دانش پایه سیستم توزیع برق و تحلیل کاربردی کابینت های توزیع

در سیستم های قدرت مدرن، تجهیزات توزیع برق نقش مهمی در توزیع، کنترل، حفاظت و نظارت بر قدرت دارند. با توسعه سریع اتوماسیون صنعتی، انرژی های جدید، الکترونیک قدرت و ساخت مرکز داده، سیستم های توزیع برق به تدریج به سمت هوشمندی، مدولار بودن و قابلیت اطمینان بالا ارتقا می یابند. چه در کارخانه‌های صنعتی سنتی، مراکز داده، سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی جدید یا ایستگاه‌های پایه ارتباطی، کابینت‌های الکتریکی توزیع اجزای ضروری برای تضمین منبع تغذیه پایدار هستند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

کابینت توزیع مجموعه کاملی از تجهیزات الکتریکی است که بر اساس یک طرح سیم کشی الکتریکی خاص مونتاژ شده و تجهیزات اولیه و ثانویه را برای انجام وظایفی مانند دریافت، توزیع، کنترل، حفاظت و نظارت، ترکیب می کند. بسته به روش نصب، می توان آن را به ساختارهای ثابت و کشوی-تقسیم کرد. بسته به سطح ولتاژ، می توان آن را به کابینت های توزیع ولتاژ بالا و کابینت های توزیع ولتاژ پایین- تقسیم کرد. کابینت های توزیع مدولار مدرن بر مفاهیم طراحی مدولار، تسهیل نگهداری، گسترش و یکپارچه سازی سیستم تاکید دارند.

 

یک کابینت توزیع معمولی معمولاً شامل مناطق کاربردی مانند محفظه شینه، محفظه قطع کننده مدار، محفظه کنترل ابزار و محفظه فیدر است. اجزای اصلی داخلی شامل شینه ها، قطع کننده های مدار، ترانسفورماتورهای جریان، ترانسفورماتورهای ولتاژ، دستگاه های حفاظت رله، سوئیچ های قطع، سوئیچ های زمین، دستگاه های اندازه گیری و واحدهای نشان دهنده سیگنال هستند. برای سیستم‌های صنعتی بزرگ، کابینت‌های توزیع فولادی به دلیل استحکام ساختاری بالا و عملکرد حفاظتی پایدار، به‌طور گسترده در محیط‌های توزیع برق با قابلیت اطمینان بالا-استفاده می‌شوند.

 

از دیدگاه کاربرد سیستم، کابینت های توزیع را می توان به چند نوع طبقه بندی کرد. کابینت های ورودی در درجه اول برق ورودی را از شبکه برق یا ترانسفورماتورها دریافت می کنند و به عنوان نقطه ورود برق برای کل سیستم توزیع برق عمل می کنند. کابینت های خروجی وظیفه توزیع نیرو به مدارهای بار مختلف را بر عهده دارند و بنابراین به طور گسترده در کارخانه های صنعتی، سیستم های کنترل برق و کابینت های توزیع برای مراکز داده استفاده می شوند. کابینت‌های شینه‌ای بخش‌های مختلف شینه را به هم متصل می‌کنند و امکان سوئیچینگ سیستم و منبع تغذیه اضافی را فراهم می‌کنند و قابلیت اطمینان منبع تغذیه را بهبود می‌بخشند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

کابینت های PT عمدتاً برای تشخیص ولتاژ شینه و عملکردهای حفاظتی استفاده می شوند و معمولاً حاوی ترانسفورماتورهای ولتاژ، فیوزها و برقگیرها هستند. کابینت های ایزوله ایزوله الکتریکی را فراهم می کنند و ایمنی نگهداری تجهیزات را تضمین می کنند. از آنجایی که کلیدهای قطع خود قابلیت خاموش کردن قوس- ندارند، نمی توان آنها را تحت بار کار کرد.

 

کابینت های جبران خازن در درجه اول برای جبران توان راکتیو و بهبود ضریب توان استفاده می شوند. با پیکربندی منطقی بانک های خازن، می توان تلفات خط را کاهش داد و بازده عملیاتی سیستم را بهبود بخشید. با توسعه شبکه های هوشمند، کابینت های توزیع هوشمند شروع به ادغام عملکردهایی مانند جبران خودکار، نظارت از راه دور و هشدار زودهنگام خطا کرده اند که سطح اتوماسیون سیستم را بهبود می بخشد.

