تابلو‌برق در هر نقطه کلیدزنی در سیستم برق ضروری‌است. سطوح مختلف ولتاژی و به تبع آن سطوح مختلف خطا بین ایستگاه تولید و مرکز بار وجود‌دارد. بنابر این، بسته به سطح ولتاژی موجود، انواع مختلف تابلو‌برق  (switchgear) نیاز‌است. در کنار شبکه برق، در پروژه‌های صنعتی، ساختمان های مسکونی و تجاری و کارهای صنعتی نیز تابلو‌برق ها مورد نیاز هستند.

تابلو‌برق‌های فشار ضعیف (Low Voltage Switchgear)

نکته: مجموعه switchgear را ازین پس به نام تابلو خواهیم شناخت

معمولا تابلو‌برق تا ولتاژ 1کیلوولت در رده تابلو‌برق‌های فشار ضعیف قرار می‌گیرد. تابلو‌برق فشار ضعیف متشکل‌است از دژنکتورها، کلیدها، ایزوله‌کننده‌های بدون بار، فیوزهای HRC، کلیدهای جریان نشتی زمین، کلیدهای مینیاتوری (MCB) و کلید‌های کامپکت (MCCB) و دیگر تجهیزاتی که برای حفاظت از سیستم فشار ضعیف لازم‌است. بیشترین استفاده از تابلو‌برق فشار ضعیف در پست‌های توزیع فشار ضعیف‌است و این سیستم دارای بخش‌های زیر‌است:

ورودی

ورودی، برق وارد‌شده را به باس ورودی وصل می‌کند. تابلو استفاده‌شده در ورودی باید یک کلید اصلی داشته‌باشد. تجهیزات موجود در تابلو‌برق ورودی باید توانایی تاب آوری جریان‌های غیر معمول در یک دوره مشخص را داشته‌باشد تا تجهیزات پایین دست بتوانند کار‌کنند. با این حال باید توانایی قطع بیشترین خطای جریانی تولید‌شده در سیستم را داشته‌باشد(بیشترین جریان اتصال کوتاه). باید یک اینترلاک برنامه‌ریزی شده با تجهیزات پایین دست داشته‌باشد.

معمولا کلیدهای هوایی بیشتر به عنوان تجهیزات قطع‌کنند مورد‌استفاده قرار‌می‌گیرند. کلیدهوایی فشار ضعیف به دلایل زیر برای این منظور مناسب تر‌است:

1. سادگی
2. عملکرد پر بازده
3. جریان کار نامی تا 6000 آمپر
4. توانایی تحمل جریان خطا تا 63 کیلو آمپر- تا 100 کیلو آمپر نیز وجود‌دارد

اگرچه کلیدهای هوایی زمان قطع طولانی، اندازه بزرگ و قیمت بالا دارند، آن‌ها عموما به دلایل فوق، برای تابلو‌برق‌های فشار ضعیف مناسب‌اند.

بخش ورودی

دیگر بخش پست توزیع فشار ضعیف، بخش ورودی‌است. این بخش برق را از باس اصلی گرفته و به باس تغذیه تحویل می‌دهد. تجهیزاتی که به عنوان بخشی از یک تابلو ورودی نصب می‌شوند باید دارای ویژگی‌های زیر باشند.

1. بدون از دست دادن حفاظت و ایمنی، دارای صرفه اقتصادی باشند.
2. نیاز به اینترلاک کمتری داشته باشد تا بتواند کل سیستم را پوشش دهد.

کلیدهای هوایی (ACB) و فیوزها معمولا به عنوان بخش ورودی به همراه کلید‌های کامپکت (MCCB) استفاده می‌شوند.

تابلو‎های فشار متوسط

تابلوهای از 3 تا 6 کیلوولت در رده تجهیزات فشار متوسط قرار می‌گیرند. این تجهیزات انواع مختلفی دارند. ممکن‌است محصور‌شده در تابلو فلزی در فضای باز یا بسته و یا بدون تابلو باشند.

روش قطع این تجهیزات ممکن‌است روغن ایزوله، گاز SF6 یا خلا باشد. نیاز اصلی شبکه برق، قطع جریان حین خطا و بدون در نظر گرفتن اینکه چه نوع دژنکتوری در سیستم تابلو قرار‌دارد، می‌باشد.

