معرفی تابلو برق

تابلو برق به مجموعه کاملی از دستگاه‌های توزیع برق گفته می‌شود که از تجهیزات اولیه و تجهیزات ثانویه طبق یک طرح مشخص مونتاژ شده‌اند و عمدتاً برای کنترل و محافظت از مدارها و تجهیزات استفاده می‌شوند. تابلو برق را می‌توان با توجه به سطح ولتاژ خطوط ورودی و خروجی به تابلو برق ولتاژ بالا (نوع ثابت و نوع دستی) و تابلو برق ولتاژ پایین (نوع ثابت و نوع کشویی) تقسیم کرد.
ساختار تابلو برق ولتاژ بالا تقریباً مشابه است و عمدتاً به اتاق باسبار، اتاق قطع کننده مدار، اتاق کنترل ثانویه (اتاق ابزار دقیق) و اتاق تغذیه کننده تقسیم می‌شود. معمولاً بین هر اتاق یک صفحه فولادی ایزولاسیون وجود دارد. تابلو برق ولتاژ پایین عمدتاً بر اساس روش نصب اجزا طبقه‌بندی می‌شود.

تابلو برق ولتاژ بالای زرهی KYN28A-12 نصب شده در وسط

کابینت کلید ثابت ولتاژ پایین GGD

کابینت سوئیچ کشویی ولتاژ پایین MNS

تابلو برق فلزی زرهی قابل جابجایی KYN61-40.5

کابینت کلید کشویی ولتاژ پایین GCK

اجزای داخلی شامل: باس بار (اتوبار)، قطع کننده مدار، رله معمولی، دستگاه حفاظت رله یکپارچه، ابزار اندازه گیری، تیغه ایزوله کننده، چراغ نشانگر، تیغه اتصال زمین و غیره است.

۱. کابینت خط ورودی، کابینت دریافت برق نیز نامیده می‌شود. این دستگاهی است که برای دریافت انرژی الکتریکی از شبکه برق (از خط ورودی به باسبار) استفاده می‌شود. این دستگاه عموماً مجهز به مدارشکن، CT، PT، تیغه‌های ایزوله و سایر اجزا است.

۲. کابینت‌های خروجی، کابینت‌های تغذیه‌کننده یا کابینت‌های توزیع برق نیز نامیده می‌شوند. آن‌ها تجهیزاتی هستند که برای توزیع انرژی الکتریکی (از باس به هر خط خروجی) استفاده می‌شوند و عموماً مجهز به مدارشکن، ترانسفورماتورهای جریان متناوب (CT)، ترانسفورماتورهای جریان مستقیم (PT)، تیغه‌های ایزوله‌کننده و سایر اجزا هستند.

۳. اتصال باس
به آن کابینت باس بریکر نیز گفته می‌شود. این وسیله‌ای است که برای اتصال دو بخش باس (از باس به باس) استفاده می‌شود. اتصال باس اغلب در سیستم‌های تک باس و دو باس برای برآورده کردن الزامات یا تضمین‌های کاربران برای انتخاب حالت‌های عملیاتی مختلف استفاده می‌شود. حذف انتخابی بار در صورت خرابی.

۴. کابینت ترانسفورماتور ولتاژ کابینت PT معمولاً مستقیماً روی باسبار نصب می‌شود تا ولتاژ باسبار را تشخیص داده و عملکرد حفاظتی را محقق کند. عمدتاً ترانسفورماتور ولتاژ PT، تیغه ایزوله، فیوز و برقگیر و غیره را در داخل نصب کنید.

۵. کابینت ایزوله برای ایزوله کردن باس بارها در دو انتها یا ایزوله کردن تجهیزات گیرنده برق از تجهیزات منبع تغذیه استفاده می‌شود. این کابینت می‌تواند یک نقطه پایانی قابل مشاهده برای اپراتور فراهم کند تا عملیات تعمیر و نگهداری را تسهیل کند. از آنجایی که کابینت ایزوله قابلیت قطع و وصل جریان بار را ندارد، نمی‌توان چرخ دستی کابینت ایزوله را هنگام بسته بودن کلید قطع کننده مدار مطابق با آن، هل داد یا کشید. در کاربردهای عمومی، لازم است که قفل داخلی بین کنتاکت کمکی کلید قطع کننده مدار و چرخ دستی ایزوله تنظیم شود تا از عملکرد نادرست اپراتور جلوگیری شود.

