اجزای اصلی ساختار داخلی تابلو برق فشار قوی و پایین چیست و هر کدام چه وظایفی را بر عهده دارند؟

در سیستم قدرت، ترانسفورماتورها وظیفه اصلی تبدیل ولتاژ را بر عهده می گیرند، و اینکه آیا ترانسفورماتورها می توانند ایمن و پایدار کار کنند بستگی به یک "سیستم امنیتی" کامل - دارد، یعنی:تابلو برق فشار قوی و پایین.اگر ترانسفورماتور قلب بدن انسان است، در این صورت تابلو برق رگ های خونی و سیستم عصبی اطراف قلب است که وظایف متعددی مانند دریافت، توزیع، کنترل و محافظت از انرژی الکتریکی را بر عهده دارد. از پست‌های شهری، اتاق‌های توزیع شرکت‌های صنعتی و معدنی، تا مناطق خدمات بزرگراهی، نیروگاه‌های انرژی جدید، تابلو برق فشار قوی و پایین در همه جا وجود دارد. در داخل یک کابینت آهنی به ظاهر معمولی، در واقع اجزای الکتریکی متعددی با عملکردهای مختلف وجود دارد که هر یک وظایف خاص خود را انجام می دهند و به طور مشترک از تامین ایمن برق محافظت می کنند. بنابراین، اجزای تشکیل دهنده تابلو برق فشار قوی و پایین چیست؟ هر جزء چه نقش غیر قابل جایگزینی در کل سیستم ایفا می کند؟

برای درک تابلو برق فشار قوی و پایین، لازم است ابتدا مرز بین "بالا" و "کم" مشخص شود. به طور کلی، سطح ولتاژ تابلو برق فشار قوی بین 3.6kV تا 40.5kV است که برای خطوط ورودی سمت ولتاژ بالا ترانسفورماتورها، تقسیم بندی شینه، و تامین برق سایر تجهیزات ولتاژ بالا استفاده می شود. سطح ولتاژ تابلو برق{6}کم معمولاً کمتر از 1 کیلو ولت است که رایج‌ترین آنها 400 ولت/690 ولت است که برای توزیع برق در سمت ولتاژ پایین ترانسفورماتورها، کنترل موتور و منبع تغذیه روشنایی استفاده می‌شود. صرف نظر از ولتاژ بالا یا پایین، ساختار اصلی یک تابلو برق از دو بخش اصلی تشکیل شده است: بدنه کابینت و اجزای الکتریکی داخلی. کابینت یک ساختار پوسته ای است که از پوسته، اجزای عایق، مکانیسم های عملیاتی مختلف، پایانه های ثانویه و سیم های اتصال تشکیل شده است که در پشتیبانی مکانیکی، ایزوله الکتریکی و حفاظت ایمنی نقش دارند. فضای داخلی کابینت بر اساس عملکرد آنها به چندین محفظه تقسیم می شود، از جمله اتاق شینه اصلی، اتاق قطع کننده مدار (یا اتاق گاری دستی)، اتاق کابل، اتاق رله و ابزار، و غیره.

وقتی توجه خود را بر روی اجزای داخلی تابلو برق متمرکز می کنیم، اولین چیزی که توجه ما را به خود جلب می کند، طیف متنوع قطعات الکتریکی اولیه است. به اصطلاح اجزای اولیه به دستگاه‌هایی اشاره دارد که مستقیماً جریان مدار اصلی را حمل می‌کنند و کانال اصلی انتقال نیرو را تشکیل می‌دهند. در میان آنها، قطع کننده مدار بدون شک ضروری ترین جزء است. کلیدهای مدار قابلیت اتصال، حمل و قطع جریان های مدار معمولی را دارند. مهمتر از آن، هنگامی که یک وضعیت غیر عادی مانند اضافه بار یا اتصال کوتاه در سیستم قدرت رخ می دهد، آنها می توانند به سرعت جریان خطا را در عرض ده ها میلی ثانیه قطع کنند و از آسیب تجهیزات و تشدید حادثه جلوگیری کنند. قطع کننده های مدار خلاء یا قطع کننده های مدار هگزا فلوراید گوگرد معمولاً در سمت ولتاژ بالا استفاده می شوند. اولی از خلاء به عنوان وسیله اطفاء قوس استفاده می کند و دارای مزایای اندازه کوچک، عمر طولانی و بدون آلودگی است. دومی از عملکرد عالی اطفاء قوس گاز هگزا فلوراید گوگرد استفاده می کند و برای کاربرد در سطوح ولتاژ بالاتر مناسب است. قطع کننده مدار پوسته پلاستیکی و قطع کننده مدار قاب به طور گسترده در سمت ولتاژ پایین استفاده می شود و انتخاب بر اساس جریان های نامی مختلف و ظرفیت های شکست است.

