Χαμηλής Τάσης Γραμμές Διανομής και Απαιτήσεις Διανομής Ηλεκτρικής Ενέργειας για Χώρους Κατασκευών

Οι γραμμές χαμηλής τάσης αναφέρονται στα κυκλώματα που μέσω ενός μετασχηματιστή διανομής μειώνουν την υψηλή τάση των 10 kV στο επίπεδο 380/220 V—δηλαδή, οι γραμμές χαμηλής τάσης που εκτείνονται από τον υποσταθμό μέχρι τον τελικό εξοπλισμό χρήσης.

Οι γραμμές χαμηλής τάσης πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τη φάση σχεδιασμού των διασυνδέσεων υποσταθμών. Σε εργοστάσια, για εργαστήρια με σχετικά υψηλή ζήτηση ισχύος, εγκαθίστανται συχνά αφιερωμένοι υποσταθμοί εργαστηρίων, όπου οι μετασχηματιστές τροφοδοτούν απευθείας διάφορα ηλεκτρικά φορτία. Για εργαστήρια με μικρότερα φορτία, η τροφοδοσία γίνεται απευθείας από τον κύριο μετασχηματιστή διανομής.

Η σχεδίαση της διάταξης των γραμμών χαμηλής τάσης βασίζεται στην κατηγορία, το μέγεθος, τη διανομή και τα χαρακτηριστικά του φορτίου. Γενικά, υπάρχουν δύο τύποι μεθόδων διανομής: ακτινωτός και κεντρικός (ή δενδρικού τύπου).

Τα ακτινωτά κυκλώματα προσφέρουν υψηλή αξιοπιστία, αλλά εμπλέκουν υψηλότερο κόστος επένδυσης. Ως εκ τούτου, η κεντρική διανομή χρησιμοποιείται συχνότερα στα σύγχρονα συστήματα χαμηλής τάσης λόγω της μεγαλύτερης ευελιξίας της—όταν οι διεργασίες παραγωγής αλλάζουν, δεν απαιτούνται σημαντικές τροποποιήσεις στο κύκλωμα διανομής. Έτσι, η μέθοδος κεντρικού τύπου χαρακτηρίζεται από χαμηλότερο κόστος και υψηλότερη προσαρμοστικότητα. Ωστόσο, όσον αφορά την αξιοπιστία τροφοδοσίας, είναι κατώτερη της ακτινωτής μεθόδου.

1. Τύποι γραμμών χαμηλής τάσης

Υπάρχουν δύο μέθοδοι εγκατάστασης για τις γραμμές χαμηλής τάσης: τοποθέτηση καλωδίων και εγκατάσταση ανοικτών γραμμών.

Οι γραμμές καλωδίων είναι θαμμένες υπόγεια, κάτι που τις καθιστά ελάχιστα επηρεαζόμενες από φυσικές συνθήκες όπως ο άνεμος ή ο πάγος. Επιπλέον, εφόσον δεν είναι ορατοί αγωγοί πάνω από το έδαφος, βελτιώνουν την αισθητική των αστικών περιοχών και το περιβάλλον των κτιρίων. Ωστόσο, οι εγκαταστάσεις καλωδίων εμπλέκουν υψηλότερο κόστος επένδυσης και είναι δυσκολότερες στη συντήρηση και την επισκευή. Οι ανοικτές γραμμές έχουν τα αντίθετα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Ως εκ τούτου, εκτός αν υπάρχουν ειδικές απαιτήσεις, οι ανοικτές γραμμές χρησιμοποιούνται γενικά για τη διανομή χαμηλής τάσης.

Οι ανοικτές γραμμές χαμηλής τάσης χρησιμοποιούν συνήθως ξύλινους ή σκυρόδεμα πόλους, με μονωτές (πορσελάνινα μπουκάλια) που στερεώνουν τους αγωγούς σε διαμήκεις δοκούς τοποθετημένες στους πόλους. Η απόσταση μεταξύ δύο πόλων είναι περίπου 30–40 μέτρα εντός των εργοστασιακών χώρων και μπορεί να φτάσει τα 40–50 μέτρα σε ανοικτούς χώρους. Η απόσταση μεταξύ των αγωγών είναι συνήθως 40–60 εκατοστά. Οι διαδρομές των γραμμών θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντές και ευθείες, ενώ πρέπει να επιτρέπουν εύκολη εγκατάσταση και συντήρηση.