اگرچه ممکن تابلو فشار متوسط قادر به عملیات در دیگر شرایط نیز باشد، باید دارای ویژگی‌های زیر باشد :

• 1- عملیات قطع و وصل در شرایط نرمال
• 2- قطع جریان اتصال کوتاه.
• 3- قطع و وصل جریان خازنی
• 4- قطع و وصل جریان سلفی
• 5- بعضی کاربردهای خاص

همه کارکردهای فوق‎باید در بالاترین سطع امنیت و اطمینان انجام شود.

تابلو‌برق ولتاژ بالا

سیستم برقی که در ولتاژ بالای 36 کیلوولت کار می‌کند به عنوان تابلو‌برق ولتاژ بالا شناخته‌می‌شود. به علت ولتاژ بالا، قوس تولید شده حین کلید زنی نیز خیلی بالا است.

بنابراین، ملاحظات مخصوصی هنگام طراحی تابلو‌برق ولتاژ بالا نیاز است. دژنکتور ولتاژ بالا اصلی ترین المان تابلو‌برق‌های ولتاژ بالا است. بنابر این، این کاید‌ها باید‌ویژگی‌های منحصر به فردی برای عملکرد امن داشته باشند.

بروز خطا و کلید زنی در مدارات ولتاژ بالا خیلی به ندرت اتفاق می افتد. بیشتر اوقات، این دژنکتورها در وضعیت روشن باقی می‌مانند، و ممکن‌است بعد از یک زمان طولانی مجبور به عملکرد شود.

بنابراین دژنکتور باید‌قابل اطمینان باشند. تکنولوژی دژنکتورهای ولتاژ بالا در طول 15 سال گذشته خیلی عوض شده‌است.در تابلو‌برق‌های ولتاژ بالا اغلب دژنکتورهای روغنی، هوایی و گاز SF6 مورد‌استفاده قرار‌می‌گیرند.

چه تجهیزاتی در تابلو برق 20 KV استفاده می شود ؟

1- دژنکتور :

دژنکتور مهمترین قسمت تابلو برق 20 کیلو ولت می باشد . در واقع دژنکتور مانند کلید هوایی یا کامپکت در سطح  400Vمی باشد که توانایی قطع و وصل برق   با وجود جریان الکتریکی در خط 20 kv  را دارا می باشد . در واقع دژنکتور می تواند یک خط 20 kv باردار را به راحتی قطع و وصل کند.

(در زمان قطع و صل خطوط جریان دار ، آرک شدیدی به وجود می آید که دژنکتور توانایی خفه کردن این آرک و قطع و وصل جریان در 20 kv را دارا می باشد.)

2- سکسیونر :

سکسیونر یا ایزولاتور  توانایی قطع و وصل خط 20kv  بار دار را ندارد و فقط به عنوان جداکننده و ایزوله کردن در زمان نگهداری استفاده می شود . در واقع سکسیونر مانند یک کلید ماده عمل کرده که توانایی خاموش کردن آرک در زمان قطع و وصل را ندارد و فقط در حالت بی باری خط می توان آن را قطع و وصل کرد.

3 – ارت سوئیچ یا کلید ارت کننده :

در خطوط و ترانس های 20 kv  به علت ظرفیت فازی مقداری شارژ خازنی در خطوط می باشد برای تخلیه این شارژ و حفاظت افراد در زمان تغییرات و نگهداری حفظ و از تابلوهای 20 kv یک کلید یا سوئیچ ارت کننده در تابلو 20kv در نظر گرفته می شود با استفاده از این کلید خط ارت شده و معمولا این کلید یک اینترلاک در تابلو ایجاد می کنند که تا شخص تابلو را ارت نکند نمی تواند در تابلو 20kv  را باز کند.

 4 -PT یا ترانس ولتاژ :

برای این که بتوانیم ولتاژ را به تجهیزات اندازه گیری و حفاظتی وصل کنیم از PT استفاده می کنیم در واقع PT یک نمونه از ولتاژهای اصلی خط برای ما ایجاد می کند که بسیار کمتر از ولتاژ اصلی خط است برای مثال ولتاژ 20000 ولت را به 110 ولت تبدیل می کند تا بتوان آن را به تجهیزات اندازه گیری متصل کرد و ولتاژ خط را خواند .