۶. کابینت خازن، کابینت جبران نیز نامیده می‌شود که برای بهبود ضریب توان شبکه برق یا جبران توان راکتیو استفاده می‌شود. اجزای اصلی آن گروه‌هایی از بانک‌های خازنی، حلقه‌های کنترل سوئیچینگ و فیوزهایی هستند که به صورت موازی متصل شده‌اند. از وسایل برقی محافظت کنید. عموماً به صورت موازی با کابینت ورودی نصب می‌شوند و یک یا چند کابینت خازنی می‌توانند به صورت موازی کار کنند. پس از قطع شدن کابینت خازنی از شبکه برق، از آنجا که بانک خازنی مدتی طول می‌کشد تا فرآیند تخلیه را تکمیل کند، امکان لمس مستقیم اجزای داخل کابینت، به ویژه بانک خازنی، وجود ندارد. در مدت زمان مشخصی پس از قطع برق (بسته به ظرفیت بانک خازنی، مانند: ۱ دقیقه)، بستن مجدد برای جلوگیری از آسیب بیش از حد ولتاژ به خازن مجاز نیست. هنگام انجام عملکردهای کنترل خودکار، به تخصیص معقول زمان‌های سوئیچینگ هر گروه از بانک‌های خازنی توجه کنید تا از آسیب به یک گروه از خازن‌ها جلوگیری شود، در حالی که گروه‌های دیگر به ندرت روشن و خاموش می‌شوند.

۷. کابینت اندازه‌گیری

عمدتاً برای اندازه‌گیری انرژی الکتریکی (کیلووات ساعت) استفاده می‌شود و به ولتاژ بالا و ولتاژ پایین تقسیم می‌شود، که عموماً با سوئیچ ایزوله، فیوز، CT، PT، کنتور وات ساعت فعال (کنتور سنتی یا کنتور دیجیتال)، کنتور وات ساعت راکتیو، رله‌ها و برخی دیگر از تجهیزات ثانویه کمکی (مانند مانیتور بار و غیره) نصب می‌شود.
۸. کابینت GIS همچنین به عنوان کابینت الکتریکی ترکیبی محصور شناخته می‌شود که ترکیبی بسته از کلیدهای قطع کننده مدار، کلیدهای ایزوله کننده، کلیدهای اتصال زمین، CT، PT، برقگیرها، باسبارها و غیره در یک پوسته فلزی است و سپس یک گاز با عایق بندی خوب و عملکرد خاموش کننده قوس (به طور کلی از هگزافلورید گوگرد SF6 استفاده می‌شود) به عنوان یک معیار عایق بین فازها و زمین، مناسب برای شبکه‌های برق با ولتاژ بالا و ظرفیت بالا، برای توزیع و کنترل برق استفاده می‌شود.
۹. هنگامی که قطع‌کننده مدار به طور عادی کار می‌کند، قطع‌کننده مدار در حالت بسته (به جز کاربردهای خاص) قرار دارد و مدار وصل است. هنگام انجام عملیات کنترل خودکار یا کنترل حفاظتی، قطع‌کننده مدار می‌تواند تحت کنترل دستگاه حفاظت جامع برای قطع یا وصل مدار عمل کند. قطع‌کننده مدار نه تنها می‌تواند جریان بار عادی را روشن و خاموش کند، بلکه می‌تواند جریان اتصال کوتاه را برای مدت معینی (چندین یا حتی ده‌ها برابر جریان کار عادی) تحمل کند، جریان اتصال کوتاه را قطع کند و مدارها و تجهیزات معیوب را قطع کند. بنابراین، عملکرد اصلی قطع‌کننده مدار قطع و وصل مدار (شامل قطع و وصل جریان عادی، قطع جریان اتصال کوتاه) است. زیرا در فرآیند قطع و وصل مدار، به ناچار یک قوس بین کنتاکت متحرک و کنتاکت استاتیک قطع‌کننده مدار ایجاد می‌شود. به منظور محافظت از کنتاکت‌ها، کاهش تلفات مواد کنتاکت و قطع قابل اعتماد مدار، باید اقداماتی برای خاموش کردن قوس در اسرع وقت انجام شود. یکی از آنها استفاده از مواد خاموش کننده قوس الکتریکی مختلف برای پر کردن کنتاکت‌های دینامیکی و استاتیکی کلید قدرت است. بر اساس مواد خاموش کننده قوس الکتریکی مختلف، کلید قدرت‌ها را می‌توان به موارد زیر تقسیم کرد: کلید قدرت روغنی (روغن بیشتر، روغن کمتر)، کلید قدرت هگزافلورید گوگرد (SF6)، کلید قدرت خلاء، کلید قدرت هوایی و غیره. تجهیزات اصلی اصلی در تابلوهای ولتاژ بالا و پایین که اغلب در پروژه با آنها در تماس هستیم، کلید قدرت است. از آنجایی که کنتاکت‌های متحرک و استاتیک کلید قدرت عموماً در ظرفی پر از ماده خاموش کننده قوس الکتریکی پیچیده شده‌اند، وضعیت باز و بسته شدن کلید قدرت را نمی‌توان مستقیماً ارزیابی کرد، معمولاً از طریق دستگاه‌های کمکی کلید قدرت (مانند نشانگرهای موقعیت باز و بسته شدن) و غیره برای قضاوت.