1.1 Διανομή ηλεκτρικής ενέργειας σε κατασκευαστικές πλατφόρμες

Οι συνθήκες ηλεκτρικού φορτίου στις κατασκευαστικές πλατφόρμες διαφέρουν από εκείνες των τυπικών βιομηχανικών εγκαταστάσεων. Το μέγεθος και το είδος των φορτίων μεταβάλλονται ανάλογα με την πρόοδο του έργου—για παράδειγμα, στα αρχικά στάδια της κατασκευής χρησιμοποιούνται κυρίως μηχανήματα μεταφοράς και μεταφόρτωσης, ενώ σε μεταγενέστερα στάδια μπορεί να εμπλακούν μηχανές συγκόλλησης κ.λπ. Επομένως, η συνολική ζήτηση ενέργειας στην πλατφόρμα πρέπει να καθορίζεται βάσει του μέγιστου υπολογισμένου φορτίου της αιχμής φάσης κατασκευής.

Η παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε κατασκευαστικές πλατφόρμες είναι προσωρινή. Όλος ο ηλεκτρικός εξοπλισμός πρέπει να επιτρέπει γρήγορη εγκατάσταση και αποσυναρμολόγηση. Οι υποσταθμοί στην πλατφόρμα προτιμότερα είναι τύπου επί πόλου και εξωτερικού χώρου. Οι ανοικτές γραμμές κεντρικού τύπου χρησιμοποιούνται συνήθως για την καλωδίωση. Κατά την εγκατάσταση των γραμμών, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ότι δεν πρέπει να εμποδίζεται η κυκλοφορία και να εξασφαλίζεται η ευκολία εγκατάστασης και απομάκρυνσης. Για υπόγεια έργα ή κατασκευή σηράγγων όπου ο χώρος είναι περιορισμένος, το ύψος των ανοικτών γραμμών δεν μπορεί να πληροί τις τυπικές απαιτήσεις εδάφους.

Σε τέτοιες περιπτώσεις, τα κυκλώματα φωτισμού πρέπει να χρησιμοποιούν ασφαλή τάση εξαιρετικά χαμηλής τάσης (SELV) κάτω από 36 V, ενώ οι γραμμές τροφοδοσίας 380/220 V για φορτία κινητήρων πρέπει να χρησιμοποιούν εύκαμπτα τριφασικά τετραπολικά καλώδια με καλή μόνωση και αντοχή στην υγρασία. Τα καλώδια πρέπει να τοποθετούνται ανάλογα με την πρόοδο της κατασκευής και να αποσυνδέονται και να απομακρύνονται όταν δεν χρησιμοποιούνται για να εξασφαλίζεται η ασφάλεια.

1.2 Ελάχιστη απόσταση μεταξύ αγωγών και εδάφους

Οι γραμμές διανομής δεν πρέπει να διασχίζουν στέγες κατασκευασμένες από εύφλεκτα υλικά, ούτε προτιμότερα να διασχίζουν κτίρια με πυράντοχες στέγες· αν αυτό είναι αναπόφευκτο, απαιτείται συντονισμός με τις αρμόδιες αρχές. Η κάθετη απόσταση μεταξύ αγωγών και κτιρίων, στη μέγιστη κάμψη, πρέπει να είναι τουλάχιστον 3 μέτρα για γραμμές 1–10 kV και τουλάχιστον 2,5 μέτρα για γραμμές κάτω από 1 kV.

Όταν οι γραμμές διανομής διασταυρώνονται με γραμμές επικοινωνίας (χαμηλής τάσης), οι γραμμές ισχύος πρέπει να εγκαθίστανται πάνω από τις γραμμές επικοινωνίας. Η κάθετη απόσταση στη μέγιστη κάμψη πρέπει να είναι τουλάχιστον 2 μέτρα για γραμμές 1–10 kV και τουλάχιστον 1 μέτρο για γραμμές κάτω από 1 kV.

