Alavirtajakojohtot ja sähkönjakeluvaatimukset rakennustyömailla

Alavirta jakeluverkot viittaavat piireihin, jotka kautta jakelumuuntimella alentavat korkean jännitteen 10 kV:n tasolta 380/220 V:n tasolle - toisin sanoen alavirtapiireihin, jotka kulkevat alamittausasemalta loppukäyttölaitteisiin.

Alavirtajakeluverkkoja tulisi ottaa huomioon alamittausaseman johtoverkon suunnitteluvaiheessa. Tehtaissa työtiloille, joilla on suhteellisen korkea energiatarve, asennetaan usein omia työtilaalamaiseja alamittausasemia, joista muuntimet tarjoavat suoraan erilaisille sähkölähteille. Pienemmän kuormituksen työtiloille energia toimitetaan suoraan pääjakelumuuntimesta.

Alavirtajakeluverkkojen asettelu perustuu kuormituksen luokkaan, määrään, jakautumiseen ja kuormituksen ominaisuuksiin. Yleisesti ottaen on olemassa kaksi jakeluverkon tyyppiä: säteistetty ja puu (tai puulainen).

Säteistetyillä piireillä on korkea luotettavuus, mutta ne vaativat suurempaa investointikustannusta. Siksi puutyyppinen jakelu on yleisempi modernissa alavirtajärjestelmässä sen suuremman joustavuuden vuoksi - kun tuotantoprosessit muuttuvat, jakeluverkon merkittäviä muutoksia ei tarvita. Tämän vuoksi puutyyppinen menetelmä on edullisempi ja sopeutuva. Kuitenkin sähköntarjonnan luotettavuudessa se on heikompi kuin säteistetty menetelmä.

1. Alavirtajakeluverkkojen tyypit

Alavirtajakeluverkoilla on kaksi asennustyyppeä: kaapelin asentaminen ja ilmakulkuverkon rakentaminen.

Kaapeli-kaivot ovat maan alla, mikä tekee niistä vähemmän alttiita luonnonolosuhteiden, kuten tuulen tai jäätymisen, vaikutukselle. Lisäksi, koska kaapeleita ei näy yläpuolella, ne parantavat kaupunkien estetiikkaa ja rakennusten ympäristöä. Kuitenkin kaapeliasennukset vaativat suurempia investointikustannuksia ja ovat vaikeampia ylläpitää ja korjata. Ilmakulkujen etuja ja haittoja on päinvastoin. Siksi, ellei erityisiä vaatimuksia ole, ilmakulkuverkkoja käytetään yleensä alavirtajakeluun.

Alavirtailmakulkuverkot käyttävät yleensä puu- tai betonipuita, joissa johtimet kiinnitetään porseleeniinsulotteihin, jotka on asennettu puuhun liitettyihin ristikkoihin. Kaksi puuta ovat noin 30–40 metrin välein tehtaissa ja noin 40–50 metrin välein avoimilla alueilla. Johtimien väliset etäisyydet ovat yleensä 40–60 senttimetriä. Verkkojen reitit pitäisi olla mahdollisimman lyhyet ja suorat, samalla sallivat helpoksi asennuksen ja ylläpidon.

1.1 Rakennustyonmaan sähköjakelu

Rakennustyönmailla sähkökuormituksen olosuhteet eroavat tavallisista teollisuuslaitoksista. Kuormitusten määrä ja luonne vaihtelevat projektin edistyminen mukaan - esimerkiksi alkuvaiheessa käytetään pääasiassa kuljetus- ja rahtimateriaaleja, myöhemmin taas esimerkiksi hitauskoneita. Siksi työnmaan kokonaisenergiatarve pitäisi määrittää huippurakennusvaiheen enimmäiskuormituksen perusteella.

Rakennustyönmailla sähkön tarjoaminen on tilapäistä. Kaikki sähkövälineet on asennettava ja purettava nopeasti. Työnmaan alamittausasemat on asennettu parhaiten ulkopuolelle paaluihin. Puutyyppiset ilmakulkuverkot käytetään yleisesti johtamiseen. Verkkojen rakentamisen yhteydessä on huomioitava, että ne eivät häiritse liikennettä ja että asennus ja poisto on helppoa. Maanalaisissa projekteissa tai tunnelirakentamisessa, jossa tilaa on rajallista, ilmakulkuverkkojen korkeutta ei voi saavuttaa normaaleilla maanpintatasovaatimuksilla.

Tällaisissa tapauksissa valaistusverkkojen on käytettävä turvallista eritysvälia (SELV) alle 36 V, kun taas moottorikuormituksen 380/220 V sähköntarjoamisverkkojen on käytettävä joustavia kolmifasettisia nelijohdisia kaapeleita, joilla on hyvä eristys- ja kosteuskestävyys. Kaapeleita on asennettava rakennustyön mukana ja irrotettava ja poistettava käytöstä, kun niitä ei tarvita, varmistaakseen turvallisuuden.

1.2 Vähimmäisetäisyys johtimien ja maan välillä

Jakeluverkkoja ei pitäisi kulkea palavan materiaalin katolle, eikä niitä kannata kulkea liekkieristävän katoksen yli; jos tämä on välttämätöntä, on koordinoitava asiaa asianomaisten viranomaisten kanssa. Johtimien ja rakennusten vertikaalinen etäisyys, maksimaalisessa laskeutumisessa, on vähintään 3 metriä 1–10 kV verkoille ja vähintään 2,5 metriä alle 1 kV verkoille.

Kun jakeluverkot leikkaavat kommunikaatio (alavirta) verkoja, sähköverkot on asennettava kommunikaatiolinjojen yläpuolelle. Vertikaalinen etäisyys maksimaalisessa laskeutumisessa on vähintään 2 metriä 1–10 kV verkoille ja vähintään 1 metri alle 1 kV verkoille.

