معرفی تابلو برق فشار متوسط (MV) + نحوه طراحی و اجزا

تابلو برق فشار متوسط چیست؟

به‌مانند تابلو برق‌های دیگر تابلو برق فشار متوسط در محدوده ولتاژی خاصی می‌تواند کاربرد داشته باشد. تابلو برق فشار متوسط به‌منظور قطع و وصل مدار و همچنین تأمین جریان در بازه تعیین‌شده ولتاژ می‌تواند کاربرد مناسب داشته باشد. تابلو برق فشار متوسط در انواع مختلف امروزه طراحی و تولید می‌شود. نگهداری از تجهیزات الکترونیکی این مهم را می‌طلبد که از قطعات کاربردی استفاده کنیم.

به همین منظور تابلو برق فشار متوسط به‌عنوان یک محفظه فلزی به اشکال گوناگون در اختیار شما قرار می‌گیرد. اسکلت و چارچوب نگهدارندِ تابلو برق فشار متوسط به‌گونه‌ای است که به بهترین نحو علاوه بر حفاظت از تجهیزات، قابلیت دسترسی اپراتور به تمام قطعات و تجهیزات را خواهد داد.

طراحی تابلو برق فشار متوسط

طراحی تابلو برق فشار متوسط به‌گونه‌ای است که به مهندسین این امکان را می‌دهد تا به ساده‌ترین شکل می‌توانند به تجهیزات درونی آن دسترسی داشته باشند. امروزه با استفاده از گاز SF6 در درون محفظه این تابلو ایمنی مناسبی در ساخت آن رعایت می‌کنند. استفاده از شیوه ساخت منحصربه‌فرد به مهندسین کمک می‌کند تا با طراحی بهتر تابلو برق بتوانند بازدهی بیشتری دریافت کنند.

در ساخت تابلو برق فشار متوسط از متریال مختلفی استفاده می‌شود. بااین‌حال گونه فلزی این تابلو برق به‌عنوان پرکاربردترین نوع، امروزه به‌صورت ویژه طراحی می‌شود. تمام تجهیزات با قرار گرفتن در محفظه‌های فلزی به بهترین شکل موردحفاظت قرار می‌گیرند. علاوه بر این در طراحی تابلو برق فشار متوسط تمام تجهیزات با توجه به بازه‌ای خاصی از ولتاژ قابلیت استفاده دارند.

آشنایی با تابلو برق فشار متوسط

تابلو برق فشار متوسط به‌نوعی از تابلوها اطلاق می‌شود که در آن مجموعه‌ای از قطع و وصل‌کننده‌های جریان فیوزها و کلیدها نصب می‌شود. در بسیاری از سازمان‌ها و مکان‌هایی که نیاز به تجهیزات الکترونیک دارند استفاده از تابلو برق فشار متوسط می‌تواند کاربردی باشد. هدف از طراحی و ساخت این تابلو برق توزیع جریان برق به بهترین نحو و محافظت از مدارها عنوان می‌شود.

سطح ولتاژ مورداستفاده در تابلو برق فشار متوسط بین هزار ولت تا ۳۶ هزار ولت قرار دارد. در ساخت این تابلو برق استفاده از تجهیزات مناسب موجب می‌شود که با دریافت گواهی کیفیت به بهترین نحو بتواند از سیستم برق‌رسانی محافظت کرد.

به‌منظور پیشگیری از خطرات احتمالی در تابلو فشار متوسط استفاده از عایق‌های گازی ضروری خواهد بود. مهم‌ترین نوع گاز مورداستفاده در تابلو برق فشار متوسط گاز هگزا فلوئورید گوگرد است. با اشباع کردن محفظه درون تابلو برق به‌خوبی از تجهیزات و ساختار موجود محافظت می‌شود.

تابلو برق‌هایی که از این نوع گاز و سایر گازهای عایق در طراحی آن‌ها استفاده می‌شود با سهولت در نصب همراه خواهند بود. این کار بدون هیچ‌گونه خطری، طراحی بازه کاری را در سریع‌ترین زمان انجام خواهد داد. اگر در تابلو برق فشار متوسط از هوا به‌عنوان عایق استفاده شود برای قطع مدار قادر به کم کردن فاصله بین اجزا نخواهیم بود. با این کار علاوه بر اشغال فضای درونی اتاق بدون بهره، موجب ایجاد مشکلاتی در آینده خواهیم شد.

