Yêu cầu thiết kế cấu trúc và hiệu suất điện của thiết bị chuyển mạch kiểu ngăn kéo

Yêu cầu thiết kế cấu trúc và hiệu suất điện của thiết bị chuyển mạch kiểu ngăn kéo

Thiết kế cấu trúc tổng thể của thiết bị chuyển mạch điện áp thấp liên quan đến bốn khía cạnh của yêu cầu hiệu suất điện:

1. Phối hợp cách điện

2. Hiệu suất ổn định nhiệt động lực học

3. Cải thiện khả năng bảo vệ chống lại các hồ quang lỗi

4. Tăng nhiệt độ

① Tăng cường hiệu suất cách điện của thiết bị giúp cải thiện khả năng chịu đựng quá điện áp tổng thể.

Phối hợp cách điện của thiết bị chuyển mạch kiểu ngăn kéo được xác định bởi các yếu tố như điều kiện môi trường hoạt động, vị trí lắp đặt trong hệ thống cung cấp điện (phân loại quá điện áp) và hiệu suất của các vật liệu cách điện, điều này quy định khoảng cách điện tối thiểu và khoảng cách creepage. Phân loại các vật liệu cách điện được chia thành bốn loại dựa trên phạm vi giá trị của chỉ số theo dõi so sánh (CTI) của vật liệu: Loại I 600≤CTI; II 400≤CTI<600; III 175≤CTI<400E; IV 100≤CTI<175E. Có nhiều thành phần cách điện trong tủ ngăn kéo điện áp thấp, chẳng hạn như cách điện, kẹp thanh cái và bảng chức năng làm từ nhựa polycarbonate kỹ thuật, cũng như các đầu nối thứ cấp, tất cả đều ảnh hưởng đến hiệu suất cách điện tổng thể của tủ. Thống kê cho thấy khoảng 50% tai nạn trong các sản phẩm điện ở Trung Quốc là do hệ thống cách điện. Tất nhiên, nếu các thành phần cách điện được chọn phù hợp và đáp ứng yêu cầu chất lượng trong quá trình hoạt động bình thường của hệ thống, hiệu suất điện của chúng vẫn có thể hoàn toàn đáp ứng yêu cầu, vì mức điện áp không cao. Nếu dưới mức ô nhiễm 4, việc chọn vật liệu cách điện nên là một yếu tố quan trọng, chẳng hạn như sử dụng cách điện cho thanh cái chính bên trong tủ vượt quá hiệu suất tiêu chuẩn về khoảng cách creepage và khoảng cách điện, và sử dụng các thành phần cách điện có giá trị CTI cao.

② Hiệu suất ổn định nhiệt động lực học của tủ luôn là một yếu tố chính được khách hàng xem xét. Đặc biệt trong điều kiện dòng điện cao, yêu cầu về độ bền cấu trúc của tủ rất cao. Trong trường hợp xảy ra ngắn mạch, tủ nên có khả năng chịu đựng dòng ngắn mạch. Là một nhà thiết kế tủ điện áp thấp, yếu tố đầu tiên cần xem xét là phương pháp cố định và vị trí của thanh cái chính nằm ngang. Ví dụ, trong một nhà máy điện lớn với một đơn vị 300MW, dòng điện vào của thiết bị điện áp thấp thường lớn hơn 4000A, và theo yêu cầu quy trình, thanh cái chính là 3X3 (100x10). Tuy nhiên, trong thực tế, đây không phải là cách chọn lựa. Thông thường, một sắp xếp đơn pha được xem xét với hai lớp, mỗi lớp có hai thanh cái 80x10, và các kẹp thanh cái cách điện đặc biệt được sử dụng để cố định. Thiết kế cấu trúc này phân tán tác động của dòng ngắn mạch lên tủ, làm tăng khả năng tổng thể của tủ trong việc chịu đựng dòng ngắn mạch. Tăng cường áp lực tiếp xúc tại các điểm kết nối bu lông và đảm bảo mô men và góc của các kết nối bu lông cũng có thể chống lại tác động của dòng ngắn mạch.

③ Để cải thiện khả năng bảo vệ hồ quang lỗi của thiết bị, các vách ngăn kim loại thường được sử dụng để cách ly và ngăn chặn các biện pháp trong cấu trúc, cách ly các dây dẫn sống, thêm các kênh giảm áp và thiết bị phát hiện hồ quang.