2. Jakeluverkkojen levylaudat rakennustyönmailla

Rakennustyönmailla olevat jakeluverkkojen levylaudat voidaan luokitella päälevylautteiksi, kiinteisiin alalevylautteihin ja siirrettäviin alalevylautteihin.

2.2 Päälevylaute

Jos itsenäistä muuntimia käytetään, sekä muuntin että seuraava päälevylaute asennetaan sähköntarjoajan toimesta. Päälevylaute sisältää pään alavirtajarrun, aktiivisen ja reaktiivisen energiamittarin, jännittemittarin, virtamittarin, jännitevalitsinkin ja ilmaisvalot. Kaikki työnmaan haarakuormitukset on yhdistetty alalevylautteihin, jotka sijaitsevat tämän pään laudan jälkeen.

Jos paaluun asennettua muuntimia käytetään, sekä pään että alalevylaudat on asennettu paalulle, jossa laitteen pohja on vähintään 1,3 metriä maan pinnan yläpuolella. Suuremmille muuntimille, jotka on asennettu maapinnalle, voidaan käyttää suljetut kytkentälaatikot. Alalevylaudat käyttävät yleensä DZ-sarjan alavirtajarruja. 

Päävirtasulku valitaan muuntajan suunnitellun virta-arvon mukaan, kun taas haarakuitteja varten käytetään pienempiä sulkuja, joiden koko on määritelty jokaisen kuin sidoslinjan suurimman virta-arvon mukaan. Pieniä virta-kuormia varten tulisi käyttää jäännösnykyestekaitsevaa laitetta (RCD) (suurin RCD:n kapasiteetti: 200 A). Haarasulutuslaitteiden määrän pitäisi olla yksi tai kaksi enemmän kuin suunnitelluissa haaroissa, toimiakseen varasuorituksina. Seurantalaitteita, kuten amperimetrit ja voltmetrit, ei asenneta rakennustiloissa oleviin jakelupaneeliin.

Jos käytetään olemassa olevaa muuntajaa (ei ole erityisesti tälle sijainnille), pää- ja alijakelufunktiot yhdistetään yhteen koteluun, johon lisätään aktiivinen ja reaktiivinen energiamittari. Pääjakelupaneelistä eteenpäin järjestelmä noudattaa TN-S kolmifaseista viisi-johtoasetelmaa, ja jakelupaneelin metallinen kotelu on yhdistettävä suojamaanjohtimeen (PE).

2.3 Kiinteä alijakelupaneeli

Rakennustyömailla kaapelointi tehdään usein suoraan maahan upotettuna, ja sähkövarustusjärjestelmässä käytetään yleensä säteistä konfiguraatiota. Jokainen kiinteä alijakelupaneeli toimii sen haarakuitteen loppupisteenä ja siksi se sijoitetaan yleensä lähelle sitä sähkölaitetta, jota se tarjoaa.

Kiinteän alijakelupaneelin kotelu on valmistettu ohuesta terästä, ja sillä on sateenvarjo. Kotelun alaosan pitää olla yli 0,6 metriä maan pinnasta, tuettuna kulma-alumiinilla. Laitteessa on ovet molemmilla puolilla. Sisällä eristyspaneeli toimii sähkökomponenttien asennuskannoksena. Laitteessa on pääsulku, jonka kapasiteetti on 200–250 A – nelipoli RCD, joka on valittu kaikkien kytkettyjen laitteiden suurimman virta-arvon mukaan.

Monipuolistamiseksi suunnitelma pitäisi ottaa huomioon yleiset työmaalaitteet, kuten tornikranaat tai hankautuvaimet. Pääsulun takana on monta haarasulkua (myös nelipoli RCD:t), joita on yhdistetty yleisten laitteiden arvoihin - esimerkiksi 200 A pää-RCD:n kanssa neljä haaraa: kaksi 60 A ja kaksi 40 A. Jokaisen haaran RCD:n alla on keramiikkapullojen pidike, joka tarjoaa näkyvän katkon pisteen ja toimii laitteen päätteenä. Pullojen yläosat yhdistetään RCD:n alapäihin, kun taas alapäät pysyvät avoinna laitteen yhteyksille. Tarvittaessa laitteeseen voidaan asentaa myös yksifaseisia sulkuja yksifaseisten laitteiden tarpeisiin.

Koska jokainen kiinteä alijakelupaneeli on haarakuitteen loppupiste, sen täytyy olla toistettu maanpito, jotta suojamaanjohdin yhteys olisi luotettavampi.

Kun johtimet astuvat laatikkoon, neutraali (työzero) johtin yhdistetään terminaaliplokkiin. Fasejohtimet yhdistetään suoraan RCD:n yläpäihin. Suojamaanjohdin (PE) kiinnitetään laatikon metallisen kotelun maanpitosolmiin ja yhdistetään toistettuun maanpitopisteen. Kaikki tulevat PE-johtimet tästä jakelupaneelistä yhdistetään samaan solmiin.

2.4 Liukuva alijakelupaneeli

Liukuvalla alijakelupaneelilla on sama sisäinen konfiguraatio kuin kiinteällä versiolla. Se yhdistetään joustavaan kumipehmeään kaapeliin kiinteään alijakelupaneeliin ja siirretään mahdollisimman lähelle palveltavaa laitetta - esimerkiksi alempaa kerrosta ylöspäin rakennustyömaan tasolle. Laitteessa käytetään RCD:eitä, mutta niiden kapasiteetti on pienempi kuin kiinteissä laatikoissa. Yksifaseisia sulkuja ja pistorasia lisätään yksifaseisten laitteiden sähkötarpeisiin. Metallinen kotelu on yhdistettävä suojamaanjohdiin.