یکی دیگر از اجزای مهم که همکاری نزدیکی با کلیدهای مدار دارد، کلید جداسازی است. سوئیچ جداسازی را نمی توان تحت بار کار کرد. عملکرد اصلی آن جدا کردن منبع تغذیه و ایجاد یک نقطه قطع واضح و قابل مشاهده بین تجهیزات تعمیر و نگهداری ولتاژ بالا و تجهیزات برقی است و در نتیجه یک محیط کار ایمن برای پرسنل تعمیر و نگهداری فراهم می کند. در تابلو برق، کلیدهای ایزوله معمولاً به صورت سری با کلیدهای مدار استفاده می شوند که وظیفه قطع جریان بار را بر عهده دارند، در حالی که کلیدهای ایزوله ایزوله ایمنی قابل مشاهده را پس از قطع برق ایجاد می کنند. بعلاوه، تابلو برق ولتاژ بالا معمولاً به کلیدهای اتصال زمین مجهز می شود. هنگامی که تجهیزات تحت تعمیر است، سمت خروجی باید اتصال کوتاه و زمین شود تا از آسیب پرسنل ناشی از ولتاژ القایی یا انتقال تصادفی برق جلوگیری شود. کلید ایزولاسیون، کلید اتصال زمین و قطع کننده مدار به صورت مکانیکی به هم متصل می شوند تا به عملکرد "پنج پیشگیری" دست یابند، که شامل جلوگیری از باز و بسته شدن تصادفی کلید مدار، جلوگیری از باز و بسته شدن بارگذاری شده کلید عایق، جلوگیری از بسته شدن مستقیم کلید اتصال زمین، جلوگیری از انتقال برق در هنگام بسته شدن کلید اتصال زمین، و جلوگیری از ورود تصادفی سوئیچ اتصال به اتصال زمین و جلوگیری از ورود تصادفی مدار برق است. این پنج عملکرد قفل تضمین اساسی برای عملکرد ایمن تابلو برق{9}بالا هستند.

ترانسفورماتور یکی دیگر از اجزای اصلی ضروری در تابلو برق است. ترانسفورماتورهای جریان برای تبدیل متناسب جریان های بزرگ به جریان های کوچک استاندارد 5A یا 1A استفاده می شوند که برای دستیابی به نظارت غیرمستقیم مدارهای جریان بالا به ابزارهای اندازه گیری و دستگاه های حفاظتی عرضه می شوند. ترانسفورماتورهای ولتاژ، ولتاژ بالا را به ولتاژ پایین استاندارد 100 ولت یا 100/√ 3 ولت برای اندازه گیری ولتاژ، محاسبه توان و حفاظت رله تبدیل می کنند. ترانسفورماتورهای توالی صفر به طور خاص برای شناسایی اجزای نامتعادل جریان های سه فاز استفاده می شوند و منبع سیگنال مهمی برای حفاظت از زمین تک فاز هستند. این ترانسفورماتورها ولتاژ بالا و جریان بالا را از مدارهای اندازه گیری و حفاظت جدا می کنند و ایمنی شخصی را تضمین می کنند و امکان طراحی استاندارد و کوچک ابزارها و دستگاه های حفاظتی را فراهم می کنند. علاوه بر این، صاعقه گیر (همچنین به عنوان محافظ اضافه ولتاژ شناخته می شود) در اتاق کابل تابلو برق{11}قوی نصب می شود. عملکرد آنها محدود کردن سریع اضافه ولتاژ در محدوده ای است که عایق تجهیزات می تواند در هنگام برخورد صاعقه یا ولتاژ اضافی تحمل کند و از ترانسفورماتورها و تابلو برق در برابر آسیب ضربه محافظت می کند.

