Sbírky a spoje v HV a EHV instalacích

Sbírky a spoje v interiérových a exteriérových instalacích

Co je elektrická sbírka?

Elektrickou sbírkou se rozumí jediný vodič nebo skupina vodičů, jejichž účelem je shromažďovat elektrickou energii z příchozích vedení a distribuovat ji do odchozích vedení. V podstatě slouží jako klíčový uzel, kde se proudy z příchozích a odchozích vedení setkávají, efektivně agregujíce elektrickou energii v jednom místě elektrického systému. Tato funkce dělá sbírky nezbytnými komponenty pro umožnění efektivního toku a distribuce elektřiny v různých elektrických systémech.

Sbírky pro exteriérové instalace

V instalacích s vysokým (HV) a extrémně vysokým (EHV) napětím, stejně jako v exteriérových středně vysokonapěťových (MV) instalacích, jsou často používány holé sbírky a spoje. Vodiče používané v těchto situacích mohou být dvou hlavních typů: trubkové nebo víceproudové dráty.

Trubkové sbírky jsou obvykle opřeny o sloupové izolátory, které jsou obvykle vyrobeny z keramiky. Tyto izolátory hrají klíčovou roli v udržování elektrické izolace mezi sbírkami a nosnou konstrukcí, což zajišťuje bezpečné a správné fungování elektrického systému. Na druhou stranu jsou víceproudové sbírky zajištěny pomocí konečných kleští, které pevně drží dráty a brání jakémukoli pohybu nebo oslabení, které by mohlo narušit elektrické spojení.

Obrázky 1 a 2 poskytují vizuální příklady, které ilustrují popsané koncepty a ukazují typický vzhled a instalaci exteriérových sbírek a jejich souvisejících komponentů.

Sbírky pro instalace s vypínači

Sbírky používané v instalacích s vypínači jsou obvykle vyrobeny z mědi, hliníku nebo hliníkových slitin, jako jsou slitiny Al-Mg-Si (hliník-magnélium-křemík). Tyto materiály jsou vybírány pro svou elektrickou vodivost, mechanické vlastnosti a nákladovou efektivitu, což je činí vhodnými pro efektivní distribuci elektrické energie v systémech s vypínači.

Hlavní charakteristiky holých sbírek

• Fyzické rozměry: Pro trubkové vodiče je důležitým parametrem průměr, zatímco pro víceproudové vodiče je primární význam mít průřez. Tyto rozměry přímo ovlivňují nosnost proudu sbírky a její elektrický odpor. Větší průměr nebo průřez umožňuje přenos vyšších proudů s nižšími ztrátami.

• Mechanické vlastnosti: Holé sbírky musí mít dostatečnou mechanickou sílu, aby odolaly různým silám, které se objevují během provozu. Klíčové mechanické parametry zahrnují tahovou sílu (schopnost odolat protahování), tlakovou sílu (odolnost proti stlačení), ohybovou sílu (schopnost odolat ohybovým silám) a kritickou tlakovou sílu (odolnost proti deformaci za tlakového zatížení). Kromě toho jsou momenty odporu a setrvačnosti klíčové pro pochopení, jak sbírka reaguje na mechanické stresy, což zajišťuje její strukturální celistvost v průběhu času.

• Nominální proud: Nominální proud sbírky označuje maximální kontinuální proud, který sbírka může bezpečně přenášet bez přehřívání nebo degradace svého výkonu. Tato hodnota je stanovena na základě faktorů, jako jsou vlastnosti materiálu, průřez a okolní provozní podmínky. Výběr sbírky s vhodnou nominální hodnotou proudu je klíčový pro prevenci přehřívání a možných selhání v elektrickém systému.

Je důležité si uvědomit, že protože holé sbírky nejsou izolované, koncept nominálního napětí se nevztahuje stejným způsobem, jako u izolovaných vodičů. Při připojování sbírek k terminálům zařízení se musí použít specializované spoje. Tyto spoje, jak je znázorněno na obrázku 3, zajišťují bezpečné a nízkoodporné elektrické spojení, což umožňuje spolehlivý přenos elektrické energie mezi sbírkami a ostatními komponentami systému s vypínači.

Připojení sbírek a izolované sbírkové systémy

Připojení sbírek

Při vytváření spojení mezi sbírkami je volba spojů klíčová a závisí na materiálech sbírek, které se spojují. Pro spojení měděného s měděným se obvykle používají bronzové spoje. Tyto spoje nabízejí vynikající elektrickou vodivost a mechanickou sílu, což zajišťuje spolehlivé spojení. Pro spojení hliníkového s hliníkovým jsou ideální spoje z hliníkových slitin. Jsou speciálně navrženy tak, aby odpovídaly vlastnostem hliníkových sbírek, poskytují bezpečné a stabilní spojení a minimalizují riziko koroze.

