تابلوهاي برق، جعبه هاي انشعاب و جعبه هاي کنتور با بدنه‌ي كامپوزيت؛ نقطه‌ي عطفي در صنعت توزيع نيروي برق کشور

كامپوزيت چيست؟

كامپوزيت تركيب حداقل دو يا چند ماده است كه يكي فاز تقويت كننده ناميده مي‌شود و به شكل الياف (شيشه)، ورقه يا ذرات است و در فاز ديگر كه ماتريس (در اينجا رزين) ناميده مي‌شود محصور است. تركيب حاصل هر دو خاصيت استحكامِ تقويت كننده و چغرمگيِ ماتريس را در خود خواهد داشت.

BMC و SMC

يكي از روشهاي نامگذاري كامپوزيتها نامگذاري آنها بر اساس روش توليد آنهاست. همانطور كه از نام SMC (Sheet Molding Compound) پيداست، SMC كامپوزيت است به شكل اوليه‌ي ورقه كه به منظور توليد قطعه ي مورد نظر مقدار مشخصي از اين ورقه را داخل قالبي با حرارت مشخص قرار داده و پس از اعمال فشار(بر اساس الگوي مشخص) به قالب در مدت زمان مشخصي اين ورقه تحت فشار و دماي مذكور اصطلاحاً پخته شده و قطعه‌اي كه از قالب خارج خواهد شد داراي تركيبي از خواص مواد اوليه‌ي تشكيل دهنده‌ي ورقه و شكل قالب خواهد بود. در اين كامپوزيت فاز تقويت كننده را غالباً الياف شيشه يا كربن و فاز ماتريس را رزينِ دما سختي مانند پلي‌استر غيراشباع تشكيل مي‌دهد.

 BMC (Bulk Molding Compound) نيز روشي مشابه SMC مي باشد با اين تفاوت كه در اين روش مواد اوليه اي كه داخل قالب گذاشته مي شود بصورت خميري شكل بوده و معمولاً طول الياف تقويت كننده در آن كوتاه تر مي باشد. از اين روش براي توليد قطعات الكتريكي كه به استحكام مكانيكي كمتري نياز دارند (مانند بدنه ي انواع كليدهاي گردان، بدنه ي انواع كليد فيوز و ….) استفاده مي شود. روش هاي BMC وSMC از مدرنترين روشهاي توليد كامپوزيتها هستند كه به ماشين‌آلات و تجهيزات دقيق و پيشرفته‌اي نيازمنداند.

كاربرد BMC و SMC در صنايع الكتريكي

با توجه به قابليتهاي بسيار زياد كامپوزيتهايي كه به روشهاي BMC و SMC توليد مي شوند اين مواد به سرعت جاي خود را در صنايع الكتريكي باز كرده اند به گونه اي كه در كشورهاي پيشرفته ي دنيا هم اينك 40 درصد مواد اوليه ي BMC و SMC صرف توليد انواع قطعات الكتريكي از جمله قطعات عايقي مورد استفاده در صنايع نيروگاهي، بدنه‌ي انواع كليد فيوزها و كليدهاي كمپكت، انواع مقره‌هاي اتكايي، محفظه ‌ي چراغهاي خياباني، انواع رايزرها، انواع تابلوهاي برق و … مي شود.

در كشورمان نيز در سالهاي اخير و پس از مشكلات ايجاد شده توسط كليدفيوزهاي قديمي كه با استفاده از مواد باكاليت توليد مي شدند، شركتهاي توليدي به استفاده از تكنولوژي BMC و SMC متمايل شده اند به طوري كه در حال حاضر بدنه ي بسياري از كليد فيوزها و كليدهاي گردان قابل قطع زير بار توليد داخل با مواد BMC تأمين شده توسط شركت پايا پلاست ايرانيان به عنوان يکي از اعضاء گروه کامپوزيت ايران توليد مي شوند و بدين ترتيب مشکلات ناشي از معايب باکاليتها از ميان رفته است.

