امروزه مهندسان طراحی سیستم می‌توانند از میان سیستم‌های بسیاری برای کاربردهای خاص انتخاب انجام دهند. این بحث سیستم‌های تابلو برق 20 کیلوولت و اصلاحات عملیِ آن‌ها را پوشش می‌دهد. اما ابتدا تجهیزات اولیه/ثانویه و کنترل/حفاظت یک تابلو برق فلزی ولتاژ متوسط را بحث می‌کنیم.

1. طراحی پایه
   1. بخش‌های تابلوبرق فلزی
   2. تجهیزات اولیه‌ی تابلوبرق MV
   3. تجهیزات کنترل و حفاظت
2. پیکربندی‌های سیستم ولتاژ متوسط
   1. پیکربندی تک باس
   2. تک باس با دو منبع از شرکت توزیع
   3. چندین منبع با کلید کوپلر
   4. نتیجه‌گیری
   5. طراحی پایه

تجهیزات تابلوبرق فلزی ولتاژ متوسط مطابق با C37.20.2 دارای یک طراحی بخش بخش شده‌است که در آن هادی‌های اولیه کاملاً برای ولتاژ حداکثر مجاز کل سیستم عایق‌بندی شده، و تمام اجزای اصلی مدار با موانع فلزیِ زمین‌شده از هم ایزوله هستند.

این نوع ساختار باعث‌می‌شود احتمال ایجاد خطاهای آرک در داخل تجهیزات و تکثیر خطا بین بخش‌های حاوی مدارات اصلی به حداقل برسد. تجهیزات تابلو برق فلزیِ C37.20.2 طوری طراحی‌شده که در برابر اثرات جریان اتصال کوتاه در خطای ناگهانی که بلافاصله جریان از ترمینال‌های بار تابلوبرق جاری می‌شود مقاومت داشته باشد.

ظرفیت خطای ناگهانی با تست تحمل جریان اتصال کوتاه لحظه‌ای و اتصال کوتاه بر روی کل تابلوبرق، و همچنین تست خطا(بستن و لَچ)بر روی سوئیچ‌ابزار طبق شکل 1 مشخص می‌شود.

بیایید ببینیم قسمت‌های اصلیِ تابلوی ولتاژ متوسط چیست. توجه داشته‌باشید که این مثال شامل مدارشکن کشویی خلاء به عنوان عنصر سوئیچ اصلی‌است،و تجهیزات و تولیدکنندگان بسیاری وجود دارد که با مدارشکن SF6، همان سوئیچ را تولیدمی‌کنند.

نصب و راه اندازی و جانمایی تابلو برق فشار ضعیف

هر نوع سوئیچ‌ابزار ولتاژ متوسط دارای تجهیزات سیگنال‌دهی، حفاظت و کنترل است. تمام این‌ها قابل مشاهده و با خوانش آسان هستند و با تقسیم به سه بخش کارمی‌کنند: بخش ولتاژ پایین، بخش مدار شکن، و بخش مربوط به نشانگر بصری جایگاه مدارشکن. بیایید ببینیم این‌ها چطور کارمی‌کنند.

سیستم ولتاژ متوسط معمولاً در نیروگاه، پست های برق، کارخانه‌های صنعتی و معدنی، و همچنین ساختمان‌های بلند برای دریافت و توزیع برق استفاده‌می‌شود، که دارای کارکردهای کنترل، حفاظت و شناسایی مدارات الکتریکی‌است.

با طراحی ماژولار، اطاقک جلویی سوئیچ‌ابزار از بخش ولتاژ پایین، بخش مدارشکن، و بخش نگهداری تشکیل شده‌است،و اطاقک عقبی نیز شامل بخش باس بار و بخش کابل‌است. اسمبلی آن‌ها را می‌توان به صورت جداگانه انجام داد که تولید و نگهداری انبوه آن‌ها را آسان‌تر می‌کند.

پیکربندی‌های سیستم ولتاژ متوسط نشان داده‌شده بر اساس استفاده‌از سوئیچ کشویی فلزی است که در بالا شرح داده‌شد.توجه داشته باشید که پیوستگی سرویس مورد نیاز برای سیستم‌های الکتریکی، استفاده‌از سیستم‌های تک منبعی را غیرممکن می‌کند، زیرا قطعی سیستم می‌تواند باعث قطعی کامل سوئیچ ابزار باشد که به هیچ وجه قابل قبول نیست.برای همین است که چند پیکربندیِ طراحیِ MV پایه دیگر معرفی می‌کنیم.

منابع (شرکت توزیع و یا یک یا چند ژنراتور) به یک باس متصل می‌شوند. تمام فیدرها به همان باس متصل هستند. این پیکربندی ساده‌ترین سیستم‌است.با این همه، قطعی شبکه باعث قطعی کامل‌می‌شود.معمولاً ژنراتور ظرفیت کافی برای تغذیه‌ی کل بار را ندارد. یک سیستم رله‌ی مناسب مجهز به مدیریت بار، کنترل ولتاژ/فرکانس خودکار برای حفظ عملیات جزئی سیستم مورد نیاز‌است. هرنوع بخش اضافی مدارشکن به باس نیازمند خاموشی باس می‌شود، زیرا کوپلر وجود ندارد.

