Nízkonapěťové distribuční linky a požadavky na rozvod elektrické energie na stavebních prostranstvích

Nízkonapěťové distribuční linky jsou obvody, které přes distribuční transformátor snižují vysoké napětí 10 kV na úroveň 380/220 V – tedy nízkonapěťové linky vedoucí od podstanice k koncovému zařízení.

Nízkonapěťové distribuční linky by měly být zohledněny již v návrhové fázi konfigurace zapojení podstanic. V továrnách se pro dílny s relativně vysokým energetickým vyžadováním často instalují speciální dílnové podstanice, kde transformátory přímo dodávají energii různým elektrickým spotřebičům. Pro dílny s menšími spotřebami je energie dodávána přímo z hlavního distribučního transformátoru.

Návrh rozvržení nízkonapěťových distribučních linek je založen na kategorii, velikosti, rozložení a charakteristice zatížení. Obecně existují dva typy distribučních metod: radiální a trnová (nebo stromovitá).

Radiální obvody nabízejí vysokou spolehlivost, ale spojené s ni jsou vyšší investiční náklady. Proto je v moderních nízkonapěťových systémech častěji používána trnová distribuce, díky své větší flexibilitě – pokud se změní výrobní procesy, není třeba provádět významné úpravy distribučního obvodu. Tedy trnová metoda má nižší náklady a vyšší adaptabilitu. Pokud jde o spolehlivost dodávky energie, je však trnová metoda horší než radiální metoda.

1.Druhy nízkonapěťových distribučních linek

Existují dva způsoby instalace nízkonapěťových distribučních linek: položení kabelů a vedení vzduchem.

Kabelové linky jsou zakopány do země, což je minimálně ovlivňuje přírodní podmínky jako vítr nebo led. Kromě toho, jelikož žádné dráty nejsou viditelné nad zemí, zlepšují estetiku měst a budov. Nicméně, instalace kabelů je spojena s vyššími investičními náklady a je obtížnější udržovat a opravovat. Vedení vzduchem mají opačné výhody a nevýhody. Proto se v případě nízkonapěťové distribuce obvykle používají vedení vzduchem, pokud neexistují zvláštní požadavky.

Nízkonapěťová vedení vzduchem obvykle používají dřevěné nebo betonové stožáry, s izolátory (porcelánové lahvičky) fixujícími vodiče na ramena montovaná na stožáry. Vzdálenost mezi dvěma stožáry je přibližně 30–40 metrů v areálu továrny a může dosahovat 40–50 metrů v otevřených oblastech. Vzdálenost mezi vodiči je obvykle 40–60 centimetrů. Trasy linek by měly být co nejkratší a přímější, přičemž umožňují snadnou instalaci a údržbu.

1.1 Distribuce elektřiny na staveništi

Elektrické zatížení na staveništích se liší od zatížení v běžných průmyslových závodech. Velikost a povaha zatížení se mění s postupem projektu – například v počátečních fázích stavby se především používají dopravní a přepravní stroje, zatímco v pozdějších fázích mohou být použity svarkovací stroje atd. Proto by celkové energetické požadavky staveniště měly být určeny na základě maximálního vypočteného zatížení v době špičkové fáze stavby.

Dodávka elektřiny na staveništi je dočasná. Všechna elektrická zařízení musí umožňovat rychlou instalaci a demontáž. Místní podstanice by měly být preferovaně venkovní typy montované na stožáry. Trnová vedení vzduchem jsou často používána pro vedení. Při vedení linek je třeba dbát, aby nedocházelo k rušení dopravy a aby byla zajistena snadná instalace a demontáž. V případě podzemních projektů nebo stavby tunelů, kde je prostor omezen, nemůže výška vedení vzduchem splňovat standardní požadavky na výšku nad zemí.

V takových případech musí osvětlovací obvody používat bezpečnostní extra nízké napětí (SELV) nižší než 36 V, zatímco 380/220 V dodávací linky pro motorové zatížení by měly používat houfné třífázové čtyřvodívé kabely s dobrými izolačními a odpornými vlastnostmi proti vlhkosti. Kabely by měly být položeny podle postupu stavby a odpojeny a odstraněny, když nejsou používány, aby byla zajištěna bezpečnost.

1.2 Minimální vzdálenost mezi vodiči a zemí

Distribuční linky by neměly křižovat střechy z hořlavých materiálů, ani by bylo vhodné, aby křižovaly budovy s odolnými střechami; pokud je to nezbytné, je třeba koordinovat s příslušnými orgány. Svislá vzdálenost mezi vodiči a budovami, při maximálním prohnutí, by měla být pro linky 1–10 kV alespoň 3 metry, a pro linky nižší než 1 kV alespoň 2,5 metru.

Pokud se distribuční linky křižují s komunikačními (nízkonapěťovými) linkami, měly by být elektrické linky instalovány nad komunikačními linkami. Svislá vzdálenost při maximálním prohnutí by měla být pro linky 1–10 kV alespoň 2 metry, a pro linky nižší než 1 kV alespoň 1 metr.