تابلوهاي برق با بدنه‌ي كامپوزيت

تكنولوژي و استفاده از تابلوهاي برق با بدنه‌ي كامپوزيت در اروپا بيش از نيم قرن قدمت داشته و به دليل ويژگيهاي منحصر به فرد اين تابلوها ، مخصوصاً در حوزه ي توزيع نيروي برق، بسياري از كشورهاي اروپايي نظير اتريش، آلمان، سوئد، هلند و حتي بعضي از كشورهاي عربي حوزه‌ي خليج فارس به شكل گسترده‌اي از اين تابلوها استفاده مي‌كنند.

مزاياي استفاده از تابلوهاي برق با بدنه ي كامپوزيت

دلايل عمده‌ي گرايش بيش از پيش صاحبان صنايع الكتريكي و شركتهاي توزيع نيروي برق به استفاده از انواع محصولات كامپوزيت مخصوصاً تابلوهاي برق با بدنه‌ي كامپوزيت در زير آورده شده‌اند:

• خاصيت ضد خوردگي

با توجه به خواص ذاتي مواد SMC ، طول عمر مفيد اين تابلوها در بدترين شرايط جوي و با رطوبت بالا، بيشتر از 40 سال مي باشد و پس از آن با انجام تعميرات مختصر و حتي اعمال رنگ آميزي مي توان از تابلو موجود براي يك دوره ي ديگر استفاده نمود.

• عايق الكتريسيته

به دليل استفاده از پلي استرها در مواد اوليه، تابلوهاي ساخته شده كاملا عايق الكتريسيته هستند.

• عايق حرارتي

 (ضريب انتقال حرارت تا 500/1 فلزات) ؛ مناسب جهت بكارگيري در مناطق جغرافيايي با آفتاب شديد.

• استحكام مكانيكي بالا

با توجه به اينكه نزديك به يك سوم وزن بدنه‌ي تابلوهاي كامپوزيت ساخته شده به روش SMC را الياف شيشه تشكيل مي دهد، استحكام مكانيكي ويژه‌ي اين تابلوها تا 2.5 برابر بيشتر از تابلوهاي بدنه فلزي است.

• مقاوم در برابر آتش

 به دليل دارا بودن تركيبات هيدروكسيد آلومينيوم در مواد اوليه، در صورت مجاورت با شعله‌ي آتش تركيب مذكور به عنوان خاموش كننده‌ي آتش عمل كرده و مانع گسترش آتش مي‌شود.

تابلوهاي برق كامپوزيت ساخت شركت ايمن ايستا الكتريك

شركت نيپكو به عنوان تنها توليد كننده كامپوزيتها به روش SMC در ايران كه اولين بار تكنولوژي مذكور را جهت توليد قطعات خودرويي وارد كشور كرد، با اتكا به مزيت نسبي شركت يعني سرمايه گذاري اوليه انجام شده جهت خريد ماشين آلات مورد نياز جهت توليد قطعات كامپوزيت به روش SMC و همچنين در اختيار داشتن تنها خط توليد مواد اوليه ي SMC در خاورميانه، بر آن شد تا به منظور توسعه فرهنگ استفاده از كامپوزيتها در صنايع الكتريكي خصوصاً صنعت توزيع نيروي برق و ارايه جايگزين مناسب براي تابلوهاي سُنتي فلزي مخصوصاً در شرايط محيطي با رطوبت بالا و به منظور پايان دادن به دقدقه هاي مربوط به خوردگي، برق گرفتگي و … ، با تأسيس شركت ايمن ايستا الكتريك و عقد قرارداد همكاري با شركت EBG آلمان، به صورت تخصصي ساخت تابلوهاي برق با بدنه ي كامپوزيت (SMC) را در دستور كار خود قرار دهد. با توجه به تنوع تابلوهاي مورد استفاده در صنايع الكتريكي و هزينه ي بسيار بالاي تهيه ي قالبهاي مورد نياز براي توليد هر نوع تابلو، شركت ايمن ايستا الكتريك با تمركز بر صنعت توزيع نيروي برق و با خريد قالبهاي مورد نياز جهت توليد تابلوهاي بارانيِ مورد استفاده در بخشِ فشار ضعيفِ اين صنعت، برآن شد تا با بهره گيري از اين تكنولوژي و بومي سازي آن بتواند گامي هر چند كوچك در جهت تعالي اين صنعت بردارد.