2. Πίνακες διανομής σε κατασκευαστικές πλατφόρμες

Οι πίνακες διανομής σε κατασκευαστικές πλατφόρμες μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε κύριους πίνακες διανομής, σταθερούς δευτερεύοντες πίνακες διανομής και κινητούς δευτερεύοντες πίνακες διανομής.

2.2 Κύριος πίνακας διανομής

Εάν χρησιμοποιείται ανεξάρτητος μετασχηματιστής, τόσο ο μετασχηματιστής όσο και ο επόμενος κύριος πίνακας διανομής εγκαθίστανται από τον φορέα παροχής ηλεκτρικής ενέργειας. Ο κύριος πίνακας διανομής περιλαμβάνει έναν κύριο διακόπτη χαμηλής τάσης, μετρητές ενεργού και άεργης ενέργειας, βολτόμετρο, αμπερόμετρο, επιλογέα τάσης και ενδεικτικά φώτα. Όλα τα κυκλώματα κλάδων στην κατασκευαστική πλατφόρμα συνδέονται με δευτερεύοντες πίνακες διανομής που βρίσκονται μετά τον κύριο πίνακα.

Εάν χρησιμοποιείται μετασχηματιστής επί πόλου, τόσο ο κύριος όσο και οι δευτερεύοντες πίνακες διανομής είναι τοποθετημένοι στον πόλο, με το κάτω μέρος του περιβλήματος τουλάχιστον 1,3 μέτρα πάνω από το έδαφος. Για μεγαλύτερους μετασχηματιστές που εγκαθίστανται σε υπαίθριες εγκαταστάσεις, μπορούν να χρησιμοποιηθούν κλειστοί πίνακες διακοπτών. Οι δευτερεύοντες πίνακες διανομής χρησιμοποιούν συνήθως διακόπτες χαμηλής τάσης σειράς DZ.

Ο κύριος σφαλματοδιακόπτης επιλέγεται με βάση την ορατή ροή του μετατροπέα, ενώ για τις κλάδιες χρησιμοποιούνται μικρότεροι σφαλματοδιακόπτες που επιλέγονται σύμφωνα με τη μέγιστη ορατή ροή κάθε κλάδου. Για κλάδους με μικρές ροές, πρέπει να χρησιμοποιούνται συστήματα ανίχνευσης υπολειμματικής ροής (RCDs) (μέγιστη ικανότητα RCD: 200 A). Το πλήθος των σφαλματοδιακόπτες κλάδων πρέπει να υπερβαίνει τον σχεδιασμένο αριθμό κλάδων κατά ένα ή δύο, για να λειτουργούν ως επιπλέον κλάδοι. Στα διανεμητικά πάνελ των εργοτόπων δεν εγκαθίστανται επιτηρητικά όργανα όπως αμπερόμετρα και βολτόμετρα.

Αν χρησιμοποιείται ένα υπάρχον μετατροπέα (που δεν είναι εξατομικευμένος για τον εργοτόπο), οι λειτουργίες κύριας και υποδιανομής ενσωματώνονται σε ένα μόνο κάσκελ, με προσθήκη ρευστημέτρων και ρεακτιβομέτρων. Από το κύριο διανεμητικό πάνελ και πέρα, το σύστημα χρησιμοποιεί την ενεργοποίηση TN-S τριφασικής πεντατρόχου διάταξης, και η μεταλλική εγκάλυψη του διανεμητικού πάνελ πρέπει να είναι συνδεδεμένη με τον συνδεκτή προστασίας (PE).

2.3 Σταθερό Υποδιανεμητικό Πάνελ

Στους εργοτόπους, η εγκατάσταση καλωδίων είναι συνήθως μέσω άμεσης εγκατάθεσης, και το σύστημα ενεργοποίησης χρησιμοποιεί συνήθως μια ακτινοειδή διάταξη. Κάθε σταθερό υποδιανεμητικό πάνελ λειτουργεί ως τελικό σημείο του κλάδου του και είναι συνεπώς συνήθως τοποθετείται κοντά στην ηλεκτρική εξοπλισμό που εξυπηρετεί.

