Conoscenza di base del sistema di distribuzione dell'energia e analisi applicativa degli armadi di distribuzione

Nei moderni sistemi di alimentazione, le apparecchiature di distribuzione dell'energia svolgono un ruolo cruciale nella distribuzione, controllo, protezione e monitoraggio dell'energia. Con il rapido sviluppo dell’automazione industriale, delle nuove energie, dell’elettronica di potenza e della costruzione di data center, i sistemi di distribuzione dell’energia si stanno gradualmente aggiornando verso intelligenza, modularità e alta affidabilità. Che si tratti di impianti industriali tradizionali, data center, nuovi sistemi di accumulo di energia o stazioni base di comunicazione, gli armadi elettrici di distribuzione sono componenti essenziali per garantire un'alimentazione elettrica stabile.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Un armadio di distribuzione è un insieme completo di apparecchiature elettriche assemblate secondo uno specifico schema di cablaggio elettrico, che combina apparecchiature primarie e secondarie per svolgere funzioni quali ricezione, distribuzione, controllo, protezione e monitoraggio dell'energia. A seconda del metodo di installazione, può essere suddiviso in strutture fisse e a cassetto-; a seconda del livello di tensione, può essere suddiviso in armadi di distribuzione ad alta-tensione e armadi di distribuzione a bassa-tensione. I moderni armadi di distribuzione modulare enfatizzano i concetti di progettazione modulare, facilitando la manutenzione, l'espansione e l'integrazione del sistema.

 

Un tipico armadio di distribuzione comprende solitamente aree funzionali come il compartimento sbarre, il compartimento interruttore, il compartimento controllo strumenti e il compartimento alimentatore. I principali componenti interni includono sbarre collettrici, interruttori automatici, trasformatori di corrente, trasformatori di tensione, dispositivi di protezione relè, sezionatori, interruttori di messa a terra, dispositivi di misurazione e unità di indicazione del segnale. Per i grandi sistemi industriali, gli armadi di distribuzione in acciaio sono ampiamente utilizzati in ambienti di distribuzione dell'energia ad alta-affidabilità grazie alla loro elevata resistenza strutturale e alle prestazioni di protezione stabili.

 

Dal punto di vista dell'applicazione del sistema, gli armadi di distribuzione possono essere classificati in diverse tipologie. Gli armadi in ingresso ricevono principalmente l'alimentazione dalla rete elettrica o dai trasformatori, fungendo da punto di ingresso dell'energia per l'intero sistema di distribuzione dell'energia. Gli armadi in uscita sono responsabili della distribuzione dell'energia a vari circuiti di carico e sono quindi ampiamente utilizzati negli impianti industriali, nei sistemi di controllo dell'alimentazione e negli armadi di distribuzione per data center. Gli armadietti per sbarre collettrici collegano diverse sezioni di sbarre collettrici, consentendo la commutazione del sistema e l'alimentazione ridondante, migliorando l'affidabilità dell'alimentazione.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gli armadi PT vengono utilizzati principalmente per funzioni di rilevamento e protezione della tensione delle sbarre collettrici e in genere contengono trasformatori di tensione, fusibili e scaricatori di sovratensione. Gli armadi di isolamento forniscono l'isolamento elettrico, garantendo la sicurezza della manutenzione delle apparecchiature. Poiché gli stessi sezionatori non hanno capacità di estinzione dell'arco-, non possono essere utilizzati sotto carico.

 

Gli armadi di compensazione dei condensatori vengono utilizzati principalmente per la compensazione della potenza reattiva e il miglioramento del fattore di potenza. Configurando razionalmente i banchi di condensatori, è possibile ridurre le perdite di linea e migliorare l'efficienza operativa del sistema. Con lo sviluppo delle reti intelligenti, gli armadi di distribuzione intelligenti hanno iniziato a integrare funzioni come la compensazione automatica, il monitoraggio remoto e l'allarme precoce dei guasti, migliorando il livello di automazione del sistema.

 

Gli armadi di misurazione vengono utilizzati per la misurazione dell'elettricità e il monitoraggio del consumo energetico e sono ampiamente utilizzati nei parchi industriali, negli edifici commerciali e nelle strutture pubbliche. Gli armadi GIS sono apparecchiature elettriche chiuse e combinate che utilizzano il gas SF6 come isolante e mezzo di estinzione dell'arco-, consentendo la progettazione di sistemi di distribuzione dell'energia miniaturizzati ad alta-tensione, di grande-capacità.

 

Gli interruttori automatici sono i principali dispositivi di protezione nei sistemi di distribuzione dell'energia. La loro funzione principale è collegare, trasportare e disconnettere le normali correnti di carico e le correnti di cortocircuito-di guasto. A seconda dei diversi mezzi di estinzione dell'arco-, gli interruttori automatici possono essere suddivisi in interruttori automatici in vuoto, interruttori automatici in SF6 e interruttori automatici in aria. I moderni armadi di distribuzione dell'alimentazione CC utilizzano spesso interruttori automatici CC dedicati per soddisfare i requisiti di protezione CC dei sistemi di accumulo dell'energia e dei nuovi sistemi energetici.

 

I sezionatori vengono utilizzati principalmente per creare un punto di disconnessione chiaro per garantire la sicurezza della manutenzione delle apparecchiature. A causa della mancanza di un dispositivo di estinzione dell'arco dedicato-, i sezionatori non possono essere utilizzati per interrompere la corrente di carico o la corrente di cortocircuito-.