هم اكنون شركت ايمن ايستا الکتريک با تجهيز خطوط وايرينگ و مونتاژ قطعات الكتريكي توانسته با دريافت تاييديه ي شركت توانير و با حضور فعال در مناقصات مربوط به تابلوهاي توزيع فشار ضعيف و واگذاري نمايندگي در شهرستانها، به عنوان عضو کوچکي از صنف توليد کنندگان تابلوهاي برق در اين صنعت ايفاي نقش نمايد.

لازم به ذكر است با توجه به مزيت نسبي تابلوهاي بدنه كامپوزيت توليدي در مناطق با رطوبت بالا اين شركت تا كنون توانسته تعامل خوبي با شركتهاي توزيع مناطق شمالي و جنوبي كشور ايجاد كند.

ويژگيها و مزاياي تابلوهاي كامپوزيت توليدي شركت ايمن ايستا الكتريك

علاوه بر مزاياي عمومي تابلوهاي بدنه كامپوزيت سعي شده در انتخاب شكل و تيپ تابلوهاي توليدي فاكتورهاي متعددي مد نظر قرار گيرد كه در زير به برخي از آنها اشاره مي شود:

1. توليد تابلوها با سايزهاي مطابق استاندارد DIN آلمان در چهار سايز
2. با توجه به شرايط خاص فرهنگي سعي شده تابلوهاي توليدي داراي حداكثراستحكام مكانيكي باشند.
3. استفاده از قفل هاي سوئيچي و يراق آلات با ضريب اطمينان و طول عمر بالا جهت جلوگيري از سرقت تجهيزات داخلي تابلو و عدم نياز به استفاده از قفلهاي آويز
4. ايجاد امكان بارگيري از تابلو با تعبيه ي دريچه ي بارگيري روي پايه تابلو
5. تعبيه ي بازوهاي كامپوزيت از جنس بدنه روي ديواره ي داخلي تابلوهاي توليدي جهت بكارگيري به عنوان مقره ي اتكاييِ سيستم باس بار 185 ميليمتري كه باعث افزايش سرعت مونتاژ و كاهش هزينه هاي توليد مي شود.
6. درجه حفاظت محيطي(IP) اوليه ي 44 با قابليت ارتقاء به 65IP
7. وزن كمتر در مقايسه با تابلوهاي فلزي
8. ارايه فونداسيون كامپوزيت اختصاصيِ سبك با استحكام مكانيكي بسيار بالا و قابل دمونتاژ شدن، براي هر سايز تابلو، كه به راحتي در محل نصب قابل مونتاژ بوده و علاوه بر افزايش سرعت نصب، باعث پرهيز از هزينه و دقدقه هاي نصب فونداسيونهاي بتوني مي شود.
9. ايجاد ساختار ماژولار در ساخت بدنه و فونداسيون كه امكان تعويض هر يك از قطعات بدنه و پايه را در صورت بروز هرگونه آسيب ديدگي قبل و پس از نصب ميسر مي سازد.
10. امكان توليد در رنگهاي مختلف همچنين امكان رنگ آميزي بدنه با رنگهاي متداول
11. تعبيه ي سيستم گردش طبيعي هوا در داخل تابلو كه امكان تهويه ي هواي داخل تابلو را بدون استفاده از فن ميسر مي سازد، مضاف بر اينكه بر خلاف تابلوهاي فلزي ضريب انتقال حرارت بدنه ي تابلوهاي كامپوزيت بسيار پايين بوده و اجازه ي انتقال حرارت ناشي از تابش آفتاب به بدنه ي تابلو را به داخل آن نمي دهد.