5- CT یا ترانس جریان :

مانند PT از CT برای ساخت نمونه جریان قابل اندازه گیری یا حفاظتی باشد . در زمان خرید و یا ساخت تابلو برق 20 KV باید به این نکته دقت کرد .

6- رله حفاظتی :

مانند سطوح LV در سطوح MV  و تابلو برق ولتاژ متوسط نیاز به حفاظت خطوط و تجهیزات در مقابل اتصال کوتاه ، اضافه بار ، ارت فالت و … وجود دارد لذا تمامی تابلو برق های 20KV  دارای یک رله حفاظتی هستند که PT  و CT  آن ها باید از کور حفاظتی متصل شود .

7- بدنه تابلو :

به دلیل بالاتر بودن سطح ولتاژ ، بدنه این تابلو باید استاندارد و شرایط خاص کاری را تحمل کند لذا ساختار و طراحی بدنه تابلو 20 KV بسیار متفاوت تر از تابلوهای برق LV  می باشد .

8- شینه مسی :

مقدار شینه مسی در تابلوهای MV  بسیار کمتر از تابلوهای LV  می باشد اما نوع شینه ها و ساخت شینه ها متفاوت می باشد . چون در سطح ولتاژ بالاتر ، الکترودها تمایل دارند در نقاط تیز و گوشه ها جمع شوند ، شینه های 20 KV گونه های تیز و مربعی نباید داشته باشد .

اصلی ترین هدف طراحی دژنکتور این‌است که همه کلیدها‎باید قادر به قطع جریان اتصال کوتاه در بالاترین سطح ار امنیت باشند. تعداد دفعات قطع و وصل جریان خطا در مدت طول عمر یک کلید کاملا به بستگی به مکان و کیفیت سیستمی‌دارد

که در آن نصب شده‌است. اگر تعداد خطا زیاد باشد، بهترین انتخاب کلیدهای خلا می‌باشد چون نیاز به هیچ گونه تعمیرات تا 100 خطا و جریان اتصال کوتاه تا 25 کیلو آمپر را ندارد.

در حالی که دیگر دژنکتور ها نیاز به تعمیر بعد از 15 تا 20 خطا و با همان جریان اتصال کوتاه کلید دارند. پست‌هایی که در مناطع شهری قرار دارند معمولا از نوع فضای باز بوده و اکثر آنها از نوع بدون مراقبت هستند.

بنابر این برای این نوع کاربردهای فضای باز و بدون تعمیرات، تابلوهای فشار متوسط بهترند. دژنکتورهای خلا سرامیکی (Porcelain clad vacuum circuit)این نیاز را برخلاف کیوسک‌های فضای بسته مرسوم، تامین می‌کنند.

بانک‌های خازنی در سطح فشار متوسط جهت بهبود ضریب توان سیستم مورد استفاده قرار می گیرند. خطوط بدون بار نیز دارای جریان شارژ خازنی هستند.

خطوط بی بار و بانک خازنی باید‎به صورت امن و بدون یونیزاسیون مجدد از سیستم قطع شوند. یونیزاسیون مجدد در فضای بین اتصالات باعث ایجاد افزایش ولتاژ در سیستم می‌شود.دژنکتور خلا این نیازها را تامین می‌کند.

همزمان با کلیدزنی بانک‌های خازنی، جریان تولیدی زیادی از کنتاکت‌های دژنکتور عبور می‌کند. دژنکتور با مکانیزم قطع روغن و کنتاکت‌های تولیپ(Tulip contact)ممکن‌است در اثر تاخیر پین‌ها، آسیب ببینند. تابلو خلا فشار ضعیف بهترین انتخاب برای این منظور‌است چون دژنکتور خلا  در زمان قبل از قوس زنی، دارای قوس الکتریکی کوتاهی‌است.

دژنکتور خلا (VCB) قدیمی تر هنگامی که برای کلیدزنی ترانس‌ها استفاده می‌شوند، جریان را تا سطح 20 آمپر برش می‌دهند.تجهیزات حفاظتی موج‌های ضربه‌ای خاصی مورد نیاز بود.

دژنکتورهای خلا جدید جریان را تا حد 2-4 آمپر برش می‌دهند. بنابر این، تابلوهای فشار متوسط جدید برای کلیدزنی و ترانس‌های بی بار خیلی مناسب ترند. چون دژنکتور خلا جدید جریان را در یک سطح پایینی برش می‌دهند، نیازی به دستگاه‌های حفاظت جریان هجومی نیست. بنابراین دژنکتورهای خلا (VCB) برای کلیدزنی بارهای کمتر سلفی مناسب‌است. اما هنگامی که جریان سلفی در سیستم پایین ولی نه خیلی پایین‌است، VCBها بهترین گزینه اند.