علاوه بر عناصر اولیه که جریان مدار اصلی را حمل می کنند، تعداد زیادی عنصر ثانویه در تابلو وجود دارد که به همان اندازه مهم هستند اما نمی توانند جریان مدار اصلی را ببینند. اجزای ثانویه نامیده می‌شوند به تجهیزات ولتاژ پایینی که برای نظارت، کنترل، اندازه‌گیری، تنظیم و محافظت از تجهیزات اولیه استفاده می‌شوند، که «سیستم عصبی» تابلو برق را تشکیل می‌دهند. در پانل اتاق ابزار رله، ما می توانیم تجهیزات نمایش و کنترل مانند دستگاه های حفاظت جامع میکرو کامپیوتر، دستگیره های عملیاتی، صفحات فشار خروجی حفاظتی، آمپرمترها، ولت مترها، کنتورهای توان اکتیو/راکتیو، متر ضریب توان، متر فرکانس، چراغ های نشانگر سیگنال و غیره را مشاهده کنیم. در فضای داخلی زیر پنل، بلوک‌های ترمینال، مدار کنترل حفاظت میکروکامپیوتر کلیدهای برق DC، کلیدهای برق کار موتور ذخیره انرژی و همچنین انواع رله‌های میانی، سوئیچ‌های تبدیل، دکمه‌ها، فیوزها و غیره وجود دارد. می تواند به طور خودکار نوع خطا را تعیین کند و یک فرمان سفر را بر اساس مقادیر از پیش تعیین شده صادر کند و داده های عملیاتی و اطلاعات خطا را در سیستم نظارت پس زمینه بارگذاری کند. در دنیای امروزی که به طور فزاینده ای هوشمند می شود، تابلو برق هوشمند با نظارت آنلاین و عملکردهای ارتباطی از راه دور به تدریج جایگزین تابلو برق سنتی شده و به مسیر اصلی توسعه صنعت تبدیل می شود.

پس از روشن شدن ترکیب داخلی تابلو، یک مشکل رایج در انتخاب عملی پیش می‌آید: چگونه باید GGD، GCK، GCS، و MNS را در مواجهه با انواع خیره‌کننده مدل‌های{0} ولتاژ پایین موجود در بازار متمایز و انتخاب کرد؟ این نوع کابینت ها تفاوت های قابل توجهی در ساختار و عملکرد دارند. GGD متعلق به تابلو برق ثابت است و تمام قطعات الکتریکی به طور ثابت در داخل کابینت نصب می شوند. ساختار آن ساده است، هزینه آن کم است و برای موقعیت هایی با تعداد مدارهای کم و نیازهای کم برای انعطاف پذیری تعمیر و نگهداری مناسب است. GCK، GCS و MNS متعلق به تابلو برق قابل برداشت هستند که کلیدهای مدار، کنتاکتورها و سایر اجزای هر مدار را در یک واحد کشو مستقل نصب می کنند. هنگامی که یک مدار از کار می افتد، به سادگی کشو را بردارید و جایگزین کنید تا منبع تغذیه را بازیابی کنید، بدون نیاز به قطع کامل برق کابینت، که به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان منبع تغذیه و راحتی نگهداری را بهبود می بخشد. در میان چهار نوع کابینت اصلی: GGD، GCK، GCS، و MNS، GGD تنها نوع کابینت ثابت است، در حالی که GCK، GCS، و MNS همه- انواع کابینت‌های بیرون‌کشیده هستند. کابینت GCK ساختار فشرده ای دارد و برای مراکز توزیع برق عمومی و کنترل موتور مناسب است. کابینت GCS از نظر مدول ارتفاع کشو بهینه شده است که می تواند مدارهای خروجی بیشتری را در فضای محدود جای دهد. کابینت MNS از فناوری وارداتی سوئیس ABB سرچشمه می گیرد که دارای مزایایی در دستگاه های قفل کننده ایمنی و انعطاف پذیری ترکیبی است، اما عمق کابینت نسبتاً زیاد است. هنگام انتخاب، کاربران باید بر اساس شرایط واقعی مانند بودجه پروژه، تعداد مدارهای خروجی، نیازهای تعمیر و نگهداری و فضای نصب، قضاوت جامعی داشته باشند.