جعبه هاي انشعاب كامپوزيت ساخت شركت ايمن ايستا الکتريک

پس از عرضه تابلوهاي كامپوزيت به بازار مصرف و تقاضاهاي مطرح شده از جانب شركتهاي توزيع، شركت نيپكو با رايزني با شركتهاي متقاضي، طراحي و ساخت جعبه انشعاب كامپوزيت را در دستور كار خود قرار داد كه پس از تعامل فراوان و يافتن نقطه نظرات اين شركتها در خصوص نكات قابل اعمال در طراحي قالب بدنه، طرح نهايي براي يك سايز پر مصرف جعبه به منظور استفاده به عنوان جعبه ي انشعاب و جعبه كنتور تكفاز و سه فاز به ابعاد 125*240*300 ميليمتر تأييد و پس از قالب سازي توليد آن آغاز شد.

علاوه بر مزيتهاي عمومي بدنه هاي كامپوزيتِ ساخته شده به روش SMC مانند بالا بردن ضريب ايمني و كاهش چشمگير آمار برق گرفتگي و همچنين جلوگيري از سرقت درب جعبه انشعاب- به دليل عدم امكان بازيافت آسان مواد كامپوزيت و نياز به دانش خاص در اين زمينه-، در طراحي جعبه انشعاب كامپوزيت توليدي اين شركت سعي شده به موارد متعددي توجه شود كه در زير به آنها اشاره مي شود:

1. تعبيه ي كانال گردش هوا در بدنه جعبه كه عليرغم حفظ IP44 باعث تهويه ي طبيعي هواي داخل جعبه مي شود.
2. تعبيه چهار عدد دريچه ورود و خروج كابل در طرفين و دو دريچه در بالا و پايين جعبه جهت تسهيل در ورود و خروج كابل و جلوگيري از ازدحام و چرخش بي مورد كابلها در داخل جعبه
3. استفاده از درپوشهاي(پولكي) قابل برش در دريچه هاي ورود و خروج كابل كه با ايجاد شابلون هاي سايزهاي مختلف كابل بر روي آنها ، برش كاري آنها جهت ايجاد حفره براي ورود و خروج كابل را تسهيل نموده علاوه بر اينكه سعي شده در پوشها از مواد نسبتاً منعطف ساخته شوند كه پس از برش كاملاً به كابل چسبيده و بدون نياز به استفاده از گلند بتوان IP جعبه را حفظ نمود.
4. امكان استفاده از كف جعبه انشعاب به عنوان صفحه نصب به دليل امكان استفاده از پيچهاي خودكار و عدم نياز به صفحه نصب مجزا
5. تعبيه ي محل نصب شينه نول در سه طرف جعبه به منظور پرهيز از چرخش بي مورد سيمهاي نول در داخل جعبه انشعاب
6. عدم نياز به استفاده از شينه ارت به دليل عايق بودن بدنه جعبه
7. استفاده از قفل مخفي و آچار مخصوص جهت باز و بسته كردن درب جعبه كه امكان دسترسي هاي غير مجاز به داخل جعبه را به حداقل مي رساند.
8. تعبيه چهار سوراخ در داخل جعبه جهت اتصال جعبه به ديوار و عدم دسترسي به پيچهاي مربوطه هنگام بسته بودن درب جعبه
9. تعبيه ي چهار عدد زائده به عنوان پايه در چهار گوشه پشت جعبه كه با ايجاد فاصله ي مناسب جعبه از ديوار، ايجاد امكان گردش هواي طبيعي در اطراف جعبه را نيز ميسر مي سازد.
10. امكان تغيير سريع و آسانِ جهت باز شدن درب قبل و پس از نصب در صورت وجود محدوديتهاي فيزيكي محل نصب
11. امكان استفاده به عنوان جعبه كنتور ديجيتال تكفاز و سه فاز با ايجاد حداكثر محافظت از كنتور در بدترين شرايط محيطي

ضميمه الف:

مروري بر فيوزهاي كاردي

فيوزهاي كاردي زير مجموعه‌اي از فيوزهاي HRC (High Rupture Capacity) (ظرفيت شكست بالا) هستند. اين فيوزها غالباً براي كاربري‌هاي توزيع و جهت محافظت از مصرف كننده‌هاي عمده مانند الكتروموتورها استفاده مي شوند كه در 8 سايز زير و در محدوده‌ي جرياني 2 الي 1600 آمپر توليد مي‌شوند.