۱۰. چاقوی ایزوله

چاقوی ایزوله (یا کلید ایزوله) می‌تواند اتصال یا قطع اتصال را به دلیل شکستگی آشکار شناسایی کند. این وسیله عمدتاً برای ایزوله کردن منبع تغذیه ولتاژ بالا استفاده می‌شود تا از نگهداری ایمن خطوط و تجهیزات اطمینان حاصل شود. جریانی که می‌توان قطع کرد بسیار کم است (معمولاً فقط چند آمپر). از آنجایی که هیچ وسیله خاموش کننده قوس خاصی وجود ندارد، نمی‌توان از آن برای قطع جریان خطا و جریان کاری عادی استفاده کرد و انجام عملیات قطع با بار مجاز نیست.

۱۱. فیوز

فیوز یک وسیله الکتریکی محافظ مدار ساده است. اصل آن این است که وقتی جریان عبوری از فیوز برای مدت زمان مشخصی به مقدار مشخصی می‌رسد یا از آن بیشتر می‌شود، ذوب خود آن ذوب شده و مدار را قطع می‌کند. اصل عملکرد آن ساده، نصب آسان است، معمولاً به تنهایی استفاده نمی‌شود و عمدتاً برای همکاری با سایر وسایل الکتریکی استفاده می‌شود. ویژگی‌های اصلی عملکرد: اول، جریان باید به مقدار مشخصی برسد که قبل از خروج فیوز از کارخانه ایجاد شده و قابل تغییر نیست. دوم، پس از رسیدن جریان به مقدار مشخصی، باید زمان مشخصی بگذرد که آن هم توسط سازنده ایجاد شده و قابل تغییر نیست. اما انواع مختلفی از جمله عملکرد تأخیری، عملکرد سریع، عملکرد فوق سریع و غیره وجود دارد. سوم، بدنه پس از عمل آسیب دیده و قابل استفاده مجدد نیست و باید تعویض شود. اینکه آیا فیوز سوخته است را می‌توان با نشانگر فیوز یا ظاهر ذوب قضاوت کرد. فیوزها و لوله‌های بیمه که معمولاً استفاده می‌شوند به این دسته از وسایل الکتریکی تعلق دارند.

۱۲. سوئیچ بار
سوئیچ بار دارای یک وسیله خاموش کننده قوس الکتریکی ساده است. واسطه خاموش کننده قوس الکتریکی عموماً هوا است که می‌تواند جریان‌ها و اضافه جریان‌های خاصی را قطع و وصل کند، اما نمی‌تواند جریان‌های اتصال کوتاه را قطع کند و نمی‌تواند برای قطع خطاهای اتصال کوتاه استفاده شود. بنابراین، استفاده از سوئیچ بار به عنوان جایگزین قطع کننده مدار مطلقاً مجاز نیست. اگر قرار است از سوئیچ بار استفاده شود، باید همراه با فیوز ولتاژ بالای فوق الذکر استفاده شود (در واقع، فیوز و سوئیچ بار اغلب به صورت سری برای حفاظت ساده در برابر اضافه بار استفاده می‌شوند تا هزینه پروژه کاهش یابد). سوئیچ بار شبیه به چاقوی ایزوله کننده است و یک شکاف قطع و وصل آشکار وجود دارد و می‌توان به راحتی تشخیص داد که مدار در حالت روشن یا خاموش است.