تفاوت تابلو برق فشار متوسط و تابلو برق فشار ضعیف

به لحاظ ساختاری شباهت‌هایی بین تابلو برق فشار متوسط و تابلو برق فشار ضعیف وجود دارد. باوجود تمام این شباهت‌ها این دو تابلو برق دارای تفاوت‌هایی نیز هستند. از مهم‌ترین ویژگی‌های این دو تابلو برق می‌توان به توزیع انرژی الکتریکی اشاره کرد. در هر دو تابلو در بازه‌های ولتاژ گوناگون می‌توان از تابلو استفاده کرد.

تفاوت تابلو برق فشار متوسط و تابلو برق فشار ضعیف در قابلیت عملکرد این دو تابلو است. استفاده از تابلو برق فشار متوسط به‌جای تابلو برق فشار ضعیف می‌تواند با پاسخ مناسب همراه باشد. بااین‌حال تابلو برق فشار ضعیف قابلیت بازدهی مناسب و عملکرد برای استفاده در بازه ولتاژ تابلو برق فشار متوسط را نخواهد داشت.

اعضای اصلی تابلو برق فشار متوسط

به‌مانند تابلو برق فشار ضعیف و تابلو برق فشارقوی این تابلو برق از اجزای مختلفی تشکیل‌شده است. هرکدام از اجزا و قطعات نصب‌شده به‌منظور بهبود عملکرد تابلو برق مشغول به فعالیت هستند. ما در اینجا با معرفی انواع قطعات به‌کار رفته در این تابلو برق به شما کمک می‌کنیم تا آشنایی کاملی با این تابلو برق به دست آورید.

کابل‌های ورودی

کابل‌های مورداستفاده در این تابلو برق قابلیت استفاده در ولتاژهای سطح مختلف رادارند. از این کابل‌ها می‌توان در ولتاژهای سطح ضعیف، متوسط و بالا بهره برد. برخلاف گذشته که از کاغذ آغشته به روغن برای عایق سازی کابل‌ها استفاده می‌کردند امروز بهره‌مندی از لاستیک اتیلن پروپیلن و اتیلن متقاطع بهترین عایق محسوب می‌شود.

لاستیک اتیلن پروپیلن در این نوع کابل‌ها به‌صورت کاملاً مقاوم و انعطاف‌پذیر بوده و برای ولتاژ بالا کاربرد مناسب دارد. اگر به دنبال گزینه مناسب‌تر و قابل‌اطمینان‌تر هستید استفاده از شینه یا بأس‌بار به شما توصیه می‌شود. البته استفاده از این تجهیزات می‌تواند هزینه‌های بیشتری برای شما در پی داشته باشد.

کلید تیغه‌ای

گاهی اوقات به‌منظور تعمیرات و نگهداری از تابلو برق نیاز به جدا کردن قسمت‌های خاصی از تابلو خواهیم داشت. استفاده از کلیدهای تیغه‌ای در تابلو برق فشار متوسط می‌تواند به‌منظور جدا کردن این قسمت‌ها و ایزولاسیون کاربردی باشد. برای کنترل از راه دور به‌وسیله موتور با هوای فشرده و در شرایط بدون بار به‌صورت دستی می‌توان از کلید تیغه‌ای استفاده کرد.

کلید قطع بار

یکی از کلیدی‌ترین تجهیزات در تابلو برق فشار متوسط کلید قطع بار است. اهمیت نصب این کلید به این دلیل است که هنگامی‌که تابلو در زیر بار قرار دارد و در مواقع اضطراری می‌توان به بهترین نحو از کلید قطع بار استفاده کرد. این کلید با قطع مدار در این شرایط کمک می‌کند تا آر آسیب رسیدن به تجهیزات جلوگیری کنیم.