1. سايز 000      از    2       تا    100     آمپر
2. سايز  00       از   2        تا    160     آمپر
3. سايز   0        از   6        تا    200     آمپر
4. سايز   1        از   20      تا    250     آمپر
5. سايز   2        از   20      تا    400     آمپر
6. سايز   3        از   63      تا    630     آمپر
7. سايز   4        از  160    تا   1250    آمپر
8. سايز  4a       از  315    تا   1600    آمپر

توجه:

• سازندگان كليد فيوزها و پايه فيوزها نيز اين ادوات را بر اساس همين استاندارد توليد مي كنند بنابراين بهربرداران محترم به هنگام استفاده از اين تجهيزات مي بايست به اين نكته توجه كنند كه در هر پايه فيوز يا كليد فيوز مي‌بايست فيوز هم سايز همان كليد قرار داده شود و اكتفا به آمپراژ براي انتخاب فيوز كافي نيست. به طور مثال كليدي كه به نام 160 آمپر شناخته مي شود فقط فيوزهاي كاردي سايز 00 و كليدي كه به نام 630 آمپر شناخته مي شود فقط فيوزهاي سايز 3 را پشتيباني مي كند واستفاده از فيوزهاي سايزهاي ديگر باعث ايجاد مشكل در عملكرد كليد خواهد شد.
• متاسفانه در بازار به دليل عدم اطلاع كافي از تقسيم بندي فوق، به اشتباه فيوزهاي كاردي را با نام هاي پايه كوتاه، پايه بلند و اسامي از اين دست عرضه ميكنند كه اين نوع نام گذاري براي شناخت و تفكيك فيوزهاي كاردي از يكديگر كافي نيست.

1. • هنگام انتخاب فيوزهاي كاردي حتماً ميبايست به ظرفيت شكست يعني حداكثر جريان خطايي كه فيوز مي‌تواند تحمل كند توجه شده و فيوز مناسب با كاربري مورد نظر انتخاب گردد. در كاربردهاي توزيع قالباً از قدرت قطع 100 كيلوآمپر استفاده مي شود.
   • با توجه به وجود انواع فيوزهاي غير استاندارد در بازار بايد توجه كافي در انتخاب فيوز استاندارد صورت گيرد.

همچنين اين فيوزها بر اساس نوع كاربرد به صورت زير تقسيم‌بندي مي‌شوند:

1. gG/gL (General/Line) محافظت از خط، بارهاي مقاومتي وساير مصارف توزيع
2. aM (Motor) عملكرد تاخيري به هنگام اضافه بار و عملكرد سريع به هنگام اتصال كوتاه به هنگام حفاظت از الكتروموتورها.
3. aR (Rapid) محافظت از نيمه هادي‌هاي قدرت به هنگام اتصال كوتاه
4. gR (Rapid) محافظت از نيمه هادي‌هاي قدرت به هنگام اتصال كوتاه و اضافه بار
5. gS (Semiconductor) محافظت همزمان از نيمه هادي‌هاي قدرت و مدارات مربوطه

ضميمه ب:

آشنايي با سيستم باس بار و كليد فيوزهاي عمودي

در حال حاظر شركتهاي مطرح توليد كننده ي كليد فيوز و ساير تجهيزات مشابه صنعت توزيع نيروي برق در راستاي حركت جهاني به منظور استاندارد سازي سيستمهاي توزيع نيروي برق مخصوصاً در حيطه ي تابلوهاي توزيع فشار ضعيف به سوي توليد ادوات توزيع از قبيل كليد فيوزها، پايه فيوزها، فيوزهاي باكسي و تجهيزاتي از اين دست منطبق بر سيستم هاي باس بار سوق داده شده اند. به طوري كه به پيروي از شركتهاي بزرگي مانند Jean muller ،electric Schneider، wohener و … در كشورمان نيز در سالهاي اخير شركتهاي پيشرو در اين زمينه، توليد كليدفيوزها و پايه فيوزهاي عمودي منطبق بر سيستم باس بار 185 ميليمتري را آغاز نموده اند.