 

کابینت های اندازه گیری برای اندازه گیری برق و نظارت بر مصرف انرژی استفاده می شود و به طور گسترده در پارک های صنعتی، ساختمان های تجاری و تاسیسات عمومی استفاده می شود. کابینت‌های GIS تجهیزات الکتریکی محصور و ترکیبی هستند که از گاز SF6 به‌عنوان عایق و وسیله اطفاء قوس استفاده می‌کنند که طراحی‌های سیستم توزیع برق با ولتاژ بالا،-ظرفیت بالا و کوچک‌سازی شده را ممکن می‌سازد.

 

مدار شکن ها دستگاه های محافظ هسته در سیستم های توزیع برق هستند. عملکرد اصلی آنها اتصال، حمل و قطع جریان های بار معمولی و جریان های مدار کوتاه{1}}ایراد است. با توجه به رسانه های خاموش کننده قوس{3} مختلف، قطع کننده های مدار را می توان به قطع کننده مدار خلاء، قطع کننده مدار SF6 و قطع کننده مدار هوا تقسیم کرد. کابینت های توزیع منبع تغذیه DC مدرن اغلب از قطع کننده های مدار DC اختصاصی برای برآوردن الزامات حفاظت DC سیستم های ذخیره انرژی و سیستم های انرژی جدید استفاده می کنند.

 

کلیدهای جداکننده عمدتاً برای ایجاد یک نقطه قطع واضح برای اطمینان از ایمنی نگهداری تجهیزات استفاده می شوند. به دلیل فقدان دستگاه خاموش کننده قوس{1} اختصاصی، نمی توان از کلیدهای قطع برای قطع جریان بار یا جریان اتصال کوتاه استفاده کرد.

 

فیوزها اجزای محافظ ساده و در عین حال بسیار قابل اعتمادی هستند. هنگامی که جریان از مقدار تعیین شده فراتر رود و برای مدت معینی باقی بماند، عنصر ذوب پذیر ذوب می شود و در نتیجه مدار قطع می شود. کابینت های توزیع فیوز معمولاً فیوزها را با سوئیچ های بار ترکیب می کنند تا هزینه های سیستم را کاهش دهند و حفاظت اولیه در برابر جریان اضافه را ارائه دهند.

 

سوئیچ‌های بار دارای قابلیت خاموش کردن قوس{0}} هستند و می‌توانند جریان‌های بار معمولی را متصل و قطع کنند، اما نمی‌توانند جریان‌های خطای مدار کوتاه- را قطع کنند. بنابراین معمولاً همراه با فیوزها در طراحی های مهندسی مورد استفاده قرار می گیرند.

 

ترانسفورماتورها ابزارهای بسیار مهمی برای تبدیل بین سطوح مختلف ولتاژ هستند. اصل اصلی آنها استفاده از القای الکترومغناطیسی برای انتقال انرژی است. پارامترهای فنی اصلی یک ترانسفورماتور شامل ظرفیت نامی، ولتاژ نامی، عدم تلفات بار، تلفات اتصال کوتاه- و محدوده تغییر ضربه می باشد. در سیستم های منبع تغذیه صنعتی، انتخاب مناسب ظرفیت ترانسفورماتور و روش تغییر شیر برای اطمینان از پایداری منبع تغذیه بسیار مهم است.

 

PT ها و CT ها دستگاه های ترانسفورماتور ابزاری هستند که برای دستیابی به ایزولاسیون الکتریکی بین سیستم های کنترل اولیه و ثانویه استفاده می شوند. CT ها عمدتا برای اندازه گیری جریان و حفاظت استفاده می شوند، در حالی که PT ها عمدتا برای اندازه گیری ولتاژ استفاده می شوند. استفاده صحیح از ترانسفورماتورهای ابزار برای عملکرد پایدار سیستم های حفاظتی و اندازه گیری بسیار مهم است.

