تابلو برق فشارقوی چیست و چه اجزائی دارد؟

ولتاژ یا فشار قوی، متوسط و پایین اصطلاحاتی هستند که بیشتر هنگام صحبت در مورد طبقه‌بندی ولتاژ با آن‌ها روبرو می‌شویم، که در انواع تابلو برق ها نیز کاربرد دارند. اگر بخواهیم از دید بین‌المللی به آن نگاه کنیم، این طبقه‌بندی‌ها و دامنه‌ها بسته به محل زندگی شما تغییر می‌کنند.
 
تابلو برق فشار قوی چیست؟

به صورت کلی ژنراتور هایی با قدرت بالای 1000 ولت را فشار قوی نامند، که برای تامین برق مورد نیاز آن، از تابلو برق فشار قوی استفاده می شود. اجزاء تابلو برق فشار قوی حتما باید از کیفیت و استتاندارد های لازم بهره مند باشد تا از وقوع هر حادثه ای جاوگیری شود. معمولا از گاز SF6 برای خنک کردن سیستم قدرت الکتریکی فشار قوی استفاده می شود. با استفاده بیشتر از ژنراتورها و موتورهای ولتاژ بالا و قوی‌تر از سال 2011 به بعد، استفاده از تابلو برق فشار قوی از اهمیت ویژه ای برخوردار شد.

در ایالات‌متحده، دستورالعمل ملی برق (NEC) و انجمن ملی تولیدکننده برق (NEMA)  استانداردهایی هستند که تمام طبقه‌بندی‌های ولتاژ را در این کشور، پوشش می‌دهند. سازمان استاندارد ملی آمریکا (ANSI) بر ایجاد، انتشار و استفاده از تمامی این دستورالعمل‌های مؤثر بر مشاغل مختلف نظارت می‌کند. در هر صنعتی، مقررات اجرایی باید با این استانداردها همخوانی داشته باشند.

بااین‌حال، با توجه به متفاوت بودن قوانین اجرایی صنعت برق در هر کشوری، درزمینه تابلو برق فشارقوی، متوسط و ضعیف می‌توان دامنه‌ای جامع برای آن تعریف کرد.

    فشار قوی - 1000 تا 4160 ولت
    فشار متوسط - 50 تا 1000 ولت
    فشار پایین - 0 تا 49 ولت

لیست  فوق طبقه‌بندی تغییرات سطح ولتاژ را بسته به قدرت موردنیاز نشان می‌دهد. طبق این لیست،  ژنراتورهای کمتر از ۱۰۰۰ ولت و برابر آن فشار متوسط و ژنراتورهای بالاتر از ۱۰۰۰ ولت فشار بالا در نظر گرفته می‌شوند. ژنراتورهایی که توان تولید ۴۱۶۰ ولت رادارند، در بسیاری از صنایع برای موتورهای بزرگی که به ولتاژ بالا احتیاج دارند، استفاده می‌شوند و نیازمند تابلو برق فشار قوی برای کنترل هستند. به همین دلیل است که تابلو برق فشار قوی در صنایع بزرگ از اهمیت بالایی برخوردار هست. نه‌تنها به کنترل ژنراتور کمک می‌کند، بلکه عمر و دوام آن‌ها را نیز افزایش می‌دهد.
 
اجزای تابلو برق فشارقوی

تابلو برق فشارقوی از انواع تابلو برق مناسب برای موفقیت در انتقال و کنترل ولتاژ بالا، نیازمند رعایت استانداردهای خاصی در طراحی اجزای آن هست تا از وقوع حادثه جلوگیری به عمل آید. به همین دلیل است که قطع کننده مدار ولتاژ بالا (CB) باید دارای ویژگی‌های خاصی برای عملکرد ایمن و مطمئن باشد.

