الهيكل الداخلي لخزائن توزيع الطاقة: المكونات والتقنيات والحلول الذكية

1. الغلاف (تصميم الحماية والتوافق الكهرومغناطيسي)

• المادة: فولاذ ملفوف على البارد أو فولاذ مجلفن (لمقاومة التآكل)؛ تستخدم أغلفة الفولاذ المقاوم للصدأ في البيئات القاسية المتطورة (مثل المصانع الكيماوية والإعدادات البحرية).
• الميزات الرئيسية:
  • تضمن تصنيفات حماية IP (مثل IP54) الموثوقية ضد الغبار والرطوبة.
  • تقلل دروع التوافق الكهرومغناطيسي من التداخل من محركات التردد المتغير ومحركات المؤازرة، بما يتوافق مع معايير IEC 61439.
• دراسة حالة: تخضع خزائن محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية لاختبار رش الملح لتحمل التآكل في الهواء الطلق.

2. قضبان التوصيل (نقل الطاقة بكفاءة)

• المادة: قضبان توصيل نحاسية (موصلية >98%) أو قضبان توصيل ألومنيوم (خفيفة الوزن وفعالة من حيث التكلفة)، غالبًا ما تكون مطلية بالقصدير أو الفضة لمقاومة الأكسدة.
• الابتكارات:
  • تمكن أنظمة قضبان التوصيل المعيارية من التركيب بدون أدوات (على سبيل المثال، في توزيع مراكز البيانات).
  • تمنع مستشعرات درجة الحرارة اللاسلكية التي تدعم إنترنت الأشياء (IoT) ارتفاع درجة الحرارة عن طريق المراقبة في الوقت الفعلي.

3. قواطع الدائرة (الحماية الذكية)

• الأنواع:
  • MCB (قاطع دائرة مصغر): يحمي دوائر الفروع من الأحمال الزائدة.
  • ACB (قاطع دائرة هوائي): يحمي الطاقة الواردة الرئيسية، مع إصدارات ذكية تمكن من التعثر عن بعد.
• اتجاهات الصناعة: يؤدي التنسيق الانتقائي جنبًا إلى جنب مع اكتشاف أعطال القوس (AFCI) إلى تجنب إيقاف النظام بالكامل أثناء الأعطال (هام لمصانع أشباه الموصلات).

4. الموصلات (التحكم في المحركات)

• الوظيفة: يتم التحكم فيها بواسطة PLC لبدء أو إيقاف أو عكس المحركات. تقلل النماذج الموفرة للطاقة (مثل الموصلات ذات المغناطيس الدائم) من استخدام طاقة الملف.
• التطبيق: تقوم أنظمة فرز الناقلات بإقران محركات التردد المتغير مع مجموعات الموصلات للتحكم في المحركات متعددة السرعات.

5. مرحلات الحمل الزائد الحراري (حماية المحركات)

• الترقية: يتم استبدال شرائط ثنائية المعدن التقليدية بمرحلات الحمل الزائد الإلكترونية (مثل Schneider TeSys)، مما يوفر إعدادات تيار دقيقة وتسجيل الأعطال.

6. الصمامات (حماية الدائرة القصيرة)

• الاختيار:
  • النوع gG/gL (لأغراض عامة) مقابل النوع aR (سريع المفعول لأشباه الموصلات).
  • تعتبر صمامات التيار المستمر ذات الجهد العالي ضرورية لمحطات شحن السيارات الكهربائية وأنظمة تخزين الطاقة.

7. محولات الأجهزة (المراقبة والقياس)

• الميزات الذكية:
  • تمكن ملفات Rogowski من القياس واسع التردد (مثالي لدوائر محركات التردد المتغير).
  • تدعم وحدات الدمج (MU) تكامل الشبكة الرقمية عبر بروتوكول IEC 61850.

8. أجهزة القياس (المراقبة الرقمية)

• الاتجاهات:
  • تتكامل العدادات متعددة الوظائف مع اتصال RS485/MODBUS مع أنظمة إدارة الطاقة (EMS).
  • يحمي تحليل التوافقيات (متوافق مع IEEE 519) المعدات الدقيقة في المستشفيات.

9. أزرار التحكم والمؤشرات (HMI)

• التصميم:
  • أزرار مقاومة للانفجار (Ex d) لصناعات النفط والغاز.
  • تحل واجهات HMI التي تعمل باللمس محل الأزرار التقليدية، مما يتيح تصور النظام في الوقت الفعلي.

10. كتل الأطراف (الأسلاك الفعالة)

• الابتكارات:
  • تسمح أطراف القفص الزنبركي بالتركيب بدون أدوات.
  • توفر الأطراف ذات الطبقة المزدوجة المساحة (على سبيل المثال، في خزائن النقل بالسكك الحديدية).

11. الدوائر الثانوية (النواة الذكية)

• التكامل:
  • تمكن أجهزة PLC المقترنة بمنصات السحابة من الصيانة عن بعد عبر التحليلات التنبؤية.
  • يحل الاتصال بالألياف الضوئية محل الأسلاك النحاسية للحصانة من التداخل الكهرومغناطيسي (على سبيل المثال، في أدوات التحكم في مصانع الصلب).

الاتجاهات المستقبلية: توزيع الطاقة الذكي والأخضر

• تشخيصات مدعومة بالذكاء الاصطناعي: تتنبأ الحوسبة الطرفية جنبًا إلى جنب مع المستشعرات بالأعطال (مثل ارتفاع درجة حرارة قضبان التوصيل، وعمر قاطع الدائرة).
• كفاءة الطاقة: يقلل التعويض التفاعلي القائم على SVG من الخسائر، ويدعم أهداف الحياد الكربوني.
• النمطية: تسهل التصميمات القابلة للتطوير التوسع السريع في القدرات (ضروري لمحطات الطاقة المتجددة).