Η εγκάλυψη του σταθερού υποδιανεμητικού πάνελ είναι κατασκευασμένη από λεπτή χάλυβα, με έναν υπέρυδρο κορυφαίο. Το πάτωμα του κάσκελ είναι εγκατεστημένο σε ύψος μεγαλύτερο από 0,6 μέτρα από το έδαφος, υποστηριζόμενο από γόνατα από γωνιαίο χάλυβα. Το κάσκελ έχει πόρτες στα δύο πλευρά. Εσωτερικά, ένα απομονωτικό πάνελ λειτουργεί ως βάση εγκατάστασης των ηλεκτρικών συστατικών. Το κάσκελ είναι εξοπλισμένο με έναν κύριο διακόπτη 200-250 A - έναν τεσσαρόπολο RCD - που επιλέγεται σύμφωνα με τη μέγιστη ορατή ροή όλων των συνδεδεμένων εξοπλισμών.

Λαμβάνοντας υπόψη την πολυλειτουργικότητα, ο σχεδιασμός πρέπει να φιλοξενεί κοινό εξοπλισμό εργοτόπου, όπως πύργους κρανούς ή συστήματα συγκόλλησης. Πίσω από τον κύριο διακόπτη, εγκαταστάνται αρκετοί διακόπτες κλάδων (επίσης τεσσαρόπολοι RCDs), με ικανότητες που συνδυάζονται σύμφωνα με τις συνήθεις εκτιμήσεις συσκευών - για παράδειγμα, ένας κύριος RCD 200 A με τέσσερα κλάδια: δύο 60 A και δύο 40 A. Κάτω από κάθε RCD κλάδου, εγκαταστάνται κεραμικοί κρυσταλλοφόροι για να παρέχουν ένα ορατό σημείο αποσύνδεσης και να λειτουργούν ως τερματικά σημεία εξοπλισμού. Τα άνω τερματικά των κρυσταλλοφόρων συνδέονται με τα κάτω τερματικά των RCD, ενώ τα κάτω τερματικά παραμένουν ανοιχτά για συνδέσεις εξοπλισμού. Αν απαιτείται, εγκαταστάνται επίσης μονοφασικοί διακόπτες εσωτερικά του κάσκελ για την ενεργοποίηση μονοφασικών συσκευών.

Ως τελικό σημείο ενός κλάδου, κάθε σταθερό υποδιανεμητικό πάνελ πρέπει να έχει επαναληπτική γείση για την ενίσχυση της αξιοπιστίας της σύνδεσης προστασίας γης.

Μετά την είσοδο των συνδεκτών στο κάσκελ, ο αδιάφορος (εργασιακός μηδέν) συνδεκτής συνδέεται σε ένα τερματικό πάνελ. Οι φασικοί συνδεκτές συνδέονται άμεσα με τα άνω τερματικά του RCD. Ο συνδεκτής προστασίας γης (PE) είναι συνδεδεμένος στον βολτ με τη γείση της εγκάλυψης και συνδέεται με έναν επαναληπτικό σημειογράφο. Όλοι οι PE συνδεκτές που προέρχονται από αυτό το διανεμητικό πάνελ συνδέονται με τον ίδιο βολτ.

2.4 Κινητό Υποδιανεμητικό Πάνελ

Το κινητό υποδιανεμητικό πάνελ έχει την ίδια εσωτερική διάρθρωση με το σταθερό. Συνδέεται μέσω ευέλικτου καλώδιου με ρουβεροειδή επένδυση σε ένα σταθερό υποδιανεμητικό πάνελ και μετακινείται όσο το δυνατόν πιο κοντά στον εξοπλισμό που εξυπηρετεί - για παράδειγμα, από ένα χαμηλότερο ορόφο πάνω σε έναν επίπεδο κατασκευής. Το κάσκελ χρησιμοποιεί επίσης RCDs, αλλά με μικρότερη ικανότητα από τα σταθερά. Προστίθενται μονοφασικοί διακόπτες και πρίζες για την παροχή μονοφασικής ενέργειας σε μονοφασικές συσκευές. Η μεταλλική εγκάλυψη πρέπει να είναι συνδεδεμένη με τον συνδεκτή προστασίας γης.