الدليل النهائي لخزائن المفاتيح الكهربائية: الأنواع والوظائف والمكونات

في أنظمة توزيع الطاقة الحديثة، تعد مجموعات المفاتيح الكهربائية ذات الجهد العالي- والمتوسطة-العمود الفقري لسلامة الشبكة والتحكم فيها. تتكون هذه التجميعات من العديد من الخزانات المتخصصة، تم تصميم كل منها للقيام بدور محدد-بدءًا من تلقي الطاقة وحتى حماية الدوائر النهائية.

يوجد أدناه تفصيل كامل للأنواع العشرة الأساسية لخزائن المفاتيح الكهربائية المستخدمة في شبكات توزيع الطاقة اليوم.

1. الخزانة القادمة (خزانة الاستقبال)

تعمل الخزانة الواردة كنقطة دخول أساسية للطاقة الكهربائية التي تدخل المنشأة أو المحطة الفرعية من الشبكة الرئيسية. إنه يغذي الطاقة مباشرة من خط المرافق الوارد إلى نظام التوصيل الداخلي.

·

المكونات الأساسية:قواطع دوائر الفراغ (VCB)، ومحولات التيار (CT)، ومحولات الجهد/الجهد (PT)، ومفاتيح الفصل.

الوظائف الأساسية: 

•  توزيع الطاقة:يوجه طاقة الشبكة الواردة إلى شريط التوصيل الرئيسي.
• حماية الدائرة:يستخدم قاطع دائرة فراغ لمسح الدوائر القصيرة والتعامل مع أخطاء التيار الزائد.
• العزل والسلامة:يشتمل على أداة فصل يدوية لضمان وجود فجوة هوائية فعلية لموظفي الصيانة.
• يراقب:يضم CTs وPTs لتتبع مقاييس التيار والجهد الواردة بدقة.

2. الخزانة الصادرة (خزانة التغذية / التوزيع)

مجلس الوزراء المنتهية ولايته مسؤول عن توزيع الكهرباء من قضيب التوصيل الرئيسي إلى الدوائر الفرعية الفردية أو المحولات أو الآلات الثقيلة.

المكونات الأساسية:قواطع الدائرة، ومحولات التيار (CT)، ومحولات الجهد (PT)، ومفاتيح الفصل.

الوظائف الأساسية:

• موازنة التحميل:ينقل الطاقة بأمان إلى مناطق المنشأة المختلفة.
• حماية الفرع:يوفر حماية محلية من التيار الزائد والحمل الزائد، مما يضمن عدم حدوث خطأ في أحد الفروع مما يؤدي إلى تعطل النظام بأكمله.
• التحكم التشغيلي:يسمح للمشغلين بتوصيل أو فصل أحمال محددة دون مقاطعة المنشأة بأكملها.

3. خزانة قارنة التوصيل للحافلة (خزانة تقسيم الحافلة)

ال خزانة مقرنة الحافلة يتم استخدامه لجسر وتوصيل قسمين متميزين من قضبان التوصيل. وهو مكون بالغ الأهمية في تكوينات شريط التوصيل الفردي-المقطعي أو المزدوج-، مما يوفر مرونة تشغيلية هائلة.

الوظائف الأساسية:

• التكرار والموثوقية:إذا تعطل أحد مصادر الطاقة الواردة، فإن القاطع الرئيسي يتعطل، ويتم إغلاق قارنة التوصيل للحافلة بأمان لتوجيه الطاقة من شريط التوصيل النشط إلى القسم الذي تم إلغاء تنشيطه-، مما يمنع توقف المنشأة عن العمل.
• الاستعادة التلقائية:بمجرد استعادة قسم الطاقة المعيب بأمان، يتم فتح الخزانة تلقائيًا وتعود إلى حالة الاستعداد.

4. خزانة PT (خزانة محول الجهد/الجهد)

يتم تثبيت خزانة PT مباشرة على نظام قضيب التوصيل لمراقبة مستويات جهد قضيب التوصيل بشكل مستمر وتشغيل مرحلات الحماية على مستوى النظام-.

المكونات الأساسية:المحولات المحتملة (PT)، ومفاتيح قطع الاتصال، وصمامات الجهد العالي-، ومانعات التيار المفاجئ.

الوظائف الأساسية:

• قياس الجهد:يخفض الفولتية العالية للنظام إلى مستويات آمنة وقابلة للقياس للعدادات ومرحلات الحماية.
• حماية الجهد الزائد:تتميز بمانعات الصواعق لحماية المعدات الثانوية الحساسة من ضربات الصواعق وتبديل التيارات.

5. خزانة المعزل (خزانة فاصل الاتصال)

الخزانة عازلةتم تصميمه لإنشاء فاصل مادي مرئي في الدائرة، إما بين قسمين من قضبان التوصيل أو بين معدات -استقبال الطاقة وإمدادات الطاقة-.

⚠️ تعشيق السلامة الحرجة:خزانة العازلةلا أستطيعكسر أو جعل الحمل الحالي. سيؤدي تشغيل عربة العازل أثناء إغلاق قاطع الدائرة إلى حدوث قوس كهربائي كارثي. يلزم توفر أقفال ميكانيكية أو كهربائية إلزامية للتأكد من أن قاطع الدائرة مفتوح تمامًا قبل نقل عربة العازل.

6. خزانة المكثف (خزانة تعويض الطاقة التفاعلية)

خزانة المكثفات مخصصة لتعويض الطاقة التفاعلية. من خلال تحسين عامل الطاقة للنظام الكهربائي، فإنه يزيد من كفاءة الشبكة، ويقلل من فقدان الطاقة، ويزيل عقوبات عامل طاقة المرافق.

