

• Sự Đổi Chỗ giữa Nội Địa và Nhập Khẩu: Tủ nội địa (ví dụ: GCS) có giá trung bình và dịch vụ sau bán hàng thuận tiện nhưng thường có diện tích lớn hơn. Tủ nhập khẩu (ví dụ: MNS của ABB) có công nghệ tiên tiến và kích thước nhỏ gọn nhưng có chi phí cao hơn và chu kỳ sửa chữa có thể dài hơn. Nhà thiết kế cần đưa ra lựa chọn toàn diện dựa trên ngân sách dự án, không gian phòng phân phối và khả năng bảo dưỡng.

• Thiết kế Tham số: Việc tính toán chính xác dòng điện định mức lớn nhất của thanh cái chính và dòng điện chịu đựng ngắn hạn là rất quan trọng. Dựa trên các tính toán này, phải lựa chọn các thông số kỹ thuật của thanh cái và chỉ số bảo vệ chống thấm (IP) của tủ để đảm bảo vận hành an toàn ngay cả trong điều kiện tải cực đại.

II. Hộp Phân Phối: Thiết kế Tập trung vào Chi Tiết và Sáng Tạo

Là điểm cuối của việc phân phối điện, thiết kế hộp phân phối tập trung nhiều hơn vào sự tiện lợi lắp đặt, khả năng thích ứng với môi trường và trải nghiệm người dùng.

• Thiết kế Phương Pháp Lắp Đặt

• Đóng Mặt Phẳng so với Đóng Flush: Thiết kế hộp phân phối mặt phẳng (ví dụ: sử dụng khung thép góc hoặc vít mở rộng kim loại) phải xem xét khả năng chịu lực của tường và vị trí cố định chính xác. Hộp phân phối flush yêu cầu phối hợp chặt chẽ với xây dựng dân dụng để đảm bảo kích thước và độ chính xác của các lỗ đã tạo sẵn, và ngăn ngừa ô nhiễm của hộp trong quá trình tô trát, đòi hỏi bản vẽ thiết kế chính xác.

• Thiết kế Sáng Tạo về Kết Cấu và Vật Liệu

• Ví dụ Thiết kế Sáng Chế:

• Độ Mạnh và Độ Ổn Định: Thêm các gờ nổi ở bên trong cửa và các rãnh tương ứng trên khung cửa tạo ra một cấu trúc "chốt và ổ" khi đóng, tăng đáng kể độ cứng của cửa và độ ổn định tổng thể, giải quyết vấn đề biến dạng phổ biến của cửa kim loại truyền thống.

• Thiết kế Giảm Âm: Tường bên trong tích hợp một lớp foam nhôm có lỗ tròn. Foam nhôm là một vật liệu nhẹ, nhiều lỗ, các lỗ vi mô bên trong chuyển đổi sóng âm thành nhiệt, hấp thụ và loại bỏ tiếng ồn hoạt động, tạo ra môi trường yên tĩnh hơn.

• Năng Suất và Điều Khiển Chính Xác: Tích hợp các mạch bù lọc (lọc hài + bù công suất) bên trong không chỉ loại bỏ harmonics lưới điện mà còn cải thiện hệ số công suất, giảm trực tiếp tổn thất đường dây. Đồng thời, các mạch phát hiện dòng và điện áp độc lập cung cấp dữ liệu tiêu thụ năng lượng chính xác cho hệ thống, hỗ trợ phân tích và tối ưu hóa năng suất sau này.

• Thiết kế An Toàn và Bảo Trì

• Cách Điện và Kiểm Tra: Thiết kế phải bao gồm quy trình kiểm tra cách điện. Sau khi lắp đặt, phải sử dụng megger 500V (thiết bị kiểm tra điện trở cách điện) để kiểm tra điện trở cách điện giữa các pha, pha-đất, pha-trung, v.v., đảm bảo đạt chuẩn. Điều này là cơ bản để đảm bảo an toàn cho nhân viên và thiết bị.

• Thiết kế Tản Nhiệt: Các khe hở được tích hợp vào tấm sau để tản nhiệt, nhưng phải phối hợp với thiết kế giảm âm. Thiết kế sáng chế này tận dụng hiệu quả khả năng hấp thụ âm thanh của foam nhôm, cho phép có các lỗ thông gió mà không gây rò rỉ âm thanh đáng kể, giải quyết khéo léo sự xung đột giữa tản nhiệt và giảm âm.