المعرفة الأساسية لنظام توزيع الطاقة وتحليل التطبيقات لخزائن التوزيع

في أنظمة الطاقة الحديثة، تلعب معدات توزيع الطاقة دورًا حاسمًا في توزيع الطاقة والتحكم فيها وحمايتها ومراقبتها. مع التطور السريع للأتمتة الصناعية والطاقة الجديدة وإلكترونيات الطاقة وبناء مراكز البيانات، يتم ترقية أنظمة توزيع الطاقة تدريجيًا نحو الذكاء والنمطية والموثوقية العالية. سواء في المنشآت الصناعية التقليدية أو مراكز البيانات أو أنظمة تخزين الطاقة الجديدة أو محطات الاتصالات الأساسية، تعد خزانات التوزيع الكهربائية مكونات أساسية لضمان إمدادات طاقة مستقرة.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

خزانة التوزيع عبارة عن مجموعة كاملة من المعدات الكهربائية المجمعة وفقًا لنظام توصيلات كهربائية محدد، تجمع بين المعدات الأولية والثانوية لأداء وظائف مثل استقبال الطاقة، والتوزيع، والتحكم، والحماية، والمراقبة. اعتمادًا على طريقة التثبيت، يمكن تقسيمها إلى هياكل من النوع الثابت ونوع الدرج-؛ اعتمادًا على مستوى الجهد، يمكن تقسيمها إلى-خزانات توزيع الجهد العالي وخزانات توزيع الجهد المنخفض-. تؤكد خزائن التوزيع المعيارية الحديثة على مفاهيم التصميم المعياري، وتسهيل الصيانة والتوسع وتكامل النظام.

 

تشتمل خزانة التوزيع النموذجية عادةً على مناطق وظيفية مثل مقصورة قضيب التوصيل، ومقصورة قاطع الدائرة، ومقصورة التحكم في الأجهزة، ومقصورة التغذية. تشمل المكونات الداخلية الرئيسية قضبان التوصيل، وقواطع الدائرة، ومحولات التيار، ومحولات الجهد، وأجهزة حماية التتابع، ومفاتيح الفصل، ومفاتيح التأريض، وأجهزة القياس، ووحدات الإشارة. بالنسبة للأنظمة الصناعية الكبيرة، تُستخدم خزانات التوزيع الفولاذية على نطاق واسع في بيئات توزيع الطاقة-عالية الموثوقية نظرًا لقوتها الهيكلية العالية وأداء الحماية المستقر.

 

من منظور تطبيق النظام، يمكن تصنيف خزانات التوزيع إلى عدة أنواع. تتلقى الخزانات الواردة في المقام الأول مدخلات الطاقة من شبكة الطاقة أو المحولات، لتكون بمثابة نقطة دخول الطاقة لنظام توزيع الطاقة بأكمله. الخزانات الصادرة هي المسؤولة عن توزيع الطاقة على دوائر الحمل المختلفة، وبالتالي فهي تستخدم على نطاق واسع في المنشآت الصناعية، وأنظمة التحكم في الطاقة، وخزائن التوزيع لمراكز البيانات. تقوم خزانات ربط قضبان التوصيل بتوصيل أقسام قضبان التوصيل المختلفة، مما يتيح تبديل النظام وإمدادات الطاقة الزائدة، مما يحسن موثوقية مصدر الطاقة.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تُستخدم خزانات PT بشكل أساسي لوظائف الكشف عن الجهد الكهربي لقضيب التوصيل وحمايته، وعادةً ما تحتوي على محولات الجهد الكهربي والصمامات ومانعات التيار المفاجئ. توفر خزائن العزل العزل الكهربائي، مما يضمن سلامة صيانة المعدات. نظرًا لأن مفاتيح قطع الاتصال نفسها لا تتمتع بقدرات إطفاء القوس-، فلا يمكن تشغيلها تحت الحمل.