 معمولاً در اجزای تابلو برق فشارقوی، استفاده از مواد اولیه بی‌کیفیت نادر است، زیرا که بیشتر اوقات، قطع کننده‌های مدار در حالت ON باقی‌مانده و ممکن است پس از مدت‌زمان طولانی نیز در این حالت بمانند؛ بنابراین CB ها باید کیفیت کافی داشته باشند تا در صورت لزوم از عملکرد ایمن اطمینان حاصل کنند. فناوری قطع کننده مدار ولتاژ بالا در 15 سال گذشته کاملاً تغییر کرده است.  قطع کننده مدار روغن (MOCB)، قطع کننده مدار انفجار هوا و قطع کننده مدار SF6 بیشتر برای تابلو برق فشار قوی استفاده می‌شود.

از قطع کننده مدار خلأ  به‌ندرت برای تابلو برق فشار قوی استفاده می‌شود زیرا تا به امروز فناوری خلأ (vacuum) برای قطع جریان اتصال کوتاه ولتاژ بالا کافی نیست. قطع کننده مدار SF6 دو نوع است، قطع کننده مدار یک فشار SF6 و قطع کننده مدار دو فشار SF6. سیستم تک فشار در حال حاضر، سیستم پرطرفدار برای قرارگیری در اجرای تابلو برق فشارقوی است.

امروزه گاز SF6 به‌عنوان ماده خنک‌کننده، برای استفاده در سیستم قدرت الکتریکی فشار بالا محبوبیت بیشتری پیداکرده است. اگرچه، گاز SF6 کاملاً هم بی‌نقص نیست و به اثر گلخانه‌ای می‌افزاید. این گاز 23 برابر بیشتر از گاز CO2 قدرت تخریب دارد؛ بنابراین، باید از نشت گاز SF6 در طول عمر قطع کننده مدار جلوگیری شود. به‌منظور به حداقل رساندن انتشار گاز SF6، می‌توان به‌جای SF6 خالص از مخلوط گاز N2 - SF6 و CF4 - SF6 در قطع کننده مدار استفاده کرد. همیشه باید مراقب آن بود که  گاز SF6 در هنگام نگهداری، وارد جو نشود.

به جدا از قطع کننده‌ها که نقشی حیاتی در اجزای تابلو برق فشار قوی دارند، دیگر اجزای آن همانند سیم‌ها و سوییچ از اهمیت بالایی نیز برخوردارند. پیش از تعیین قیمت تابلو برق فشار قوی باید از جنس و کیفیت مواد اولیه استفاده‌شده در ساخت آن‌ها اطمینان حاصل نمود و سپس به تکنولوژی مورداستفاده در قطع کننده توجه کرد. اگر این عوامل استاندارد کافی را نداشته باشند، نباید آن را در کارخانه و یا شرکت خود نصب کنید زیرا ولتاژ بالای عبوری از این تابلوها، بسیار خطرناک است و در صورت شکست در کنترل آن، امکان وقوع حوادث جبران‌ناپذیر بالا است.

 
موارد استفاده از تابلو برق فشارقوی

استفاده از تابلو برق فشارقوی در بوستر پمپ های قوی

از قرن ۱۹ میلادی با اختراع تابلو برق فشار قوی، از آن در کنترل موتورها و ژنراتورهای متنوعی استفاده‌شده است. در ابتدا موتورهای ولتاژ بالایی که امنیت کافی نداشتند و نیازمند کنترل بودند از تابلو برق فشار قوی استفاده می‌کردند اما موارد استفاده از تابلو برق فشارقوی به همین‌جا ختم نشد و با گذر زمان و استفاده بیشتر و بیشتر از ژنراتورها و موتورهای ولتاژ بالا و قوی‌تر، نیازمندی استفاده از یک تابلو برق قدرتمند و ایمن را افزایش داد.

