EN
Elektros inžinierius maisto perdirbimo gamykloje nustatė, kad vieno maitinimo grandinės pertraukiklio perkrovos išsijungimas sukėlė grandininį reiškinį aukščiau esančioje apsaugos sistemoje, dėl ko buvo išjungta visa pakuotės gamybos linija – ne dėl to, kad gedimas buvo katastrofiškas, o todėl, kad pradinio žemosios įtampos skirstomosios sistemos projektavimo metu nebuvo atlikta apsaugos koordinavimo analizė. Šio keturių valandų sustojimo sukeltos gamybos nuostolios viršijo tinkamos koordinavimo analizės kainą 20 kartų. Žemosios įtampos skirstomosios sistemos projektavimas gali būti nepastebimas pastato naudotojams ar gamybos vadovams, tačiau kai jis nepavyksta, pasekmės plinta per visas sistemas, kurios priklauso nuo elektros energijos.
Pagrindiniai projektavimo principai
Galingumo skaičiavimai ir įvairovės koeficientai
Kiekvienas žemo įtampos skirstymo projektavimas prasideda tikslia apkrovos tvarkaraščiu – dokumentuota kiekvienos grandinės, jos prijungtos apkrovos kilovatais arba kilovoltamperais ir numatomų eksploatacijos charakteristikų sąrašu. Trijų fazių apkrovos, pvz., varikliai, oro kondicionavimo kompresoriai ir pramoniniai šildymo elementai, yra išsiskirstomos tarp fazių taip, kad būtų sumažinta neutraliojo laidininko srovė ir įtampos nesimetrija. Vienos fazės apkrovos – apšvietimo grandinės, patogumo lizdai, biuro įranga – paskirstomos tarp trijų fazių su tikslu, kad didžiausios ir mažiausios apkrovos fazės nesimetrija būtų mažesnė nei 15 procentų. Įvairovės koeficientai atsižvelgia į tai, kad ne visos prijungtos apkrovos vienu metu veikia pilna galia. Komercinio pastato apšvietimo apkrovos įvairovės koeficientas gali būti 0,9, o biurų zonose esančių rozetės grandinių – 0,3–0,5, atspindint tai, kad bet kuriuo duotuoju metu tik nedidelė dalis rozetės tarnauja aktyviai veikiančiai įrangai. Tinkamų įvairovės koeficientų taikymas neleidžia perdidinti transformatorių, pagrindinių autobusų ir aukštesnio lygio jungiklių įrangos – perdidinimas padidina sąnaudas, išplėčia fizinį plotą ir net gali sumažinti energijos naudingumo koeficientą, nes transformatoriai mažiau efektyviai veikia esant mažai apkrovai.
Apsaugos derinimas ir selektyvumas
Pasirinktinė koordinacija reiškia, kad kai įvyksta gedimas, veikia tik apsaugos įrenginys, esantis tiesiogiai virš gedimo vietos – išjungiamasis įrenginys, tiekiantis gedusią grandinę, išsijungia, o visi aukščiau esantys išjungiamieji įrenginiai lieka uždaryti. Tokios koordinacijos pasiekimui reikia atlikti koordinavimo tyrimą, kuriame nubrėžiamos visų apsaugos įrenginių laiko–srovės charakteristikų kreivės viso elektros skirstymo hierarchijoje – nuo pagrindinio įėjimo iki galutinių grandinės išjungiamųjų įrenginių. Mažosios įtampos jungiklių įrenginiuose naudojamų formuotų korpusų grandinės išjungiamųjų įrenginių koordinacija paprastai pasiekiamas parenkant išjungiamuosius įrenginius su skirtingais momentinio išsijungimo nustatymais arba įvedant laiko delsas aukščiau esančiuose įrenginiuose. Ištraukiamųjų jungiklių įrenginių konstrukcijose, pvz., mažosios įtampos skyduose MNS ar GCS tipo, išjungiamieji įrenginiai gali būti sukonfigūruoti su elektroniniais išsijungimo blokais, kurie leidžia reguliuoti ilgojo laiko, trumpojo laiko ir momentinės apsaugos nustatymus – tokia lankstumas supaprastina koordinavimą palyginti su fiksuotais šiluminiais–magnetiniais išsijungimo blokais. Žemės gedimų apsauga ypač svarbi mažosios įtampos skirstymo projektavime. 400 A maitinimo linijoje įvykęs žemės gedimas gali sukelti nepakankamai didelę srovę, kad aktyvuotų fazės perkrūvio apsaugą, todėl gedimas gali likti nepastebėtas. Specialūs žemės gedimų relės arba išjungiamieji įrenginiai su integruota žemės gedimų apsauga užtikrina pakankamą jautrumą šiems pavojingiems reiškiniams aptikti ir pašalinti.