کوره القایی

یک کوره القایی باید‌مدام خاموش و روشن شود. جریان کلید زنی ممکن‌است بین 0 تا 8 برابر جریان نامی کوره باشد. کوره القایی به گونه ای طراحی شده که در جریان نامی خود تا 2000 آمپر و حدودا 100 بار در روز روشن و خاموش شود.

برای این کاربرد مداوم، کلیدهای هوایی، SF6 و روغنی مناسب نیستند. دژنکتورهای خلا استاندارد می‌توانند جایگزین های مناسبی برای این کلیدهای قطع و وصل کننده مداوم جریان باشند.تابلو‌برق LV – MV – HV

راه آهن

دیگر استفاده‌های تابلو فشار متوسط، سیستم تکفاز قطار‌است. اصلی ترین کار دژنکتور  مربوط به سیستم قطار، قطع جریان اتصال کوتاه و گذرای آن در سیستم کابل‌های بالای سر قطار می باشد.

بنابر این، یک دژنکتور برای این منظور میبایست زمان قطع کوتاه، زمان قوس کوتاه و قطع سریع داشته باشد که VCB بهترین گزینه‌است.انرژی قوس در یک فاز از دژنکتور خیلی بیشر از سه فاز آن‌است.

با این حال این انرژی در VCB خیلی کمتر از دژنکتورهای مرسوم‌است. تعداد اتصال کوتاه هایی که در سیستم کابل بالاسر قطار اتفاق می افتد خیلی بیشتر از سیستم انتقال‌است.

تابلو فشار متوسط با دژنکتور خلا بسیار مناسب سیستم انتقال قطار‌است.می‌توانیم نتیجه بگیریم که در سیستم فشار متوسط که نرخ خطا زیاد‌است، تابلو خلا فشار متوسط بهترین گزینه‌است

تابلو برق MV SWITCHGEAR 20 KV

فیدرها

فیدرهای مختلفی جهت تغذیه بارهایی مانند موتورها، روشنایی، ماشین آلات صنعت، تهویه هوا، سیستم خنک‌کننده و غیره، به فیدر اصلی متصل هستند.

همه فیدر ها در مرحله اول توسط فیوزخانه محافظت می‌شوند و به علاوه آن، بسته به نوع بار متصل شده، تجهیزات تابلوی مختلفی برای فیدرهای مختلف انتخاب می‌شوند. اجازه بدهید کمی توضیح بدهیم:

فیدر موتور

• فیدر موتور باید در برابر اضافه بار، اتصال کوتاه، اضافه جریان و تکفاز شدن محافظت شود.

فیدرهای ماشین آلات صنعتی.

• فیدرهای متصل به ماشین آلات صنعتی مانند کوره، حمام آبکاری و غیره معمولا بوسیله کلید کامپکت (MCCB) و واحدهای قطع کن فیوز(switch fuse disconnector units)محافظت می‌شوند.
• فیدر روشنایی

این فیدر مشابه فیدر بارهای صنعتی محافظت می‌شود بعلاوه اینکه حفاظت جریان نشتی زمین نیز در این مورد تعبیه شده تا از هرگونه صدمات جانی به اشخاص یا خسارات آتش سوزی ناشی از نشتی جریان زمین جلوگیری شود. در سیستم تابلو فشار ضعیف، تجهیزات الکتریکی در مقابل اتصال کوتاه و اضافه جریان توسط فیوزها یا دژنکتور ها محافظت می‌شوند.

با این حال، اپراتور انسانی در مقابل خطاهایی که در داخل تجهیزات اتفاق می افتد، به خوبی محافظت نمی‌شوند. می‌توان با استفاده از یک کلید جریان نشتی زمین این مساله را حل کرد. این حفاظت در جریان‌های نشتی پایین عمل می‌کند. کلید جریان نشتی زمین می‌تواند جریان‌هایی به اندازه 100 میلی آمپر را تشخیص دهد و قادر‌است تجهیزات را در کمتر از 100 میلی ثانیه قطع کند.تابلو‌برق LV – MV – HV