 

تُستخدم خزانات تعويض المكثفات بشكل أساسي لتعويض الطاقة التفاعلية وتحسين معامل القدرة. ومن خلال التكوين العقلاني لبنوك المكثفات، يمكن تقليل خسائر الخطوط وتحسين كفاءة تشغيل النظام. مع تطور الشبكات الذكية، بدأت خزائن التوزيع الذكية في دمج وظائف مثل التعويض التلقائي، والمراقبة عن بعد، والإنذار المبكر للأخطاء، مما يحسن مستوى التشغيل الآلي للنظام.

 

يتم استخدام خزانات القياس لقياس الكهرباء ومراقبة استهلاك الطاقة، وتستخدم على نطاق واسع في المجمعات الصناعية والمباني التجارية والمرافق العامة. خزانات GIS عبارة عن معدات كهربائية مجمعة ومغلقة تستخدم غاز SF6 كعزل ووسيط إطفاء -قوسي، مما يتيح تصميمات أنظمة توزيع الطاقة ذات الجهد العالي-والسعة الكبيرة-والمنمنمة.

 

قواطع الدائرة هي أجهزة الحماية الأساسية في أنظمة توزيع الطاقة. وتتمثل وظيفتها الرئيسية في توصيل وحمل وفصل تيارات الحمل العادية وتيارات الدائرة القصيرة -. وفقًا لوسائط إطفاء القوس- المختلفة، يمكن تقسيم قواطع الدائرة إلى قواطع دوائر مفرغة، وقواطع دوائر SF6، وقواطع دوائر هوائية. غالبًا ما تستخدم خزانات توزيع إمدادات الطاقة DC الحديثة قواطع دوائر DC مخصصة لتلبية متطلبات حماية DC لأنظمة تخزين الطاقة وأنظمة الطاقة الجديدة.

 

تُستخدم مفاتيح الفصل بشكل أساسي لإنشاء نقطة فصل واضحة لضمان سلامة صيانة المعدات. نظرًا لعدم وجود جهاز إطفاء -قوسي مخصص، لا يمكن استخدام مفاتيح الفصل لمقاطعة تيار التحميل أو تيار الدائرة القصيرة-.

 

الصمامات عبارة عن مكونات وقائية بسيطة ولكنها موثوقة للغاية. عندما يتجاوز التيار قيمة محددة ويستمر لفترة معينة، يذوب العنصر القابل للانصهار، وبالتالي تنكسر الدائرة. عادةً ما تجمع خزانات التوزيع المنصهرة بين الصمامات ومفاتيح التحميل لتقليل تكاليف النظام وتوفير الحماية الأساسية للتيار الزائد.

 

تحتوي مفاتيح التحميل على بعض القدرة على إطفاء القوس الكهربائي- ويمكنها توصيل وفصل تيارات الحمل العادية، ولكن لا يمكنها فصل تيارات أعطال الدائرة القصيرة-. ولذلك، فإنها تستخدم عادة جنبا إلى جنب مع الصمامات في التصاميم الهندسية.

 

المحولات هي أجهزة حاسمة للتحويل بين مستويات الجهد المختلفة. مبدأهم الأساسي هو استخدام الحث الكهرومغناطيسي لنقل الطاقة. تشتمل المعلمات التقنية الرئيسية للمحول على السعة المقدرة، والجهد المقنن، وعدم فقدان الحمل-، وفقدان الدائرة القصيرة-، ونطاق تغيير الصنبور. في أنظمة إمداد الطاقة الصناعية، يعد الاختيار المناسب لقدرة المحولات وطريقة تغيير الصنبور أمرًا بالغ الأهمية لضمان استقرار مصدر الطاقة.

 

PTs وCTs عبارة عن أجهزة محولات للأجهزة تستخدم لتحقيق العزل الكهربائي بين أنظمة التحكم الأولية والثانوية. تستخدم CTs بشكل رئيسي لقياس التيار والحماية، في حين تستخدم PTs بشكل رئيسي لقياس الجهد. يعد الاستخدام الصحيح لمحولات الأجهزة أمرًا بالغ الأهمية للتشغيل المستقر لأنظمة الحماية والقياس.