امروزه، ولتاژهای بالا در انتقال منبع تغذیه از نیروگاه بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. دلیل انتقال نیرو در سطح ولتاژ بالا و فوق‌العاده بالا، افزایش کارایی است که این امر یکی از موارد استفاده از تابلو برق فشار قوی در دنیای مدرن است. جریان پایین همراه با انتقال ولتاژ بالا امکان استفاده از کابل‌های سبک‌تر و به‌صرفه‌تر  را فراهم می‌کند. این امر باعث کاهش هزینه‌های ساخت برج و خطوط برق می‌شود. ولتاژهای بالا از 115،000 تا 230،000 VAC و ولتاژهای خیلی بالا از 345،000 تا 765،000 VAC متغیر است. 

ولتاژهای بالا به پنل‌های توزیع معمولی و توزیع تخصصی احتیاج دارند. بخش‌های کنترل باید دارای قابلیت سوئیچینگ زائد باشند تا بتوان آن را از راه دور و فاصله امن نیز کنترل کرد. ایستگاه‌های فرعی قرار داده‌شده در تابلو برق فشار قوی، ولتاژ کاهش‌یافته را در مناطق محلی توزیع می‌کنند. استفاده از ولتاژهای فوق‌العاده بالا نیز امروزه رواج پیداکرده است که یکی دیگر از موارد استفاده از تابلو برق فشار قوی هست. ولتاژهای بسیار بالا،  ولتاژهایی هستند که بیش از 765،000 تا 1،100،000 VAC باشند. چین با بالاترین میزان انتقال ولتاژ 800000 VAC در رتبه اول جهان در انتقال ولتاژ قرار دارد. آن‌ها امروز با استفاده از کابل‌هایی با درجه 120000 VAC سیستم 1،100،000 VAC را توسعه داده‌اند.
 
قیمت تابلو برق فشار قوی

تابلو برق فشار قوی

همان‌طور که گفته شد، قیمت تابلو برق فشار قوی به موارد مختلفی بستگی دارد اما وقتی به تنوع در تابلو برق فشارقوی می‌رسیم، چندان انتخابی نداریم. برخلاف تابلو برق‌های فشار متوسط و پایین، تابلو برق‌های فشار بالا تکنولوژی‌های محدودی دارند و به‌طورکلی با توجه به فناوری بکار رفته در قطع کننده آن، به چهار دسته تقسیم می‌شوند؛ قطع کننده انفجار هوا، قطع کننده SF6، قطع‌ کننده روغنی و قطع کننده خلأ. هر یک از این قطع کننده‌ها ویژگی‌های مختلفی دارند که در قیمت تابلو برق فشارقوی مؤثر است.

    قطع کننده مدار انفجار هوا

در این طرح، هنگامی‌که یونیزاسیون ستون قوس حداقل در جریان صفر باشد، از انفجار هوای فشرده فشار بالا برای خاموش کردن قوس استفاده می‌شود. استفاده از این نوع قطع کننده قیمت تابلو برق فشار قوی را افزایش می‌دهد.

    قطع کننده مدار گاز SF6

گاز SF6 امروزه به‌طور گسترده‌ای به‌عنوان ماده تقویت‌کننده قوس در کاربردهای HV استفاده می‌شود. گاز هگزا فلوراید گوگرد یک گاز الکترون منفی بالا است که دارای خواص عالی الکتریکی و خنک‌کنندگی قوس است. خاصیت دی‌الکتریک و عایق بالای SF6، امکان طراحی قطع کننده مدار ولتاژ بالا با ابعاد کلی کوچک‌تر و فاصله تماس کوتاه‌تر را فراهم می‌کند. خاصیت عایق‌بندی عالی به طراحی و ساخت اجزای تابلو برق فشار قوی در سیستم ولتاژ بالا کمک می‌کند. گاز SF6 به‌طورکلی هزینه‌های نگهداری را کاهش می‌دهد و نهایتاً موجب پایین آمدن قیمت تابلو برق فشارقوی می‌شود، اما اگر زمانی نشتی پیدا کند، هزینه زیادی را برای خسارت‌های به وجود آمده باید بپردازید.