المكونات الأساسية:بنوك المكثفات المتوازية، ودوائر التحكم في التبديل (الموصلات أو الثايرستور)، والصمامات الواقية.

قواعد السلامة الأولية:

وقت التفريغ:بمجرد فصلها، تحتفظ بنوك المكثفات بطاقة متبقية خطيرة. يجب على المشغلين عدم لمس المكونات الداخلية مطلقًا حتى انقضاء فترة تفريغ كافية.

قيود إعادة الإغلاق:يُمنع منعًا باتًا إعادة الإغلاق السريع (يتطلب عادةً تأخيرًا لمدة دقيقة واحدة على الأقل) لمنع ارتفاع الجهد الزائد المدمر.

ارتداء المعادلة:يجب أن تقوم وحدات التحكم التلقائية بتدوير تسلسل التبديل لمجموعات المكثفات الفردية لضمان التآكل المتساوي عبر الوحدة.

7. خزانة القياس

الخزانة القياسعبارة عن حاوية مخصصة وآمنة للغاية تستخدم حصريًا لقياس تعرفة الطاقة الكهربائية (كيلوواط ساعة بالدولار الأمريكي). وهو يدعم كلاً من تكوينات الجهد العالي-والجهد المنخفض-اعتمادًا على اتفاقية الأداة المساعدة.

المكونات الأساسية:مفاتيح قطع الاتصال، والصمامات،-وأجهزة CT/PT عالية الدقة، وعدادات الطاقة النشطة والمتفاعلة (التقليدية أو الرقمية)، ومرحلات الحماية، وأجهزة مراقبة الحمل.

الوظائف الأساسية:

• قياس الإيرادات:يستخدم تكوين القياس الأساسي (إمدادات الجهد العالي-وقياس جانب الجهد العالي-) للحصول على بيانات دقيقة للغاية عن استهلاك الطاقة قبل فقد المحولات، مما يضمن إعداد فواتير دقيقة للمرافق.
• مكافحة-التلاعب:يجب أن تحتوي خزانات قياس المرافق على أختام مادية مضادة للعبث-. وتقع على عاتق-المسؤولية القانونية للمستخدم النهائي الحفاظ على هذه الأختام وحماية سلامة الخزانة.

8. خزانة نظم المعلومات الجغرافية (مجموعة المفاتيح الكهربائية المعزولة بالغاز)

تعمل خزانة GIS على دمج جميع مكونات ناقل الحركة الأساسي-بما في ذلك قواطع الدائرة، وقواطع الفصل، ومفاتيح التأريض، والأدوات-في خزان معدني واحد محكم الغلق.

وسط العزل:تاريخيًا، تم استخدام سداسي فلوريد الكبريت نظرًا لخصائصه الفريدة في الإطفاء والعزل الكهربائي. يسمح هذا الغاز بضغط المساحة الإجمالية بنسبة تصل إلى 70% مقارنة بمجموعة المفاتيح الكهربائية المعزولة بالهواء (AIS) -.

الامتثال البيئي الحديث:نظرًا لسياسات المناخ العالمية الصارمة التي تستهدف الغازات المفلورة، تنتقل وحدات نظم المعلومات الجغرافية الحديثة بسرعة إلى بدائل سداسي فلوريد الكبريت (مثل الهواء الجاف النظيف، أو النيتروجين، أو مخاليط الغاز البيئي-) لتقديم مقاييس أمان متطابقة مع احتمالية صفر للاحتباس الحراري العالمي.

9. خزانة رفع بسبار (خزانة رفع الحافلة)

نظرًا لأن قضبان التوصيل الأساسية تعمل أفقيًا على طول الجزء العلوي من مجموعة المفاتيح الكهربائية، ينشأ تحدي الاتصال الهيكلي عند قارنة التوصيل للحافلة. يقوم القاطع الداخلي لقارنة التوصيل بالحافلة بتوجيه المسار الكهربائي إلى الأسفل لتحقيق انقطاع آمن للدائرة الكهربائية. نظرًا لأن التيار الآن عند مستوى أرضية الوحدة، فلا يمكن توصيله بسلاسة بقسم التوصيل الأفقي التالي -المثبت في الأعلى.

ال تعمل خزانة رفع Busbar على حل متطلبات المسار هذه. نظرًا لأن أنظمة الجهد المتوسط- والعالية-تتطلب خلوصًا فيزيائيًا صارمًا، فلا يمكن ثني القضبان النحاسية ببساطة إلى أعلى. توفر هذه الخزانة قبوًا رأسيًا مخصصًا ومعزولًا بالكامل يحتوي على-قضبان توصيل نحاسية عمودية شديدة التحمل وعوازل عمودية لإعادة الكهرباء بأمان إلى مستوى السقف.

10. الوحدة الرئيسية الحلقية (RMU)

الوحدة الرئيسية الحلقية (RMU) عبارة عن نظام مفاتيح كهربائي مغلق -مجمع في المصنع، معدني- مصمم لتوزيع الطاقة الثانوية ضمن طوبولوجيا شبكة حلقة (حلقة) مغلقة-.

العملية الأساسية:تسمح وحدة RMU لمحولات التوزيع المحلية بالاتصال بمسار الشبكة الحلقية. إذا حدث خطأ على جانب واحد من حلقة حلقة المرافق الرئيسية، فإن مفاتيح كسر التحميل- تعزل القسم المكسور، بينما يتم توجيه الطاقة بسلاسة من الاتجاه المعاكس.

المزايا الرئيسية:إن التشغيل بدون صيانة-، والمقاومة البيئية الاستثنائية، والمساحة-الصغيرة للغاية تجعل من وحدات RMU الاختيار القياسي للشبكات الحضرية تحت الأرض، ومزارع الرياح والطاقة الشمسية، و-توزيع الطاقة السكنية عالية الكثافة.