۱۳. ترانسفورماتور

به عبارت ساده، ترانسفورماتور وسیله‌ای است که از میدان‌های الکترومغناطیسی متناوب برای تبدیل سطوح مختلف ولتاژ (در واقع تبدیل انرژی الکتریکی) استفاده می‌کند و ولتاژ قبل و بعد از تبدیل از نظر فرکانس تغییر نمی‌کند. با توجه به کاربرد آن، می‌توان آن را به انواع مختلفی مانند ترانسفورماتورهای قدرت، ترانسفورماتورهای یکسوکننده، تنظیم‌کننده‌های ولتاژ، ترانسفورماتورهای ایزولاسیون و CT، PT و غیره تقسیم کرد. چیزی که اغلب در محل پروژه با آن مواجه می‌شویم، ترانسفورماتور قدرت است.
برخی از پارامترهای فنی اصلی مربوط به ترانسفورماتور عبارتند از: ① ظرفیت نامی: به ظرفیت خروجی نامی ترانسفورماتور در شرایط کاری نامی (برابر با U×I، بر حسب KVA) اشاره دارد. ② ولتاژ نامی: بدون بار، انشعاب نامی، ولتاژ ترمینال. ③ تلفات بدون بار: در شرایط بدون بار، تلفات ترانسفورماتور (که تلفات آهن نیز نامیده می‌شود). ④ جریان بدون بار: در شرایط بدون بار، جریان عبوری از سیم‌پیچ سمت اولیه. ⑤ تلفات اتصال کوتاه: تلفات ناشی از جریان نامی در سمت اولیه و اتصال کوتاه ثانویه (عمدتاً ناشی از مقاومت سیم‌پیچ). ⑥ مفهوم انشعاب (tap): به منظور برآوردن نیازهای بهره‌برداری از شبکه برق، در سمت ولتاژ بالای ترانسفورماتور عمومی انشعاب‌هایی وجود دارد و مقادیر ولتاژ این انشعاب‌ها به صورت درصدی از ولتاژ نامی، به اصطلاح ولتاژ انشعاب، بیان می‌شوند. برای مثال، یک ترانسفورماتور 10 کیلوولت ولتاژ بالا دارای انشعاب ±5% است، به این معنی که ترانسفورماتور می‌تواند در سه سطح ولتاژ کار کند: 10.5 کیلوولت (+5%)، 10 کیلوولت (نامی)، 9.5 کیلوولت (-5%). به طور کلی، تعداد انشعابات (نقاط انشعاب) ترانسفورماتور انشعاب تحت بار بیشتر است، مانند 7 انشعاب (±3×2.5%) و 9 انشعاب (±4×2%). از آنجایی که سوئیچینگ همزمان تغییر دهنده انشعاب را نمی‌توان به طور کامل تضمین کرد، ترانسفورماتورهای انشعاب تحت بار عموماً نمی‌توانند به صورت موازی کار کنند. ⑦ بار فعال: باری که انرژی ماشین یا انرژی گرمایی را در سیستم قدرت تولید می‌کند. اما بار صرفاً مقاومتی در بار فقط توان اکتیو مصرف می‌کند، مانند گرمایش الکتریکی، کوره الکتریکی، روشنایی و سایر بارهای الکتریکی، بارهای کاملاً اکتیو هستند. بار موتورهای آسنکرون و موتورهای سنکرون هم توان اکتیو و هم توان راکتیو مصرف می‌کند. در میان آنها، بخشی که انرژی ماشین را با کار تولید می‌کند، بار اکتیو است. بار اکتیو باید توسط توان اکتیو ژنراتور تأمین شود. ⑧ بار توان راکتیو: بخشی از بار الکتریکی که کار نمی‌کند. توان راکتیو فقط در بارهای القایی مصرف می‌شود. مانند: ترانسفورماتورها، موتورها، تهویه مطبوع، یخچال و غیره. بنابراین در حالی که ژنراتور توان اکتیو تولید می‌کند، باید توان راکتیو نیز تأمین کند. هنگامی که توان راکتیو نتواند شبکه را تأمین کند، ولتاژ سیستم کاهش می‌یابد. برای تأمین نیازهای کاربران، باید یک جبران‌کننده توان راکتیو در پست نصب شود تا تعادل توان راکتیو حفظ شود تا سطح ولتاژ حفظ شود. ⑨ ذخیره تصادفی: یکی از اجزای ظرفیت ذخیره در سیستم برق. از آنجایی که تجهیزات تولید برق ممکن است دچار خرابی‌های موقت یا دائمی شوند که بر منبع تغذیه تأثیر می‌گذارند، سیستم باید به تعداد مشخصی از منابع تغذیه پشتیبان تصادفی مجهز شود تا ایمنی تأسیسات برق تضمین شود. ⑩ جداسازی سیستم: به منظور جلوگیری از از دست دادن گام سیستم و گسترش حادثه، سیستم به طور کامل به چندین سیستم مستقل تقسیم می‌شود که دیگر به صورت سنکرون کار نمی‌کنند. برخی از سیستم‌های محلی ممکن است پس از تخلیه بار، دچار کمبود برق و افت فرکانس و ولتاژ شوند، بنابراین برای جلوگیری از آسیب به پایداری کل سیستم، باید بخشی از بار حذف شود.