Šiukšliadėžė ir šiluminis valdymas
Pagrindinė žemosios įtampos jungiklių įrangos rinkinio autobusų sistema perduoda visų prijungtų šakų bendrą apkrovos srovę. Autobusų skerspjūvio plotas parenkamas remiantis nuolatine srovės verte, trumpojo jungimo atlaikymo gebėjimu ir temperatūros kilimo ribomis, kurias nustato IEC 61439 arba lygiavertės standartų reikalavimai. Daugumai taikymų naudojami variniai autobusai, o aliumininiai – tais atvejais, kai svarbiausia yra masė ir kaina, jei tik tinkamai suprojektuoti dviejų metalų sujungimai neleidžia elektrocheminės korozijos susidaryti pereinant nuo vieno metalo prie kito. Šilumos valdymas jungiklių įrangos korpuso viduje tiesiogiai veikia autobusų ir automatinio jungiklio veikimą. Gamtinė konvekcija per ventiliacijos grotelės dažniausiai pakanka daugumai montavimų, tačiau įrangos rinkiniai, montuojami aukštos aplinkos temperatūros sąlygomis arba nuolat veikiantys arti savo nustatytos srovės vertės, gali reikalauti priverstinės ventiliacijos. Standartinė autobusų sujungimų temperatūros kilimo riba yra 70 K virš aplinkos temperatūros neatplombuotoms varinėms jungtims ir 65 K – aliuminio stogui padengtoms jungtims; šių ribų viršijimas pagreitina oksidaciją, padidina kontaktinę varžą ir sukuria savireguliuojamą blogėjimo ciklą.
Dažniausiai užduodami klausimai
Koks yra skirtumas tarp fiksuotos ir ištraukiamos žemosios įtampos jungiamosios įrangos?
Fiksuotoje jungiamosios įrangos grandinės pertraukikliai nuolat pritvirtinti prie šinų sistemos, todėl jų keitimui reikia išjungti maitinimą. Ištraukiamos konstrukcijos pertraukikliai sumontuoti ant vežimėlių, kuriuos galima ištraukti techninės priežiūros tikslais be viso skydo maitinimo išjungimo, taip sumažinant prastovas keičiant pertraukiklius ar atliekant jų bandymus.
Kaip nustatomas žemosios įtampos skirstomosios skydo trumpojo jungimo atlaikymo rodiklis?
Skydo trumpojo jungimo atlaikymo rodiklis turi būti didesnis nei maksimalus numatomasis avarinis srovės dydis jo montavimo vietoje. Tipiški rodikliai svyruoja nuo 25 kA iki 100 kA vienai sekundei ir apskaičiuojami remiantis transformatoriaus varža, laidų varža nuo maitinimo šaltinio bei sujungtų sukamųjų apkrovų (variklių) indėliu.
Kokie standartai taikomi žemosios įtampos jungiamosios įrangos projektavimui?
IEC 61439 nustato žemosios įtampos jungiklių ir valdymo įrangos komplektus, apima tipų bandymus ir nuolatines patikras. Konkrečios šio standarto dalys nagrinėja operatoriams skirtus skirstomuosius skydelius, kvalifikuotiems asmenims skirtą energijos jungiklių įrangą bei autobusų bėgių sistemą. IEC 60947 apima atskirus jungiklius ir apsaugos įrenginius.
Kaip lankinės iškrovos pavojus veikia žemosios įtampos skirstymo sistemos projektavimą?
Lankinės iškrovos tyrimai apskaičiuoja incidentinę energiją kiekviename skirstymo sistemos taške, todėl nustatomas asmeninės apsaugos įrangos pasirinkimas ir priimami projektavimo sprendimai, pvz., nuotolinis ištraukiamųjų pertraukiklių valdymas, lankinėms iškrovoms atsparios jungiklių įrangos konstrukcija bei zonų pasirinktinis sąsajos ryšys, kad būtų sumažintas lankinės iškrovos nutraukimo laikas.
Kokią funkciją neutralusis ir žemės laidininkai atlieka sistemos projektavime?
Neutralinis laidininkas perduoda nesuvaldytą trijų fazių grįžtamojo srovės srautą ir turi būti atitinkamai parinkto skerspjūvio — sistemose su reikšmingomis harmoninėmis apkrovomis iš elektroninės įrangos neutralinis laidininkas gali praleisti srovę, viršijančią fazinių laidininkų srovę, todėl jo skerspjūvis turi būti padidintas. Apsaugos žemės laidininkas užtikrina avarinės srovės grįžtamąjį kelią ir turi būti parinkto skerspjūvio, kad galėtų išlaikyti numatytą avarinę srovę tam laikui, kuris reikalingas apsaugos veikimui.
Kiek kartų reikia peržiūrėti apsaugos derinimo tyrimus?
Apsaugos derinimo tyrimai turi būti peržiūrėti kiekvieną kartą, kai yra pridedamos arba pašalinamos reikšmingos apkrovos, keičiasi tiekimo organizacijos tiekimo charakteristikos arba ne dažniau kaip kas penkerius metus. Tiektuvo aukštutinės grandies apsaugos parametrų pakeitimai, laikui bėgant blogėjanti kabelio izoliacija bei įrangos keitimas kitomis charakteristikomis visiškai paveikia pirminio derinimo analizės galiojimą.