 

I fusibili sono componenti protettivi semplici ma altamente affidabili. Quando la corrente supera un valore prestabilito e persiste per un certo periodo, l'elemento fusibile si scioglie, interrompendo così il circuito. Gli armadi di distribuzione con fusibili in genere combinano fusibili con interruttori di carico per ridurre i costi del sistema e fornire una protezione di base da sovracorrente.

 

Gli interruttori di carico hanno una certa capacità di estinzione dell'arco-e possono connettere e disconnettere correnti di carico normali, ma non possono disconnettere correnti di guasto di cortocircuito-. Pertanto, vengono solitamente utilizzati insieme ai fusibili nei progetti tecnici.

 

I trasformatori sono dispositivi cruciali per la conversione tra diversi livelli di tensione. Il loro principio fondamentale è l’uso dell’induzione elettromagnetica per trasferire energia. I principali parametri tecnici di un trasformatore includono capacità nominale, tensione nominale, perdita a vuoto-carico, perdita in corto-circuito e intervallo di commutazione. Nei sistemi di alimentazione industriale, la scelta adeguata della capacità del trasformatore e del metodo di commutazione è fondamentale per garantire la stabilità dell'alimentazione.

 

I TP e i TA sono dispositivi trasformatori di misura utilizzati per ottenere l'isolamento elettrico tra i sistemi di controllo primario e secondario. I TA vengono utilizzati principalmente per la misurazione e la protezione della corrente, mentre i PT vengono utilizzati principalmente per la misurazione della tensione. L'uso corretto dei trasformatori di misura è fondamentale per il funzionamento stabile dei sistemi di protezione e misura.

 

Nei moderni sistemi di distribuzione dell'energia intelligente, sono ampiamente utilizzati i design del tipo a carretto a mano-e a cassetto-. I loro principali vantaggi risiedono nel facilitare la manutenzione, la sostituzione e la riparazione delle apparecchiature, migliorando così l'efficienza operativa del sistema. Soprattutto nei sistemi di armadi elettrici di grande distribuzione, i design modulari dei cassetti possono ridurre significativamente i tempi di inattività.

 

Gli interruttori di messa a terra vengono utilizzati principalmente per ispezionare la protezione di terra e per creare artificialmente guasti da cortocircuito-a terra, spingendo così il dispositivo di protezione ad agire rapidamente e a disconnettere la parte difettosa. I contattori vengono utilizzati principalmente per il controllo frequente di carichi come motori, illuminazione e banchi di condensatori; le loro caratteristiche includono un'elevata frequenza operativa e una lunga durata.

 

I relè sono componenti importanti nei sistemi di controllo, utilizzati principalmente per la conversione del segnale, il controllo automatico e l'implementazione della logica di protezione. I tipi comuni includono relè di corrente, relè di tensione, relè temporali e relè termici.

 

Con lo sviluppo delle reti di comunicazione e dei sistemi in fibra ottica, gli armadi di distribuzione in fibra ottica per esterni, gli armadi di distribuzione in fibra per esterni e gli armadi hub di distribuzione in fibra sono gradualmente diventati componenti importanti della moderna infrastruttura di comunicazione. Questi dispositivi vengono utilizzati principalmente per la distribuzione della linea in fibra ottica, la gestione dei cavi di connessione e la protezione dei sistemi di comunicazione esterni. Le cabine di distribuzione esterna con connessione incrociata in fibra ottica hanno ampie applicazioni nelle comunicazioni 5G, nelle città intelligenti e nella costruzione di data center.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Inoltre, le strutture di distribuzione metalliche montate a parete- sono ampiamente utilizzate negli edifici commerciali e nei piccoli sistemi di controllo industriale grazie alla loro installazione flessibile e al loro ingombro ridotto. Le cabine modulari in fibra sono più adatte per ambienti con sistemi di comunicazione che richiedono espansione e manutenzione rapide.

 

Nel campo elettrico industriale, le cabine delle scatole di distribuzione dei cavi elettrici vengono utilizzate principalmente per la distribuzione dei cavi e il controllo della linea e la loro progettazione strutturale deve bilanciare i livelli di protezione, le prestazioni di dissipazione del calore e la facilità di manutenzione. Le cabine di distribuzione esterna sottolineano l'adattabilità all'ambiente esterno, compresa l'impermeabilizzazione, la protezione dalla polvere, la resistenza alla corrosione e agli agenti atmosferici.

 

Con lo sviluppo di nuova energia, sistemi di ricarica per veicoli elettrici e industrie di stoccaggio dell'energia, gli scenari applicativi diArmadi di distribuzione via cavosono in continua espansione. I moderni sistemi di distribuzione dell'energia non solo devono soddisfare le tradizionali esigenze di alimentazione e distribuzione, ma devono anche prendere in considerazione il monitoraggio intelligente, il funzionamento e la manutenzione da remoto, la gestione del risparmio energetico-e requisiti elevati di sicurezza.

 

In futuro, le apparecchiature di distribuzione dell’energia continueranno a svilupparsi verso la digitalizzazione, l’intelligenza e l’elevata integrazione. Combinando rilevamento intelligente, comunicazione remota, sistemi di gestione dell’energia e tecnologie di controllo automatizzato, i sistemi di distribuzione dell’energia svolgeranno un ruolo più importante nella produzione industriale, nei data center, nelle nuove energie e nella costruzione di città intelligenti.