1. کلید قطع بار به دو شکل طراحی و تولید می‌شود:
   نوع اول که به‌صورت یک فنر فشرده در دسترس قرار دارد و به‌منظور حرکت کنتاکتور و در جهت آن مورداستفاده قرار می‌گیرد. برای باز و بسته کردن مدار می‌توان از این کلید استفاده کرد.
2. نوع دوم که از دو فنر مجزا تشکیل‌شده است. یکی از فنرها برای بستن و دیگری برای باز کردن قابلیت استفاده دارد. طراحی کلید قطع بار به دو صورت تیغه‌ای و کشویی انجام می‌گیرد. هرکدام از آن‌ها با فیوز یا بدون فیوز می‌توانند برای قطع بار مورداستفاده قرار گیرند.

کلید زمین

برای انجام اموری مانند تعمیر و نگهداری استفاده از سوئیچ یا کلید در تابلو برق و ضروری خواهد بود. به‌منظور جدا کردن فولدرها و ایزولاسیون در تابلو برق فشار متوسط از کلید زمین استفاده می‌شود. در طراحی این کلید باید دقت فراوان به خرج داده شود.
نوع طراحی کلید باید به‌گونه‌ای باشد که هنگامی‌که مدار در حال وصل شدن است با جلوگیری از اتصال کوتاه از آسیب‌های پیش رو بتواند پیشگیری کند. این کلیدها به دو صورت بری کر اینترلاک و مکانیکی با قطع کننده مدار در دسترس قرار دارند.

مدار شکن یا بری کر

در مواقع بحرانی نیاز به یک کلید برای قطع و وصل مدار خواهیم داشت. بری کر به‌عنوان یک کلید مکانیکی به هنگام اتصال کوتاه و تحت بار می‌تواند مدار را قطع کند. انواع بریکرها با مکانیزم مختلف و عملکردی متفاوت در دسترس قرار دارند. نوع عایق استفاده‌شده در ساخت مدار شکن نیز باهم تفاوت دارد. امروزه بریکرها در انواع روغنی، روغن انفجاری، بری کر با خلأ و بری کر با گاز SF6 در بازار وجود دارند.

فیوزهای ولتاژ متوسط

در برابر اتصال کوتاه وجود فیوزها می‌تواند در تابلو برق به‌عنوان محافظ عملکرد مناسبی داشته باشد. فیوزها به دودسته محدودکننده جریان و expultion تقسیم‌بندی می‌شوند. به نسبت فیوزهای معمولی این فیوزها ویژگی‌ها و کاربرد متفاوتی دارند. برخی از این تفاوت‌ها می‌توانند ظرفیت شکستن بالا، عملکرد سریع، عمر طولانی، ولتاژ کلید زمین پایین و تحمل جریان بالا باشند. اگر قصد استفاده از این فیوزها در تابلو برق رادارید باید در ولتاژ اسمی مناسب از آن استفاده کنید.

رله حفاظتی

تجهیزات تابلو برق فشار متوسط به گونه ای طراحی می شوند که هنگامی که بخشی از مدار دچار مشکل می‌ شود باید سریعاً از مدار خارج شود. رله محافظتی به همین منظور با بروز نخستین خطا بخش معیوب را از مدار خارج خواهد کرد. برای محافظت از تجهیزاتی مانند خازن ها، ژنراتورها، موتورها، فیدرها و ترانسفورماتورها از رله حفاظتی استفاده می شود.

علاوه بر بخش ها و قطعاتی که نام بردیم تابلو برق فشار متوسط از بخش ‌های دیگری نیز تشکیل شده است. متناسب با مکان مورد استفاده نوع تجهیزات می ‌توانند با تغییراتی همراه شوند. با این وجود اکثر این قطعات در تمام تابلو برق ها نیاز کاربردی به نصب آن ها خواهد بود.

انواع تابلو برق فشار متوسط

بسته به ساختار درونی تابلو برق فشار متوسط و همچنین کاربرد آن می توان گزینه های زیر را به عنوان دسته بندی معرفی کرد. هر کدام از این تابلو برق ها بسته به نیاز شما و مکان مورد استفاده طراحی می شوند.