 

في أنظمة توزيع الطاقة الذكية الحديثة، يتم استخدام تصميمات نوع-عربة اليد والدرج-على نطاق واسع. مزاياها الرئيسية تكمن في تسهيل صيانة المعدات، واستبدالها، وإصلاحها، وبالتالي تحسين كفاءة تشغيل النظام. خاصة في أنظمة الخزانات الكهربائية ذات التوزيع الكبير، يمكن لتصميمات الأدراج المعيارية أن تقلل بشكل كبير من وقت التوقف عن العمل.

 

تُستخدم مفاتيح التأريض بشكل أساسي لفحص حماية التأريض ولإنشاء أخطاء في دائرة التأريض -الصناعية، مما يدفع جهاز الحماية إلى التصرف بسرعة وفصل الجزء المعيب. تُستخدم الموصلات بشكل أساسي للتحكم بشكل متكرر في الأحمال مثل المحركات والإضاءة وبنوك المكثفات؛ وتشمل خصائصها تردد التشغيل العالي والعمر الطويل.

 

تعد المرحلات مكونات مهمة في أنظمة التحكم، وتستخدم بشكل أساسي لتحويل الإشارات والتحكم الآلي وتنفيذ منطق الحماية. تشمل الأنواع الشائعة مرحلات التيار، ومرحلات الجهد، ومرحلات الوقت، والمرحلات الحرارية.

 

مع تطور شبكات الاتصالات وأنظمة الألياف الضوئية، أصبحت خزانات توزيع الألياف الضوئية الخارجية وخزائن توزيع الألياف الخارجية وخزائن محور توزيع الألياف تدريجيًا مكونات مهمة للبنية التحتية الحديثة للاتصالات. تُستخدم هذه الأجهزة بشكل أساسي لتوزيع خطوط الألياف الضوئية وإدارة سلك التصحيح وحماية أنظمة الاتصالات الخارجية. تتمتع كبائن التوزيع الخارجية ذات التوصيل المتقاطع بالألياف الضوئية بتطبيقات واسعة في اتصالات 5G والمدن الذكية وبناء مراكز البيانات.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

علاوة على ذلك، تُستخدم هياكل التوزيع المعدنية المثبتة على الحائط على نطاق واسع في المباني التجارية وأنظمة التحكم الصناعية الصغيرة نظرًا لتركيبها المرن وصغر حجمها. تعد كبائن الألياف المعيارية أكثر ملاءمة لبيئات أنظمة الاتصالات التي تتطلب التوسع والصيانة السريعة.

 

في المجال الكهربائي الصناعي، تُستخدم كبائن صندوق توزيع الكابلات الكهربائية بشكل أساسي لتوزيع الكابلات والتحكم في الخطوط، ويحتاج تصميمها الهيكلي إلى موازنة مستويات الحماية وأداء تبديد الحرارة وسهولة الصيانة. تؤكد كبائن التوزيع الخارجية على القدرة على التكيف مع البيئة الخارجية، بما في ذلك العزل المائي، والغبار، ومقاومة التآكل، ومقاومة الطقس.

 

مع تطور الطاقة الجديدة، وأنظمة شحن المركبات الكهربائية، وصناعات تخزين الطاقة، أصبحت سيناريوهات تطبيقخزائن توزيع الكابلاتتتوسع باستمرار. لا تحتاج أنظمة توزيع الطاقة الحديثة إلى تلبية الاحتياجات التقليدية لإمدادات الطاقة وتوزيعها فحسب، بل تحتاج أيضًا إلى مراعاة المراقبة الذكية، والتشغيل والصيانة عن بُعد، وإدارة توفير الطاقة-، ومتطلبات الأمان العالية.

 

في المستقبل، ستستمر معدات توزيع الطاقة في التطور نحو الرقمنة والذكاء والتكامل العالي. ومن خلال الجمع بين الاستشعار الذكي، والاتصالات عن بعد، وأنظمة إدارة الطاقة، وتقنيات التحكم الآلي، ستلعب أنظمة توزيع الطاقة دورًا أكثر أهمية في التصنيع الصناعي، ومراكز البيانات، والطاقة الجديدة، وبناء المدن الذكية.