Problemy i środki ostrożności w eksploatacji skrzynek rozdzielczych

Zewnętrzne niskonapięciowe skrzynki dystrybucyjne (dalej nazywane "skrzynkami dystrybucyjnymi") to urządzenia dystrybucji niskiego napięcia używane w systemach zasilania 380/220V do odbioru i rozdzielania energii elektrycznej. Zazwyczaj są instalowane w miejscach takich jak strona niskiego napięcia transformatorów dystrybucyjnych. Wewnątrz są zazwyczaj wyposażone w urządzenia ochronne, takie jak bezpieczniki, ochrony przeciwprądu zwrotnego i piorunochrony; urządzenia sterujące, takie jak przekaźniki, automaty, przełączniki obciążenia i wyłączacze; urządzenia pomiarowe, takie jak transformatory prądowe i liczniki energii; oraz urządzenia kompensacyjne, takie jak kondensatory. Wraz z realizacją projektów budowy i modernizacji sieci energetycznych miejskich i wiejskich, szerokim zastosowaniem skrzynek dystrybucyjnych i ciągłym wzrostem społecznego zużycia energii elektrycznej, pojawiły się różne problemy operacyjne, które wymagają uwagi.

1. Zbyt wysoka temperatura skracająca żywotność urządzeń elektrycznych w skrzynce dystrybucyjnej

Maksymalna temperatura otoczenia wokół urządzeń elektrycznych zaprojektowanych i wyprodukowanych zgodnie z normami krajowymi nie powinna przekraczać 40°C podczas pracy. Jednak dla skrzynek dystrybucyjnych działających pod palącym słońcem latem, ze względu na bezpośredni wpływ słońca, odbicie ciepła od betonowego podłoża i ciepło generowane przez urządzenia wewnątrz, temperatura w skrzynce może czasami przekroczyć 60°C. Tak wysoka temperatura łatwo prowadzi do starzenia się izolacji i spalania się cewek i przewodników elektrycznych. Wysoka temperatura również zwiększa opór kontaktów elektrycznych, co z kolei powoduje dodatkowe ogrzewanie, tworząc szkodliwą pętlę, która ostatecznie prowadzi do spalania się kontaktów. Ponadto, zbyt wysoka temperatura wpływa na stabilność charakterystyk ochronnych, niezawodność działania i dokładność pomiarów. Dlatego zaleca się:

(1) Wybieranie skrzynek dystrybucyjnych z wentylacją na obu bocznych ścianach i częściową przegrodą wewnętrzną, aby ułatwić cyrkulację powietrza i odprowadzenie ciepła.

(2) Korpus skrzynki powinien być wykonany z nierdzewnej stali naturalnego koloru, która jest mniej podatna na korozję i odbija ciepło. Okresowe nanoszenie warstwy izolacyjnej, aby zmniejszyć promieniowanie ciepła, byłoby jeszcze lepszym rozwiązaniem.

(3) Oprócz zapewnienia wentylacji, skrzynka powinna być umieszczona tak, aby uniknąć bezpośredniego słońca w południe, a podłoże pod nią powinno być wolne od żwiru.

(4) Unikać przeciążenia urządzeń w okresie wysokich temperatur i minimalizować generowanie ciepła przez urządzenia w skrzynce.

2. Ograniczenia ochrony przed piorunami poprzez montaż piorunochronów tylko na stronie przychodzącej linii

Typowo, między liniami przychodzącymi/wychodzącymi a szyną główną w skrzynce dystrybucyjnej są montowane bezpieczniki lub inne urządzenia. Jeśli linię wychodzącą uderzy piorun, powodując, że najpierw przepali się bezpiecznik na stronie przychodzącej, cała skrzynka traci ochronę przed piorunami. Każdego roku wiele skrzynek dystrybucyjnych jest uszkodzonych przez uderzenia piorunów. Zaleca się montaż piorunochronów na tlenku cynku na wszystkich stronach linii przychodzących i wychodzących skrzynki dystrybucyjnej.

3. Używanie niewłaściwych produktów zwiększające awaryjność skrzynek dystrybucyjnych

Warto wybierać produkty wysokiej jakości i niskiego oporu (np. bezpieczniki niskiego oporu), które nie tylko mogą zmniejszyć straty, ale także obniżyć nagromadzenie ciepła w skrzynce, prolongując żywotność sprzętu. Dodatkowo, należy odpowiednio zwiększyć margines bezpieczeństwa niektórych komponentów. Ze względu na wysoką wewnętrzną temperaturę otoczenia, margines nośności prądowej przewodników powinien być zwiększony co najmniej o jeden stopień. Bez zmiany nominalnej wartości prądu bezpiecznika, wybór nieco większego fizycznego rozmiaru trzymaka bezpiecznika może zmniejszyć prawdopodobieństwo spalenia jego podstawy.