سيستم باس بار چيست؟

همانطور كه ذكر شد به منظور استاندارد سازي سيستمهاي توزيع انرژي الكتريكي مخصوصاً در بخش توليد تابلوهاي فشار ضعيف، شركتهاي توليد كننده سيستم باس بار را به بازار عرضه كرده اند كه در اين سيستم چيدمان شينه هاي اصلي تابلو بر خلاف تابلوهاي سُنتي از شكل ثابت و ساده اي پيروي مي كند به گونه اي كه در تابلو فقط سه شينه يِ اصليِ R,S,T به صورت موازي با راستاي افق و در عرض تابلو به گونه اي قرار مي گيرند كه سطوحي از شينه ها كه داراي بيشترين سطح تماس با هوا هستند به صورت عمود بر سطح افق قرار گرفته و فاصله مركز تا مركز شينه ها 60 ، 100 و يا 185 ميليمتر مي باشد و تابلو غير از اين سه شينه ي اصلي به شينه بندي ديگري نياز نخواهد داشت، بدين ترتيب به جاي اينكه چيدمان كليدفيوزها تعيين كننده ي چيدمان تابلو بوده و باعث تحميل انواع خمكاري و ايجاد اتصالات متعدد روي شينه هاي فرعي مربوط به فيدرهاي خروجي و به تبع آن افزايش تلفات الكتريكي شود- سيستم باس بار استاندارد ايجاد شده با به

حداقل رساندن تعداد اتصالات و خمكاريها روي شينه ها علاوه بر كاهش تلفات الكتريكي مربوطه تعيين كننده چيدمان و شكل استاندارد تابلو خواهد بود و اعمال تغييرات سليقه اي توسط سازندگان تابلو تقريباً غير ممكن مي شود.

كليد فيوزها و پايه فيوزهاي عمودي

كليد فيوزهاي عمودي نمونه اي از تجهيزات باس باري هستند كه در راستاي استاندارد و ايمن سازي تابلوهاي توزيع به بازار عرضه گشته اند و همانطور كه در بالا اشاره شد پس از نصب يك سيستم باس بار به راحتي و به سرعت و مي توان كليدفيوزهاي عمودي را روي آن مونتاژ كرد.

لازم به ذكر است كليدفيوزها و پايه فيوزهاي عمودي در ابعاد استاندارد و در عرضهاي 50 و 100 ميليمتر توليد مي شوند و فيوزهاي كارديِ تا سايزNH4a يعني 1600 آمپر را پشتيباني مي كنند. نكته جالب توجه اينكه از آمپراژ 250آمپر به بالا عرض تمامي كليد و پايه فيوزها ثابت (100 ميليمتر) بوده و در صورت نياز به افزايش ظرفيت مي توان بدون نياز به تغيير در ساختار تابلو و حتي در حالت برقدار كليد يا پايه فيوز عمودي را با نمونه ي با ظرفيت بالاتر جايگزين كرد. همچنين در صورت نياز به كاهش آمپراژ و اضافه نمودن تعداد فيدرهاي خروجي مي توان با حذف يك كليد با عرض 100 ميليمتر دو كليد با عرض 50 ميليمتر و ظرفيت پايينتر را جايگزين آن كرد.

ساير مزاياي استفاده از كليدفيوزها وپايه فيوزهاي عمودي

كاهش 50 درصدي حجم تابلو، افزايش ايمني به دليل ساختار استاندارد و عدم دسترسي به قسمتهاي برقدار در صورت استفاده از سيستم باس بار، كاهش ميزان شمش مس مصرفي، افزايش سرعت مونتاژ تابلو، پرهيز از چيدمان هاي سليقه اي ادوات داخلي تابلو و . . .

بیشتر بخوانید: همه چیز در مورد کامپوزیت‌ها