انتخاب و صادرات تابلو برق فشار قوی و پایین را نمی توان از درک عمیق سیستم استاندارد جدا کرد. در سطح بازار بین‌المللی، استاندارد اصلی قابل اجرا برای تابلوهای برق فشار قوی، سری IEC 62271 (تجهیزات کنترل و تابلوهای ولتاژ بالا) است که IEC 62271-200 به‌طور خاص برای تابلو برق محصور شده فلزی متناوب با ولتاژ نامی بالای 52 ولت طراحی شده است. استانداردهای اصلی قابل اجرا برای تابلوهای ولتاژ پایین، سری IEC 61439 (تجهیزات کنترل و تابلو ولتاژ پایین) هستند، که در آن IEC 61439-1 الزامات عمومی را پوشش می‌دهد و IEC 61439-2 برای تابلو برق و اجزای تجهیزات کنترلی است. استاندارد IEC پرکاربردترین مشخصات فنی در سراسر جهان و مبنایی برای شناسایی متقابل سیستم های CB است. در بازار چین، تابلو برق فشار قوی از GB/T 3906-2020 "3.6kV~40.5kV AC Metal Enclosed Switchgear and Control Equipment" و تابلوی ولتاژ پایین از GB/T 7251.1 "Low Voltage Switchgear and Control" پیروی می کند. این استانداردهای ملی از نظر محتوای فنی بسیار با استانداردهای IEC مطابقت دارند، و برخی استانداردها به سطح پذیرش معادل یا حتی ترجمه کامل رسیده‌اند، که یک پایه فنی محکم برای جهانی شدن تابلو برق ساخت چین ایجاد کرده است. در بازار آمریکای شمالی، محصولات تابلو برق باید با استانداردهای IEEE سری C37 و استانداردهای سری CSA C22.2 مطابقت داشته باشند و قبل از نصب و استفاده، گواهینامه UL/cUL را دریافت کنند. هنگام تحویل محصولات تابلو برق به مشتریان خارج از کشور، پرسنل بازرگانی خارجی باید از قبل کامل بودن نسخه استاندارد، سطح حفاظت، حد افزایش دما و گزارش تست نوع مورد نیاز بازار هدف را تایید کنند تا اطمینان حاصل شود که محصول می تواند از نظر مدارک فنی و داده های آزمایشی با بررسی پذیرش مقامات نظارتی محلی مطابقت داشته باشد.

از دیدگاه بازار جهانی، صنعت تابلو برق فشار قوی و پایین در مسیر رشد ثابتی قرار دارد. پیش‌بینی می‌شود که بازار جهانی تابلو برق فشار ضعیف تا سال 2024 به 36.3 میلیارد یوان برسد و پیش‌بینی می‌شود تا سال 2031 به 56.46 میلیارد یوان با نرخ رشد مرکب سالانه تقریباً 6.6 درصد برسد. وضعیت صادرات تابلو برق فشار قوی چین نیز در حال بهبود است. از سال 2019 تا 2025، ارزش صادرات تابلو برق فشار قوی از 7.979 میلیارد یوان به 24.977 میلیارد یوان با میانگین نرخ رشد مرکب سالانه 20.9 درصد افزایش یافت. این محصولات به 196 کشور و منطقه در سراسر جهان صادر شده است که عربستان سعودی، اندونزی، مالزی، استرالیا و فیلیپین از نظر ارزش صادرات در رتبه های برتر قرار دارند. در عین حال، جهت فن آوری تابلو برق به سمت هوشمندسازی، کوچک سازی و حفاظت از محیط زیست سبز شتاب می گیرد. استفاده از فناوری دوقلو دیجیتال، حالت عملیات و نگهداری را از تعمیر و نگهداری معمولی سنتی به مدیریت پیش‌بینی ارتقا می‌دهد.

وقتی مشتریان می پرسند که چیزهای داخل تابلو چقدر مهم هستند، ممکن است یک قیاس مناسب باشد: یک ترانسفورماتور با کارایی بالا مانند یک اسب قوی است، و یک تابلو برق فشار قوی و پایین{2}}که به خوبی طراحی شده و خوب طراحی شده است، مهار و زین مورد نیاز برای کنترل این اسب است. بدون حفاظت و کنترل تابلو، حتی بهترین ترانسفورماتور نمی تواند با خیال راحت تمام ظرفیت خود را اعمال کند. از جمع آوری انرژی الکتریکی از شین اصلی، تا رفع عیب کلیدهای مدار، از دریافت سیگنال ترانسفورماتورها، تا قضاوت جامع دستگاه های حفاظتی میکروکامپیوتر، هر یک از اجزاء در موقعیت خاص خود مسئولیت های دقیق و حیاتی را انجام می دهند. در زیر پوسته به ظاهر معمولی تابلو برق فشار قوی و پایین، دنیای الکتریکی وسیع و دقیقی وجود دارد - این دنیا سنگ بنای مهمی برای عملکرد ایمن، قابل اعتماد و کارآمد سیستم های قدرت مدرن است.