مانند حالت تک باس، فقط در اینجا دو منبع توزیع وجود دارد. این سیستم به صورت عادی با مدارشکن عادی برای یک منبع با کلید باز کار می‌کند.

به هنگام از دست رفتن سرویس عادی، انتقال به مدارشکن نرمال باز (NO) آماده به کار می‌تواند خودکار یا دستی باشد. انتقال خودکار برای بازگردانی سرویس سریع ترجیح داده می‌شود، به ویژه در ایستگاه‌های بی‌مراقبت.

انتقال مجدد به حالت عادی می‌تواند طبق تأیید شرکت توزیع انجام‌شود و انتقال (5-10 سیکل) به صورت لحظه‌ای هر دو منبع را موازی می‌کند.

هشدار!

وقتی دو منبع موازی هستند، جریان خطای موجود در سمت بار دستگاه اصلی مجموع جریان‌های خطای موجود از هر منبع به علاوه خطای موتور‌است.

توصیه می‌شود مقادیر مجاز اتصال کوتاه باس، مدارشکن‌های فیدر، و تمام تجهیزات سمت بار بر اساس مقدار جریان خطای موجود افزایش یافته انتخاب شوند.

اگر شرکت توزیع انتقال باز را ترجیح دهد، قطع موتورها از باس باید با استفاده از یک تأخیر زمانیِ مناسب به هنگام بسته شدن مجدد مورد اطمینان باشد،و همچنین ولتاژ و فاز باس با توجه به ولتاژ منبع ورودی تحت نظارت باشد. این طرح باس مانع استفاده‌از مولد مشترک نیست، بلکه نیازمند استفاده از همگام‌سازی (سنکرون سازی) خودکار پیشرفته و بررسی همگامیت کنترل‌ها، در کنار تخلیه‌ی بار، و کنترل‌های ولتاژ و فرکانس خودکار مذکور‌است.

این پیکربندی مشابه پیکربندی شکل‌15 بالا‌است (یک باس با دو منبع). تفاوت عمده آن در این‌است که هر دو منبع حاوی بار بوده و یک کلید کوپلر نرمال باز دارد.

قطعی سیستم بار به هنگام قطعی سیستم توزیع به نصف سیستم محدود شده‌است. دوباره، بسته شدن کوپلر می‌تواند دستی یا خودکار باشد.

مطالب گفته‌شده برای انتقال مجدد پیکربندی شکل‌15 برای این طرح نیز قابل اعمال است.

اگر سیستم توزیع منتخب اولیه یا حلقه‌شده برای بارها استفاده‌شود، باس‌ها را می‌توان بدون خاموشی و با بستن گره بازکن و انتقال مجدد بارها به باس دیگر توسعه داد.

این پیکربندی نسبت به پیکربندی شکل 15 گران‌تر‌است (یک باس با دو منبع). این سیستم تنها به دو باس محدود نیست. یکی دیگر از مزایا این‌است که این طراحی ممکن‌است شامل موازی‌سازیِ لحظه‌ای باس‌ها به هنگام انتقال مجدد پس از بازگردانی خط برای جلوگیری از یک قطعی دیگر باشد.

هشدار مربوط به شکل‌های 15، 16 و 17 را ببینید.

در شکل‌4، بسته شدن کوپلر پس از باز شدن مدارشکن اصلی می‌تواند دستی یا خودکار باشد. با این همه، چون باس را می‌توان با دو گره بازکن تغذیه کرد، طرح کنترلی باید طوری طراحی شود که این انتخاب انجام شود.

کوپلر سوم به باس‌ها اجازه می‌دهد از هر منبعی تغذیه شوند.

اگر برنامه موازی‌سازیِ پیوسته‌ی منابع باشد، باید حفاظت در برابر جریان معکوس، توان معکوس و سایر حفاظت‌های رله‌ی مناسب اضافه شود. وقتی هر دو منبع برای لحظه‌ای از زمان موازی می‌شوند، جریان خطای موجود در سمت بار دستگاه اصلی برابر‌است با مجموع جریان‌های خطای موجود از هر منبع به علاوه جریان خطای موتور.

باید مهاربندهای باس، مدارشکن‌های فیدر، و تمام تجهیزات سمت بار دارای مقدار مجاز جریان خطای افزایش یافته باشند.

 پیوستگی سرویس مورد نیاز از سیستم‌های الکتریکی، استفاده از سیستم‌های تک منبعی را غیرممکن می‌سازد.

در طراحی سیستم ولتاژ متوسط مدرن، مهندس باید:

1. سیستم را هرچه می‌تواند ساده‌تر طراحی‌کند.
2. قطعی را هرچه می‌تواند به کوچک‌ترین بخش سیستم محدودکند.
3. روشی برای توسعه‌ی سیستم بدون خاموشیِ قابل توجه ارائه‌کند.
4. یک سیستم رله‌ی محافظ طراحی کند، بطوریکه بخش خطادار از سرویس قطع شده، و آسیب به آن مطابق با حالت منتخب به حداقل‌برسد.
5. تمام تجهیزات را با مقادیر مجاز منتشر شده و استانداردهای ملی مربوط به تجهیزات و نصب آن‌ها را مشخص و اعمال‌کند.