Lage-spanningsverdelingsleidingen en stroomverdelingsvereisten voor bouwplaatsen

Laagspanningsverdeellijnen verwijzen naar de circuits die via een verdeeltransformator de hoge spanning van 10 kV verlagen naar het niveau van 380/220 V, dat wil zeggen de laagspanningslijnen die lopen vanaf de onderstation naar de eindgebruikstoestellen.

Bij de ontwerpfase van bedradingconfiguraties van onderstations moeten laagspanningsverdeellijnen in aanmerking worden genomen. In fabrieken worden voor werkplaatsen met relatief hoog vermogen vaak speciale werkplaatsonderstations geïnstalleerd, waar transformatoren direct stroom leveren aan diverse elektrische belastingen. Voor werkplaatsen met kleinere belastingen wordt de stroom rechtstreeks geleverd vanaf de hoofdverdeeltransformator.

Het lay-outontwerp van laagspanningsverdeellijnen is gebaseerd op belastingscategorie, -grootte, -verdeling en belastingkenmerken. Over het algemeen zijn er twee soorten verdeelmethode: straalvormig en aftakking (of boomstructuur).

Straalvormige circuits bieden een hoge betrouwbaarheid, maar vereisen hogere investeringskosten. Daarom wordt de aftakkingverdeling vaker gebruikt in moderne laagspanningssystemen vanwege de grotere flexibiliteit – wanneer productieprocessen veranderen, zijn omvangrijke wijzigingen aan het verdeelcircuit niet nodig. De methode van aftakkingverdeling kenmerkt zich dus door lagere kosten en hogere aanpasbaarheid. Wat betreft de betrouwbaarheid van de stroomvoorziening is deze echter minder goed dan de straalvormige methode.

1. Soorten laagspanningsverdeellijnen

Er zijn twee installatiemethoden voor laagspanningsverdeellijnen: kabellegging en bovengrondse leidingen.

Kabellijnen zijn ondergronds aangelegd, waardoor ze minimaal beïnvloed worden door natuurlijke omstandigheden zoals wind of ijs. Bovendien verbeteren ze vanwege het ontbreken van zichtbare draden de esthetiek van stedelijke gebieden en bouwmilieus. Kabelinstallaties brengen echter hogere investeringskosten met zich mee en zijn moeilijker te onderhouden en te repareren. Bovengrondse lijnen hebben precies de tegenovergestelde voordelen en nadelen. Daarom worden, tenzij speciale eisen gelden, over het algemeen bovengrondse lijnen gebruikt voor laagspanningsverdeling.

Laagspanningsbovengrondse lijnen maken doorgaans gebruik van houten of betonnen palen, waarbij geleiders middels isolatoren (porseleinen flessen) op dwarsbalken op de palen worden bevestigd. De afstand tussen twee palen bedraagt ongeveer 30–40 meter binnen fabrieksterreinen en kan in open gebieden oplopen tot 40–50 meter. De afstand tussen geleiders is meestal 40–60 centimeter. Leidingroutes dienen zo kort en rechtstreeks mogelijk te zijn, terwijl ze gemakkelijk installeer- en onderhoudsbaar moeten blijven.

1.1 Elektriciteitsverdeling op bouwplaatsen

De elektrische belastingsomstandigheden op bouwplaatsen verschillen van die in reguliere industriële installaties. De grootte en aard van de belasting variëren met de voortgang van het project – bijvoorbeeld in de beginfase worden voornamelijk transport- en sleepmachines gebruikt, terwijl in latere fasen lassenapparatuur etc. wordt ingezet. Daarom moet de totale stroombehoefte van de bouwplaats worden vastgesteld op basis van de maximale berekende belasting tijdens de piekfase van de constructie.

De stroomvoorziening op bouwplaatsen is tijdelijk. Alle elektrische apparatuur moet snel kunnen worden geïnstalleerd en gedemonteerd. Onderstations op locatie zijn bij voorkeur van het openluchttype op palen gemonteerd. Voor bedrading wordt over het algemeen gebruikgemaakt van bovengrondse lijnen in een aftakkingsopstelling. Bij het plaatsen van leidingen moet worden opgelet dat het verkeer niet wordt gehinderd en dat installatie en demontage eenvoudig zijn. Bij ondergrondse werken of tunnelbouw waar de ruimte beperkt is, kan de hoogte van bovengrondse lijnen niet voldoen aan de standaardeisen voor grondhoogte.

In dergelijke gevallen moeten verlichtingscircuits veilige extra-lage spanning (SELV) beneden 36 V gebruiken, terwijl 380/220 V-stroomvoorzieningslijnen voor motorbelastingen flexibele driefasige vieraderige kabels moeten gebruiken met goede isolatie en vochtbestendigheid. Kabels moeten volgens de voortgang van de bouw worden aangelegd en ontkoppeld en verwijderd worden wanneer ze niet in gebruik zijn, om veiligheid te garanderen.

1.2 Minimale afstand tussen geleiders en de grond

Verdeelleidingen mogen niet over daken heen lopen die gemaakt zijn van brandbare materialen en indien mogelijk ook niet over gebouwen met brandwerende daken; indien dit onvermijdelijk is, moet overleg worden gepleegd met de bevoegde instanties. De verticale afstand tussen geleiders en gebouwen, bij maximale doorhang, mag voor 1–10 kV-lijnen niet minder zijn dan 3 meter en voor lijnen onder 1 kV niet minder dan 2,5 meter.

Wanneer verdeelleidingen kruisen met telecommunicatie- (laagspannings-) leidingen, moeten de stroomleidingen boven de communicatielijnen worden aangebracht. De verticale afstand bij maximale doorhang moet voor 1–10 kV-lijnen minstens 2 meter bedragen en voor lijnen onder 1 kV minstens 1 meter.