    قطع کننده روغنی

این قطع کننده به‌عنوان قطع کننده مدار فله روغن (BOCB)  و یا حداقل مدار قطع کننده روغن (MOCB) نیز طبقه‌بندی می‌شود. در BOCB، واحد قطع کننده درون مخزن روغن پتانسیل زمین قرار می‌گیرد. در اینجا روغن هم به‌عنوان عایق و هم به‌عنوان محیط قطع کننده استفاده می‌شود. از طرف دیگر، در MOCB می‌توان با قرار دادن واحدهای قطع کننده در محفظه عایق در پتانسیل زنده روی ستون عایق، روغن موردنیاز عایق را به حداقل رساند. استفاده از این نوع قطع کننده چندان هزینه‌بر نیست و قیمت تابلو برق فشارقوی را با افزایش قابل‌توجهی روبرو نمی‌کند.

    قطع کننده خلأ یا وکیوم

در قطع کننده خلأ ، دیگر یونیزاسیون بین دو تماس حمل جریان جدا از یکدیگر، پس از جریان صفر، وجود ندارد. قوس اولیه ناشی از آن است که به‌محض عبور از صفر بعدی می‌میرد اما چون با گذشتن از جریان صفر اول جریان یونیزاسیون بیشتر وجود ندارد، خاموش شدن قوس کامل می‌شود. اگرچه روش خاموش‌کننده قوس در VCB بسیار سریع است، اما تا اکنون تکنولوژی مناسبی برای قرار گرفتن در  تابلو برق ولتاژ بالا نیست، زیرا VCB ساخته‌شده برای سطح ولتاژ بسیار بالا به‌ هیچ‌ وجه مقرون‌ به‌ صرفه نیست.

 درنتیجه نهایتاً تأثیرگذارترین امر در قیمت تابلو برق فشارقوی، فناوری استفاده‌شده در ساخت قطع کننده آن است و البته برند تابلو برق، محل نصب آن و مواد اولیه استفاده‌شده در ساخت آن نیز تأثیرگذار هستند.
 
تابلو برق فشار متوسط

اصطلاح "فشار متوسط" معمولاً برای سیستم‌های توزیع یا تابلو برق های با ولتاژ بالای 1 کیلوولت استفاده می‌شود و به‌طورکلی حداکثر تا 52 کیلوولت، به آن برق اعمال می‌شود. به دلایل فنی و اقتصادی، ولتاژ سرویس شبکه‌های توزیع فشار متوسط به‌ندرت از 35 کیلوولت عبور می‌کند. شبکه‌هایی که با ولتاژ 1000 ولت یا کمتر کار می‌کنند، تحت عنوان شبکه‌های توزیع ولتاژ ضعیف (LV) شناخته می‌شوند. اتصال یک تأسیسات الکتریکی به تابلو برق فشار متوسط (MV) همیشه به این معنی است که این تأسیسات نیروی خود را از طریق این تابلو به قسمت‌های مختلف، منتقل می‌کند.

بسته به‌اندازه آن و معیارهای خاص که عمدتاً مربوط به بارها هستند (ولتاژ موردنیاز، تعداد، توان، محل و غیره ...)، مراحل نصب ممکن است نیازمند تابلو برق و منابع برق اضافی نیز باشد. مکان‌های این تابلوها به‌منظور بهینه‌سازی بودجه اختصاص‌ یافته به کابل‌های برق MV و LV، باید با دقت انتخاب بشوند. آن‌ها از طریق توزیع داخلی تابلو برق فشار متوسط، از منبع اصلی تأمین می‌شوند. استفاده از تابلو برق فشار متوسط (MV) در کارخانه‌هایی که با دستگاه‌های برقی زیادی سروکار دارند دیده می‌شود. به‌طورکلی در شرایط معمولی و شرکت‌های کوچک تابلو برق فشار پایین بسیار مرسوم‌تر است زیرا صرفه‌جویی آن در انرژی بالاتر است. اما تحت شرایط درست تابلو برق فشار متوسط نیز می‌تواند بسیار مؤثر عمل کند.