Cas de conception d'une armoire de jeu de barres d'entrée CA à 12 canaux

Objectifs et exigences

Concevez une armoire de combinaison CA 12-en-1-sortie. Comme il s’agit d’un projet hors réseau, il ne nécessite que la fonctionnalité du combineur.

Selon le schéma de principe ci-dessus, les spécifications de l'armoire sont de 5 000 kVA/800 V. Le courant total entrant dans l'armoire est : 350kW * 12 / 800V / 1,732 ≈ 3031A. Le courant moyen par branche est de 253A.

Calcul et conception de l'équipement principal

Disjoncteurs à boîtier moulé d'entrée (MCCB)

1.Quantité : 12 unités, correspondant à la topologie « 12 pouces ». Un disjoncteur par branche d'entrée pour une protection indépendante, isolant uniquement la branche défectueuse sans affecter les autres.

Courant nominal : courant de sortie total ~ 3031A. Réparti à parts égales entre 12 branches, cela donne un maximum de ~ 253 A par branche. Un disjoncteur de 400 A est sélectionné pour éviter les déclenchements en cas de surcharge lors d'un fonctionnement prolongé. (Formule : I_total=(P_total) / (√3 * V_LL) )

Pôles : 3P (tri-phasé). Le cœur du système CA hors réseau-est le circuit d'alimentation triphasé-. La ligne neutre est connectée séparément via des bornes (non coupées par le disjoncteur), simplifiant la conception et assurant une protection fiable du circuit triphasé principal-.

Capacité de coupure : supérieure ou égale à 50 kA, capable d'interrompre rapidement le courant estimé de court-circuit-à une seule branche-(~31,5 kA) à 800 V, évitant ainsi les dommages causés par l'arc et garantissant une isolation fiable des défauts.

Disjoncteur du cadre de sortie (FCB)

1.Quantité : 1 unité, correspondant à la topologie « 1-out ». Un disjoncteur principal contrôle la sortie combinée des 12 entrées.

2. Courant nominal : courant total ~ 3031 A. Un disjoncteur de châssis de 4 000 A est sélectionné (en tenant compte de la pleine charge non-continue et de la redondance des jeux de barres/câbles), prenant en charge une surcharge de courte durée-et répondant aux demandes de puissance de sortie élevées-.

3. Délai de libération en cas de sous-tension : les systèmes hors réseau- manquent de support réseau et sont sujets aux fluctuations de tension. La fonction de retard empêche les déclenchements intempestifs lors de chutes de tension transitoires, garantissant ainsi la stabilité de l'alimentation.

4.Pôles : 3P, adapté au jeu de barres combiné triphasé principal. Le neutre est câblé indépendamment, ne passant pas par le disjoncteur principal, concentrant la protection (surcharge, court-circuit-) sur le circuit principal triphasé-.

5. Capacité de coupure : supérieure ou égale à 63 kA, interrompant efficacement le courant total estimé de court-circuit du bus - (~ 40 kA) avec une coupure rapide et une bonne extinction de l'arc, empêchant ainsi l'escalade des défauts.

Sectionneur rotatif (interrupteur d'isolement)

Courant nominal : correspond au courant maximum du côté sortie de 3031 A pour éviter le chauffage pendant l'isolation.

Fonction : Pour la maintenance dans les systèmes-hors réseau, il fournit une coupure physique-sans arc dans le circuit principal triphasé-, offrant une isolation plus fiable qu'un disjoncteur pour la sécurité du personnel.

Pôles : 3P, déconnectant simultanément les trois phases du circuit principal, correspondant à la configuration du disjoncteur. Le neutre ne nécessite pas d'isolement (confirmé mort séparément lors de la maintenance), simplifiant ainsi le fonctionnement tout en répondant aux normes de sécurité.

Dispositif de protection contre les surtensions CA (SPD)

1. Tension nominale : correspond à la tension nominale de 800 V CA du système pour éviter toute défaillance du SPD.

2. Courant de décharge nominal (In) : les scénarios hors réseau - manquent de protection coordonnée contre la foudre sur le réseau. Il doit résister indépendamment aux surtensions de foudre. Une capacité de 100 kA couvre les besoins des zones de foudre modérées, en absorbant l'énergie de la foudre.

3.Pôles : 4P (Trois-phase + Neutre). Bien que les disjoncteurs soient 3P, la ligne neutre nécessite toujours une protection contre les surtensions pour éviter les dommages matériels dus à une surtension due à la foudre sur le neutre, offrant ainsi une protection complète du circuit.

3. Sélection des équipements et nomenclature (BOM)

En fonction des spécifications du système (5 000 kVA/800 V CA, 12 en 1, 253 A par branche, 3 031 A au total), sélectionnez l'équipement approprié.

Boîtier d'armoire

Dimensions : largeur 1 000 mm, profondeur 1 000 mm, hauteur 2 200 mm, doit accueillir 12 disjoncteurs d'entrée, 1 grand disjoncteur de sortie, des jeux de barres, des transformateurs de courant, etc. La largeur, la profondeur et la hauteur doivent permettre la disposition des composants, l'espace de refroidissement et le routage des câbles.

Matériau : métal pour une résistance mécanique élevée, une résistance à la corrosion et aux chocs environnementaux extérieurs, adapté à une installation potentielle en extérieur dans des scénarios-hors réseau.

Indice de protection : IP54 pour la protection contre la poussière et l'eau, empêchant toute pénétration susceptible de provoquer des courts-circuits à haute tension, garantissant ainsi la sécurité des opérations en extérieur.

Résumé de la sélection de l'équipement (tableau)

4.Dessins

Schéma de principe de câblage

Schéma électrique

Diagramme du modèle