2. Verdeelkasten op bouwplaatsen

Verdeelkasten op bouwplaatsen kunnen worden ingedeeld in hoofdverdeelkasten, vaste verdeelkasten en mobiele verdeelkasten.

2.2 Hoofdverdeelkast

Als een onafhankelijke transformator wordt gebruikt, worden zowel de transformator als de daaropvolgende hoofdverdeelkast geïnstalleerd door de netbeheerder. De hoofdverdeelkast bevat een hoofdlaagspanningsstroomonderbreker, actieve en reactieve energiemeters, voltmeter, ampèremeter, spanningskeuzeschakelaar en controlelampjes. Alle aftakkingen op de bouwplaats zijn aangesloten op verdeelkasten die stroom ontvangen van deze hoofdkast.

Als een op paal gemonteerde transformator wordt gebruikt, worden zowel de hoofd- als de verdeelkasten op de paal gemonteerd, waarbij de onderkant van de behuizing minstens 1,3 meter boven het maaiveld moet zijn. Voor grotere transformatoren die op grondniveau op platforms zijn geplaatst, kunnen gesloten schakelapparatenkasten worden gebruikt. Verdeelkasten gebruiken doorgaans DZ-serie laagspanningsstroomonderbrekers.

De hoofdschakelaar wordt geselecteerd op basis van de genoemde stroom van de transformator, terwijl de takcircuits kleinere schakelaars gebruiken die zijn afgestemd op de maximale genoemde stroom van elk circuit. Voor circuits met kleine stromen moeten reststroomapparaten (RCD's) worden gebruikt (maximale RCD-capaciteit: 200 A). Het aantal takschakelaars moet een of twee meer zijn dan het ontworpen aantal takken om als reservecircuits te dienen. Meetinstrumenten zoals ammeters en voltmeters worden niet geïnstalleerd in verdelingsborden op bouwplaatsen.

Als er een bestaande transformator (niet specifiek voor de plaats) wordt gebruikt, worden de hoofd- en subverdelingsfuncties geïntegreerd in één behuizing, met toegevoegde actieve en reactiviteitsmeters. Vanaf het hoofdverdelingsbord gebruikt het systeem de TN-S driefase vijfwire configuratie, en de metalen behuizing van het verdelingsbord moet verbonden zijn met de aardleiding (PE).

2.3 Vaste Subverdelingskast

Op bouwplaatsen wordt kabelleggen meestal gedaan via directe begraaf, en het elektriciteitsnetwerk gebruikt doorgaans een radiaal configuratie. Elke vaste subverdelingskast fungeert als het eindpunt van zijn takcircuit en is daarom meestal geplaatst in de buurt van de elektrische apparatuur waaraan hij voeding geeft.

De behuizing van de vaste subverdelingskast is gemaakt van dun staalplaat, met een regendichte bovenkant. De onderkant van de kast is geïnstalleerd op een hoogte groter dan 0,6 meter boven de grond, ondersteund door hoekstaalpoten. De kast heeft deuren aan beide zijden. Binnenin dient een isolerend paneel als montagebasis voor elektrische componenten. De kast is uitgerust met een hoofdschakelaar van 200-250 A - een vierpolige RCD - afhankelijk van de maximale genoemde stroom van alle aangesloten apparatuur.

Met het oog op de veelzijdigheid moet het ontwerp toepasselijk zijn voor algemeen gebruikte site-apparatuur zoals hijskranen of lasapparaten. Achter de hoofdschakelaar worden verschillende takschakelaars (ook vierpolige RCD's) geïnstalleerd, met capaciteiten gecombineerd volgens typische apparaatratings - bijvoorbeeld, een 200 A hoofd-RCD met vier takken: twee van 60 A en twee van 40 A. Onder elke tak-RCD worden porseleinen vuses houders geïnstalleerd om een zichtbaar ontkoppelingspunt te bieden en te dienen als apparaateindpunten. De bovenste contacten van de vuses zijn verbonden met de onderste contacten van de RCD's, terwijl de onderste contacten open blijven voor apparaatverbindingen. Indien nodig, worden ook enkelefase schakelaars binnen de kast geïnstalleerd om enkelefase apparatuur van stroom te voorzien.

Als eindpunt van een takcircuit moet elke vaste subverdelingskast herhaalde aarding hebben om de betrouwbaarheid van de aardleidingsverbinding te versterken.

Nadat de geleiders de kast binnengaan, wordt de neutrale (werkende nul) geleider verbonden met een terminalblok. Faseleiders zijn rechtstreeks verbonden met de bovenste contacten van de RCD. De aardleidingsgeleider (PE) wordt vastgeklemd op de aardebout op de behuizing en verbonden met een herhaalde aardingselektrode. Alle PE-leiders stroomafwaarts van dit verdelingsbord worden verbonden met dezelfde bout.

2.4 Mobiele Subverdelingskast

De mobiele subverdelingskast heeft dezelfde interne configuratie als het vaste type. Het wordt verbonden via flexibele rubberomhulde kabels met een vaste subverdelingskast en wordt zo dicht mogelijk naar de bediende apparatuur gebracht - bijvoorbeeld van een lager niveau naar een constructieniveau boven. De kast maakt ook gebruik van RCD's, maar met kleinere capaciteiten dan de vaste kasten. Enkelefasenschakelaars en stopcontacten worden toegevoegd om enkelefasenstromen te leveren voor enkelefasenapparatuur. De metalen behuizing moet verbonden zijn met de aardleidingsgeleider.