Có nhiều yếu tố góp phần vào sự hình thành của các hồ quang lỗi, điều này sẽ không được thảo luận ở đây. IEC 4397-1 quy định các mục tiêu của việc bảo vệ hồ quang, cuối cùng yêu cầu: ① ngăn chặn việc tiếp cận các bộ phận nguy hiểm của các đơn vị chức năng liền kề; ② ngăn chặn các vật thể rắn từ việc vào các đơn vị liền kề từ một đơn vị của thiết bị hoàn chỉnh; ③ cung cấp mức độ bảo vệ cá nhân cao nhất có thể. Để đạt được điều này, các phòng chức năng của tủ được phân tách nghiêm ngặt, chủ yếu được chia thành các phòng đơn vị chức năng, phòng thanh cái (phòng thanh cái nằm ngang và dọc), và phòng cáp, điều này không chỉ ngăn chặn sự lan rộng của tai nạn mà còn tạo điều kiện cho việc bảo trì sống. Đây là một khía cạnh độc đáo của thiết kế cấu trúc của tủ ngăn kéo điện áp thấp, nhằm hạn chế sự hình thành của các hồ quang, cũng như cường độ và thời gian của chúng.

Để ngăn chặn các hồ quang lỗi phát sinh trong thiết bị chuyển mạch gây hại cho nhân viên gần đó, các thiết bị giảm áp được thêm vào phần trên của tủ. Khi một hồ quang lỗi bùng phát, áp lực phát sinh buộc thiết bị giảm áp mở ra, hướng các khí nóng về phía trên của tủ, từ đó đảm bảo an toàn cho nhân viên. Chức năng bảo vệ hồ quang thụ động này là một biện pháp được thực hiện sau khi xảy ra hồ quang, chủ yếu để bảo vệ an toàn cá nhân, nhưng nó là một phần thiết yếu trong thiết kế cấu trúc của tủ. Cũng đáng đề cập rằng việc phát triển thiết bị chuyển mạch hoàn chỉnh điện áp thấp với khả năng bảo vệ hồ quang lỗi và xác minh nó thông qua IEC-1641 "Hướng dẫn thử nghiệm hồ quang lỗi của thiết bị chuyển mạch và điều khiển điện áp thấp kín" là đặc biệt quan trọng.

④ Sự tăng nhiệt độ của thiết bị chuyển mạch kiểu ngăn kéo cũng là một chỉ số quan trọng để đánh giá thiết kế cấu trúc của tủ. Sự tăng nhiệt độ bên trong tủ liên quan đến các tham số như kích thước của vỏ, hình thức lắp đặt của vỏ, có hay không có các khe thông gió và kích thước của chúng, số lượng các vách ngăn nằm ngang bên trong, tổn thất hiệu quả của các thành phần, và số lượng các đơn vị ngăn kéo. Là một nhà sản xuất, khi thiết kế sản phẩm được hoàn thiện, không thể thay đổi các tham số khác nhau trên bản vẽ. Trong quá trình thiết kế thực tế, một số khách hàng hoặc viện thiết kế, để tiết kiệm không gian và số lượng thiết bị, đã trang bị quá mức số lượng ngăn kéo. Mặc dù việc lắp đặt có thể hoàn thành, nhưng sự tăng nhiệt độ của tủ thường bị bỏ qua, đặc biệt là vào mùa hè. Nếu phòng phân phối thông gió kém, sự tăng nhiệt độ bên trong tủ có thể trở nên quá cao trong quá trình sử dụng, dẫn đến hư hỏng thiết bị và sự cố cách điện, gây ra tai nạn ngắn mạch. Điều này nên thu hút sự chú ý của các nhà thiết kế của chúng ta, và cần thiết phải nêu vấn đề này với bên kia.

Thiết kế của các khe thông gió trên và dưới không chỉ cần đáp ứng yêu cầu về sự tăng nhiệt độ mà còn xem xét xem mức độ bảo vệ có đủ hay không. Đối với các tủ IP54, yếu tố giảm tải nên được xem xét đầy đủ; nếu không, dễ dàng gây ra sự tăng nhiệt độ quá mức. Ngoài ra, các công ty nên thường xuyên tiến hành thử nghiệm tăng nhiệt độ để thu thập đủ dữ liệu và thực hiện các cải tiến và điều chỉnh cần thiết cho cấu trúc bên trong của tủ.