1. تابلو برق عایق گاز GIS
2. تابلو برق فشار متوسط Metal Clad
3. تابلو برق Metal Enclosed
4. تابلو برق پد شده Pad_Mounted Switchgeras

انواع عایق بندی تابلو برق فشار متوسط

به محیط داخل محفظه تابلو برق محیط عایق گفته می شود. برای تجهیزات درونی تابلو برق از عایق های بخصوصی استفاده می شود. هر کدام از عایق ها مزایای خاص خود را دارند. به طور مثال عایق مایع با مزیت خنک کننده می تواند به خوبی در دمای بالا از تجهیزات محافظت کند.

استفاده از عایق هوا در تابلو برق به عنوان کم هزینه ترین و رایج ترین عایق همواره کاربردی به نظر می رسد. با این حال عایق هوا دارای کمترین مقاومت دی الکتریک بوده و در برابر اثرات قوس الکتریکی به جهت مقاومت نیاز به تجهیزات بزرگ تر و پیچیده تر دارد.

عایق گاز نیز با فناوری مناسبی که در ساخت آن وجود دارد در مقایسه با هوا مقاومت دی ‌الکتریک بیشتری خواهد داشت. نوع دیگری از عایق به عنوان عایق روغن معدنی بر پایه نفت طراحی می‌ شود. این عایق با ویژگی های مناسبی که دارد به عنوان یک عایق الکتریکی قابل اعتماد مورد استفاده قرار می گیرد.

عایق سیال E200 یک عایق مایع با ویسکوزیته کم، خاصیت دی الکتریک، بر پایه پلی استر، زیست محیط پذیر، غیر قابل تجزیه و حرارت و فیزیک بسیار عالی مورد استفاده قرار می گیرد. بهره ‌مندی از ویسکوزیته پایین این امکان را می دهد که تابلو برق فشار متوسط بتواند در دمای منفی ۳۰ درجه سانتیگراد قابلیت استفاده داشته باشد. علاوه بر این برای نقطه اشتغال این عایق میزان ۳۰۰ درجه سانتیگراد در نظر گرفته شده است. شرایط موجود خطر آتش سوزی را به بهترین نحو از تابلو برق دور خواهد کرد.

اصول و مراحل حیاتی در طراحی تابلو برق فشار متوسط

طراحی تابلو های فشار متوسط (MV) به دلیل سطح بالای ولتاژ، حساسیت بسیار زیادی دارد. کوچک ترین اشتباه در طراحی می‌تواند به حوادث جبران ناپذیری منجر شود. با این وجود، برای درک بهتر، فرآیند پیچیده طراحی این تابلو ها را می‌توانیم در چهار مرحله ساده و اساسی خلاصه کنیم:

۱. محاسبه دقیق بار و جریان نامی

قدم اول در طراحی، شناخت میزان برق مصرفی پروژه می‌باشد. طراحان باید محاسبه کنند که تجهیزات تابلو باید چه مقدار جریان را به صورت مداوم از خود عبور دهند.

۲. انتخاب تجهیزات کلیدی و حفاظتی

پس از انجام محاسبات ریاضی، مهندسان قطعات اصلی تابلو را انتخاب می‌کنند. این قطعات شامل دژنکتور ها (برای قطع ایمن جریان برق حتی در زمان اتصالی)، دیسکانکتورها (برای ایجاد فاصله هوایی و قطع فیزیکی مدار) و ترانسفورماتور های اندازه گیری (CT و PT) می‌باشند. انتخاب صحیح ظرفیت این کلید ها، طول عمر تابلو را تضمین می‌کند.

۳. طراحی شینه ها و رعایت فواصل ایمن (Clearance)

در شبکه های فشار متوسط، جریان برق قدرت پرش از هوا و ایجاد جرقه های خطرناک (Arc) را دارد. به همین دلیل، طراحان علاوه بر انتخاب سایز مناسب برای شینه های مسی، باید فاصله هوایی استانداردی را بین فاز ها با یک دیگر و هم چنین بین فاز ها با بدنه فلزی تابلو در نظر بگیرند تا از بروز انفجار جلوگیری شود.