V případě spojení měděného s hliníkovým jsou nezbytné dvousložkové spoje. Použití těchto spojů je nutné k prevenci koroze, která může nastat v důsledku elektrolytického efektu, kdy se dvě různé kovy dotýkají v přítomnosti elektrolitu (např. vlhkosti ve vzduchu). Elektrolytická reakce mezi mědí a hliníkem může vést k degradaci spojení v průběhu času a potenciálně k elektrickým selháním. Dvousložkové spoje jsou konstruovány tak, aby tento problém odstranily, zajišťují dlouhodobé a spolehlivé spojení mezi měděnými a hliníkovými sbírkami.

Izolované sbírky a kanalizační systémy

V interiérových středně vysokonapěťových (MV) a nízkonapěťových (LV) instalacích, kde se jedná o vysoké proudy a prostor je omezený, jsou často využívány izolované sbírky a kanalizační systémy. V těchto instalacích jsou sbírky uzavřeny v kovových obalech, které mají dvojitý účel poskytovat mechanickou ochranu a elektrickou izolaci. Obaly chrání sbírky před fyzickým poškozením, jako je náhodné dopadnutí nebo kontakt s cizími předměty, a také zabírají elektrické šoky tím, že izolují živé vodiče od okolí.

Nicméně, tento obal má svou cenu. Přítomnost obalu snižuje tepelnou vydávku sbírek. Omezuje proudění chladicího vzduchu kolem sbírek a snižuje radiace, které jsou důležité pro vydávku tepla generovaného během průtoku proudu. V důsledku toho jsou nominální hodnoty proudů sbírek uvnitř obalů často značně nižší v porovnání se sbírkami expozoírovými volnému vzduchu.

Pro řešení tohoto problému a minimalizaci snížení nosnosti proudu lze použít ventilované obaly. Tyto obaly jsou navrženy s otvory nebo venty, které umožňují lepší proudění vzduchu a tím efektivnější tepelnou vydávku. To pomáhá udržovat vyšší nominální hodnoty proudů, zatímco stále poskytuje nezbytnou mechanickou ochranu a izolaci.

Obrázek 4 poskytuje ilustrativní příklad uzavřené sbírky, který ukazuje typickou strukturu a vzhled takového systému a zdůrazňuje, jak je obal integrován se sbírkami, aby splňoval požadavky interiérových elektrických instalací.

Izolované sbírky a kanalizační systémy

Izolované sbírky

Izolované sbírky jsou obvykle vyrobeny z plochých tyčí z mědi nebo hliníku. Počet tyčí na fázi může být různý, v závislosti na velikosti proudu, který musí přenášet. V tomto uspořádání je každá jednotlivá fáze nebo póle umístěna v samostatně zazemleném obalu. Koncové části tohoto obalu jsou spojeny tyčí, která je vybavena pro plný krátkozávodný proud.

Hlavním účelem obalu je zabránit vzniku mezifázových krátkozávodných proudů. Navíc nabízí důležitou výhodu spojenou s magnetickými poli. Když proud proudí skrz vodiče, vytváří silná magnetická pole. Nicméně, rovnocenný a opačný proud je indukován v obalu nebo obalu, což téměř úplně zruší tyto magnetická pole. Toto zrušení magnetických polí pomáhá snížit elektromagnetické rušení a minimalizovat potenciální nežádoucí efekty na blízká elektrická a elektronická zařízení.

Běžně používané izolační materiály pro izolované sbírky zahrnují vzduch a šestifluorid síry (SF6). Vzduch je snadno dostupná a nákladově efektivní možnost, zatímco SF6 nabízí vynikající izolační vlastnosti, což ho činí vhodným pro aplikace, kde je vyžadována vyšší úroveň izolace a elektrického výkonu.

Kanalizační systémy

V nízkonapěťových (LV) instalacích, kde je efektivní a nákladově efektivní způsob distribuce energie, stejně jako zásobování energií více zařízení a usnadnění propojení mezi rozvody nebo mezi rozvodem a transformátorem, je použití kanalizačního systému. Jak je znázorněno na obrázku 5, kanalizační systémy poskytují strukturovaný a efektivní způsob vedení elektrických vodičů, chrání je před fyzickým poškozením a zjednodušují instalaci a údržbu elektrických systémů.