 

در سیستم‌های توزیع برق هوشمند مدرن، طرح‌های گاری دستی-نوع و کشو-به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. مزایای اصلی آنها در تسهیل تعمیر و نگهداری، جایگزینی و تعمیر تجهیزات نهفته است، بنابراین کارایی عملیاتی سیستم را بهبود می بخشد. به خصوص در سیستم های کابینت الکتریکی توزیع بزرگ، طرح های کشو مدولار می تواند زمان خرابی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

 

کلیدهای اتصال به زمین عمدتاً برای بازرسی حفاظت اتصال به زمین و برای ایجاد مصنوعی خطاهای اتصال اتصال کوتاه{0} به زمین مورد استفاده قرار می گیرند، در نتیجه دستگاه حفاظت را وادار می کند تا سریع عمل کند و قطعه معیوب را جدا کند. کنتاکتورها عمدتاً برای کنترل مکرر بارهایی مانند موتورها، روشنایی و بانک های خازن استفاده می شوند. از ویژگی های آنها می توان به فرکانس کاری بالا و طول عمر طولانی اشاره کرد.

 

رله‌ها اجزای مهمی در سیستم‌های کنترل هستند که عمدتاً برای تبدیل سیگنال، کنترل خودکار و اجرای منطق حفاظتی استفاده می‌شوند. انواع متداول شامل رله جریان، رله ولتاژ، رله زمان و رله حرارتی است.

 

با توسعه شبکه های ارتباطی و سیستم های فیبر نوری، کابینت های توزیع فیبر نوری در فضای باز، کابینت های توزیع فیبر در فضای باز و کابینت های هاب توزیع فیبر به تدریج به اجزای مهم زیرساخت های ارتباطی مدرن تبدیل شده اند. این دستگاه ها عمدتاً برای توزیع خطوط فیبر نوری، مدیریت پچ کورد و حفاظت از سیستم های ارتباطی در فضای باز استفاده می شوند. کابین‌های توزیع فیبر نوری Cross Connection در فضای باز کاربردهای گسترده‌ای در ارتباطات 5G، شهرهای هوشمند و ساخت مرکز داده دارند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

علاوه بر این، سازه‌های توزیع فلزی{0}}دیواری به دلیل نصب انعطاف‌پذیر و ردپای کوچکشان به طور گسترده در ساختمان‌های تجاری و سیستم‌های کنترل صنعتی کوچک استفاده می‌شوند. کابین های فیبر مدولار برای محیط های سیستم ارتباطی که نیاز به گسترش و نگهداری سریع دارند، مناسب تر هستند.

 

در زمینه الکتریکی صنعتی، کابین‌های جعبه توزیع کابل برق عمدتاً برای توزیع کابل و کنترل خط استفاده می‌شوند و طراحی ساختاری آنها به تعادل سطوح حفاظتی، عملکرد اتلاف گرما و سهولت نگهداری نیاز دارد. کابین های توزیع خارجی بر سازگاری محیطی در فضای باز از جمله ضد آب، ضد گرد و غبار، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر آب و هوا تأکید دارند.

 

با توسعه انرژی های جدید، سیستم های شارژ وسایل نقلیه الکتریکی و صنایع ذخیره سازی انرژی، سناریوهای کاربردی ازکابینت توزیع کابلدائما در حال گسترش هستند. سیستم های توزیع برق مدرن نه تنها باید نیازهای سنتی منبع تغذیه و توزیع را برآورده کنند، بلکه باید نظارت هوشمند، بهره برداری و نگهداری از راه دور، مدیریت{1}}صرفه جویی در انرژی و الزامات امنیتی بالا را نیز در نظر بگیرند.

 

در آینده، تجهیزات توزیع برق به سمت دیجیتالی شدن، هوشمندی و یکپارچگی بالا به پیشرفت خود ادامه خواهند داد. با ترکیب سنجش هوشمند، ارتباطات از راه دور، سیستم‌های مدیریت انرژی و فناوری‌های کنترل خودکار، سیستم‌های توزیع برق نقش مهم‌تری در تولید صنعتی، مراکز داده، انرژی‌های نو و ساخت و ساز شهر هوشمند خواهند داشت.