4. Niewłaściwe techniki montażu powodujące przegrzewanie i spalanie się połączeń

Niektórzy elektrycy, podczas wymiany przewodów, nie używają naciągniętych końcówek, a zamiast tego skręcają przewody wieloprzewodowe, tworząc końcówkę do połączenia śrubowego, co prowadzi do spalania się przewodów krótko po wymianie. W skrzynkach produkowanych przez niektórych producentów, linie rozgałęzione są nakładane bezpośrednio na główną szynę i połączone śrubami, co prowadzi do złej odprowadzania ciepła i częstych awarii pod dużymi obciążeniami. Zaleca się dodanie bloku dystrybucyjnego po stronie obciążenia głównej szyny, z którego będą połączone linie rozgałęzione. To poprawia odprowadzanie ciepła, wygląd, przejrzystość i ułatwia bezpieczne połączenia.

5. Uruchomienie bez kontroli, tworząc zagrożenia bezpieczeństwa

Chociaż produkty dostarczane przez producentów podlegają surowej kontroli fabrycznej, potrząsanie podczas transportu i wibracje podczas obsługi mogą spowodować, że niektóre śruby połączeń poluzują się po dotarciu. To prowadzi do przegrzewania się połączeń przewodów krótko po uruchomieniu. Zaleca się przeprowadzenie kontroli i ponownego zacieśnienia przed uruchomieniem.

6. Inne problemy

• Niewłaściwe miejsce montażu: Niewłaściwe umieszczenie wpływa na krajobraz miejski i czyni skrzynkę podatną na zewnętrzne uszkodzenia. Wybierz odpowiednie miejsce, biorąc pod uwagę wszystkie czynniki.

• Niedostateczny system ziemny: Niektóre systemy TN-C (połączenie neutrali ochronnych) nadal używają metody zasilania trójfazowego czteroprzewodowego. Neutral w sieci niskonapięciowej często jest długi i ma duży opór. Pod niezbalansowanym obciążeniem trójfazowym, prąd zerowy płynie przez neutral. Ponadto, ze względu na czynniki środowiskowe, starzenie się przewodników i wilgoć, prądy wyciekające mogą również tworzyć pętlę przez neutral, powodując, że ta posiada potencjał, co jest szkodliwe dla bezpiecznej pracy. Zaleca się zastosowanie systemu TN-S (trójfazowe pięcioprzewodowe zasilanie). Tutaj, neutral roboczy i przewód ziemny ochronny są oddzielone, efektywnie izolując potencjalnie niebezpieczne napięcia możliwe w systemie TN-C i utrzymując obudowy sprzętu na potencjale "ziemi", eliminując ryzyko.

• Niedostateczna odległość i funkcje: Niewystarczająca odległość między urządzeniami i fazami, czasami bez widocznych punktów rozłączenia, stanowi ryzyko dla elektryków i uniemożliwia wymianę bezpieczników podczas deszczu lub mgły.

• Brak ochrony przed brakiem fazy: Brak ochrony przed brakiem fazy prowadzi do spalania się silników z powodu jednofazowego zasilania.

• Użycie nieelektronicznych liczników: Niektóre skrzynki nie mają elektronicznych liczników energii, co uniemożliwia zdalne centralne odczyty.

• Brak konserwacji: Niektóre skrzynki pozostają zamknięte przez cały rok bez rutynowych kontroli i konserwacji.

Autor uważa, że w miejscach wymagających wysokiej niezawodności zasilania i/lub mających złe warunki środowiskowe, specyfikacje skrzynek dystrybucyjnych powinny być odpowiednio zwiększone, aby ułatwić konserwację; tam, gdzie jest to konieczne, powinny być stosowane środki wymuszonego chłodzenia lub komponenty elektryczne odpornie na wysokie temperatury, aby zmniejszyć awaryjność; oraz powinny być instalowane inteligentne urządzenia do zdalnego monitorowania i dynamicznego zarządzania, aby osiągnąć bezpieczne, wysokiej jakości i niezawodne zasilanie.