2.Distribuční skříně na staveništi

Distribuční skříně na staveništi lze rozdělit na hlavní distribuční skříně, pevné vedlejší distribuční skříně a pohyblivé vedlejší distribuční skříně.

2.2 Hlavní distribuční skříň

Pokud se používá samostatný transformátor, jsou jak transformátor, tak následující hlavní distribuční skříň instalovány dodavatelem energie. Hlavní distribuční skříň obsahuje hlavní nízkonapěťový vypínač, aktivní a reaktivní čítače energie, voltmeter, ampermetr, výběrový spínač napětí a indikátory. Všechny větve na staveništi jsou připojeny k vedlejším distribučním skříním umístěným za hlavní skříní.

Pokud se používá transformátor montovaný na stožáru, jsou jak hlavní, tak vedlejší distribuční skříně montovány na stožáru, s dolní částí obalové skříně alespoň 1,3 metru nad zemí. Pro větší transformátory nainstalované na zemních platformách lze použít uzavřené skříně s vypínači. Vedlejší distribuční skříně obvykle používají nízkonapěťové vypínače série DZ.

Hlavní vypínač je vybírán podle nominálního proudu transformátoru, zatímco vedlejší okruhy používají menší vypínače s kapacitou stanovenou podle maximálního nominálního proudu každého okruhu. Pro okruhy s malým proudem by měly být použity zbytkové proudové čidlo (RCD) (maximální kapacita RCD: 200 A). Počet vypínačů vedlejších okruhů by měl převyšovat počet navržených odvětví o jeden nebo dva, aby sloužily jako náhradní okruhy. V distribučních skříních na stavebních místech nejsou instalovány přístroje pro měření, jako jsou amperometry a voltmetry.

Pokud se používá existující transformátor (není vyhrazený pro dané místo), funkce hlavní a vedlejší distribuce jsou integrovány do jedné skříně, s přidanými měřiči aktivní a reaktivní energie. Od hlavní distribuční skříně systém používá konfiguraci TN-S třífázové pětivodiče a kovová obálka distribuční skříně musí být spojena s ochrannou zemí (PE).

2.3 Pevná vedlejší distribuční skříň

Na stavebních místech je většinou kabelování provedeno přímým zakopáním a elektrický systém typicky používá radiální konfiguraci. Každá pevná vedlejší distribuční skříň slouží jako konečný bod svého odvětví a proto je obvykle umístěna poblíž elektrického zařízení, kterému dodává energii.

Obálka pevné vedlejší distribuční skříně je vyrobena z tenké ocelové plechové desky s protidéšťovou horní částí. Spodní část skříně je nainstalována ve výšce větší než 0,6 metru nad zemí, podpírána nohama z rohové oceli. Skříň má dveře na obou stranách. Uvnitř slouží izolační panel jako montážní základna pro elektrické součásti. Skříň je vybavena hlavním vypínačem 200–250 A – čtyřpolovým RCD – s kapacitou stanovenou podle maximálního nominálního proudu všech připojených zařízení.

Z hlediska univerzálnosti by design měl umožnit použití běžného zařízení na stavebním místě, jako jsou jeřáby nebo svařovací stroje. Za hlavním vypínačem jsou nainstalovány několik vedlejších vypínačů (rovněž čtyřpolové RCD) s kapacitami kombinovanými podle typických hodnot spotřebičů – například 200 A hlavní RCD s čtyřmi odvětvími: dvěma po 60 A a dvěma po 40 A. Pod každým vedlejším RCD jsou nainstalovány držáky keramických pojistek, které poskytují viditelný oddělovací bod a slouží jako terminály zařízení. Horní terminály pojistek jsou spojeny s dolními terminály RCD, zatímco dolní terminály zůstávají volné pro připojení zařízení. Pokud je třeba, jsou uvnitř skříně také nainstalovány jednofázové vypínače pro dodávku energie jednofázovým spotřebičům.

Jako konečný bod odvětví musí každá pevná vedlejší distribuční skříň mít opakované zazemlení, aby byla zajištěna spolehlivost spojení s ochrannou zemí.

Po vstupu vodičů do skříně je neutrální (pracovní nula) vodič spojen s terminálovým blokem. Fázové vodiče jsou přímo spojeny s horními terminály RCD. Ochranný zemní (PE) vodič je upevněn na zemnici na obálce a spojen s opakovaným zazemňovacím elektrodou. Všechny další PE vodiče od této distribuční skříně jsou spojeny s touto stejnou zemnicí.

2.4 Pohyblivá vedlejší distribuční skříň

Pohyblivá vedlejší distribuční skříň má stejnou vnitřní konfiguraci jako pevná verze. Je spojena pomocí flexibilního kabelu s gumovou obalením s pevnou vedlejší distribuční skříní a je přesunuta co nejblíže k zařízení, kterému dodává energii – například z nižšího patra na vyšší stavební úroveň. Skříň také používá RCD, ale s menší kapacitou než pevné skříně. Jsou přidány jednofázové vypínače a zásuvky, aby bylo možné poskytnout jednofázovou energii pro jednofázové spotřebiče. Kovová obálka musí být spojena s ochranným zemním vodičem.