۴. طراحی سیستم های قفل کننده (اینترلاک)

حفظ جان اپراتور ها مهم ترین اصل در ساخت تابلو برق می‌باشد. در مرحله آخر، طراحان مکانیزم های حفاظتی مکانیکی و الکتریکی به نام «اینترلاک» را به نقشه اضافه می‌کنند. کار اینترلاک ها جلوگیری از خطای انسانی می‌باشد؛ برای مثال، این سیستم ها هرگز اجازه نمی‌دهند که در زمان روشن بودن کلید اصلی، درب محفظه تابلو باز شود.

سخن پایانی

همانگونه که بیان کردیم حوزه الکترونیک و تجهیزات موجود در آن پیچیدگی فراوانی دارند. ما در مطالبی به طور کلی برای شما تعمیر و نگهداری تابلو برق، تجهیزات و قطعات تابلو برق و استانداردهای تابلو برق را بیان کرده ایم. تابلو برق ها در گونه های مختلف و با کاربرد متفاوت در دسترس شما قرار می گیرد. بسته به نیاز خود شما باید با نصب تابلو برق ایده آل بازدهی مناسبی دریافت کنید.

سوالات متداول مرتبط با تابلو برق فشار متوسط

محدوده ولتاژ کاری در تابلو های برق فشار متوسط چقدر است؟

بر اساس استاندارد های بین المللی مهندسی برق، شبکه های فشار متوسط (Medium Voltage) محدوده ولتاژی بین 1کیلو ولت تا 52کیلو ولت متناوب (AC) را شامل می‌شوند. در شبکه توزیع برق ایران، رایج ترین ولتاژ های کاری برای این تابلو ها سطوح 11کیلو ولت، 20کیلو ولت و 33کیلو ولت می‌باشند.

تفاوت اصلی دژنکتور (Circuit Breaker) و دیسکانکتور (Disconnector) چیست؟

دژنکتور یک کلید قدرت است که توانایی قطع و وصل مدار را در زمان عبور جریان نامی و حتی جریان های عظیم اتصال کوتاه دارد و جرقه ناشی از قطع را خاموش می‌کند. اما دیسکانکتور فاقد محفظه جرقه گیر است و هرگز نباید زیر بار قطع شود؛ وظیفه اصلی دیسکانکتور ایجاد یک فاصله هوایی ایمن و قابل رویت برای سرویس و نگهداری تابلو می‌باشد.

تفاوت تابلوهای فشار متوسط متال کلد (Metal Clad) و متال انکلوزد (Metal Enclosed) چیست؟

در تابلو های متال کلد، بخش های مختلف تابلو (مانند محفظه باسبار، محفظه کابل، محفظه کلید و محفظه کنترل) توسط صفحات فلزی زمین شده به صورت کامل از یک دیگر جدا شده اند تا در صورت بروز انفجار یا آرک (Arc)، آسیب به سایر بخش ها سرایت نکند. اما در تابلو های متال انکلوزد، تمام تجهیزات در یک محفظه مشترک یا با جداسازی غیر فلزی قرار دارند که ایمنی پایین تری نسبت به متال کلد دارد.

اینترلاک (Interlock) در تابلو های MV چه وظیفه ای دارد؟

اینترلاک ها مکانیزم های حفاظتی (به صورت مکانیکی یا الکتریکی) هستند که از عملکرد اشتباه اپراتور جلوگیری می‌کنند. برای مثال، یک اینترلاک مکانیکی اجازه نمی‌دهد تا زمانی که دژنکتور در حالت وصل (On) قرار دارد، درب تابلو باز شود یا سکسیونر قطع گردد؛ این سیستم برای حفظ جان اپراتور ها حیاتی می‌باشد.

ساخت تابلوهای فشار متوسط بر اساس چه استانداردی انجام می‌شود؟

مرجع اصلی و جهانی برای طراحی، ساخت و انجام تست های کارخانه ای روی تابلو های عایق هوا و عایق گاز فشار متوسط، استاندارد بین المللی IEC 62271 (به ویژه بخش های 200و 100) می‌باشد که رعایت آن در تمامی محصولات پرشین تکنیک الزامی است.