Kanalizační systémy: Vlastnosti a výhody

Kanalizační systém se skládá z předmontovaných plochých vodičů (včetně fázových a neutrálních vodičů) uzavřených v jednom kovovém obalu. Tento design nabízí zjednodušený a organizovaný přístup k distribuci elektrické energie.

V kanalizačních systémech se vytahování energie ze sbírkového kanalizačního systému dosahuje pomocí vytahovacích jednotek. Tyto jednotky jsou připojeny v konkrétních, předdefinovaných místech podél sbírkového kanalizačního systému. Umožňují bezpečné a kontrolované vytahování energie z systému, obvykle prostřednictvím vhodných ochranných zařízení, jako jsou vypínače nebo pojistky. Toto uspořádání zajišťuje, že elektrická energie může být distribuována přesně na různé zatížení, jak je potřeba.

Kanalizační systémy nabízejí několik významných výhod oproti tradičním systémům na základě kabelů:

• Nákladová efektivita a snadná instalace: Kanalizační systémy jsou ekonomičtější a jednodušší k instalaci, zejména při práci s vysokými proudy. V takových scénářích je dosažení potřebných nominálních hodnot proudů s jednokabátovými kabely často vyžaduje použití více kabelů, aby byly splněny specifikace poklesu napětí a zapadnutí napětí. To nejen zvyšuje složitost a náklady na instalaci kabelů, ale také zvyšuje riziko přehřívání mezi kabely, což může potenciálně vést ke krátkozávodům. Naopak kanalizační systémy poskytují efektivnější a spolehlivější řešení pro distribuci vysokých proudů.

• Mechanická síla a efektivita instalace: Mají vynikající mechanickou sílu na dlouhé vzdálenosti s minimální potřebou montážních prvků. Tato charakteristika výrazně snižuje časy instalace, protože je potřeba méně podpěr a přípojných prvků než u kabelových tras. Robustnost kanalizačních systémů také zajišťuje větší životnost a spolehlivost během provozu.

• Úspora místa a zjednodušený design: Kanalizační systémy eliminují potřebu více kabelových tras spolu s jejich příslušnými nosnými kovovými prvky, což zjednodušuje celkovou elektrickou infrastrukturu. Toto snížení složitosti nejen ušetří místo, ale také zjednoduší správu a údržbu systému.

• Snížení požadavků na zakončení: Vyžadují méně místa pro zakončení uvnitř rozvodů. Je to klíčová výhoda, zejména v návrzích rozvodů, kde je místo omezené, což umožňuje kompaktnější a efektivnější rozvržení elektrických panelů.

• Eliminace potřeby kabelových spojovačů: Protože kanalizační systémy jsou předmontované a nevyžadují na místě spojování kabelů, je eliminována potřeba specializovaných kabelových spojovačů. To nejen snižuje náklady na práci, ale také minimalizuje potenciální chyby spojené se spojováním kabelů, což zlepšuje celkovou kvalitu a spolehlivost elektrické instalace.

• Flexibilita v distribuci energie: Více vytahovacích výstupů poskytuje flexibilitu pro adaptaci na změny v požadavcích na energii po původní instalaci, podle hodnocení sbírkového kanalizačního systému. Tato funkce umožňuje snadné překonfigurace elektrického systému, aby se akomodovaly nové zatížení nebo změny v požadavcích na zatížení, což činí kanalizační systémy vysoko adaptabilními na evoluční potřeby elektrického systému.

• Snadná přesunutí a rozšíření: Přesunutí distribučních výstupů je s kanalizačními systémy jednoduchý proces. Kromě toho se systém snadno rozšiřuje, jak rostou elektrické požadavky zařízení, což nabízí škálovatelné řešení pro distribuci energie.

• Estetická přitažlivost: V oblastech, kde je elektrický systém viditelný, nabízejí kanalizační systémy esteticky přitažlivý vzhled oproti svazcům kabelů. Jejich elegantní a uniformní design může zlepšit vizuální atraktivitu interiéru budovy, což je činí preferovanou volbou v komerčních a veřejných prostorech.

• Opětovné použití: Sbírkové kanalizační systémy lze rozebrat a znovu použít v jiných oblastech, což poskytuje nákladově efektivní řešení pro zařízení, která procházejí renovací nebo expanzí. Tento faktor opětovného použití nejen snižuje odpad, ale také nabízí významné úspory v oblasti materiálů a nákladů na instalaci.

• Zlepšená odolnost proti ohni: Poskytují lepší odolnost proti šíření ohně oproti tradičním kabelovým systémům. Kovový obal kanalizačního systému pomáhá obsahovat oheň a bránit jeho šíření skrze elektrický systém, což přispívá ke zlepšení bezpečnosti proti ohni v budovách.