Linie dystrybucyjne niskiego napięcia i wymagania dotyczące dystrybucji energii elektrycznej na stanowiskach budowlanych

Linie dystrybucyjne niskiego napięcia to obwody, które poprzez transformator dystrybucyjny obniżają wysokie napięcie 10 kV do poziomu 380/220 V – czyli linie niskiego napięcia biegnące od podstacji do końcowego sprzętu użytkowego.

Linie dystrybucyjne niskiego napięcia powinny być brane pod uwagę w fazie projektowania konfiguracji przewodów w podstacji. W fabrykach, dla warsztatów o stosunkowo dużym zapotrzebowaniu na moc, często instaluje się dedykowane podstacje warsztatowe, gdzie transformatory bezpośrednio zasilają różne obciążenia elektryczne. Dla warsztatów o mniejszych obciążeniach energia jest dostarczana bezpośrednio z głównego transformatora dystrybucyjnego.

Projekt układu linii dystrybucyjnych niskiego napięcia opiera się na kategorii, wielkości, rozkładzie i charakterystyce obciążeń. Ogólnie wyróżnia się dwa typy metod dystrybucji: promieniście i pniowo (lub drzewiasto).

Obwody promieniste oferują wysoką niezawodność, ale wiążą się z wyższymi kosztami inwestycyjnymi. Stąd, w nowoczesnych systemach niskiego napięcia częściej stosuje się dystrybucję pniową ze względu na większą elastyczność – gdy zmieniają się procesy produkcyjne, nie wymaga to znaczących modyfikacji obwodu dystrybucyjnego. Metoda pniowa cechuje się niższymi kosztami i większą adaptacyjnością. Jednak w kwestii niezawodności zasilania jest gorsza niż metoda promienista.

1. Typy linii dystrybucyjnych niskiego napięcia

Istnieją dwie metody montażu linii dystrybucyjnych niskiego napięcia: położenie kabli i montaż linii powietrznych.

Linie kablowe są zakopane pod ziemią, co sprawia, że są mało dotknięte przez warunki naturalne, takie jak wiatr lub lód. Ponadto, ponieważ przewody nie są widoczne nad ziemią, ulepszają one estetykę miast i otoczenia budynków. Jednakże instalacja kabli wiąże się z wyższymi kosztami inwestycyjnymi i trudniejszym utrzymaniem oraz naprawą. Linie powietrzne mają przeciwne zalety i wady. Stąd, chyba że występują specjalne wymagania, linie powietrzne są ogólnie używane do dystrybucji niskiego napięcia.

Linie powietrzne niskiego napięcia zwykle korzystają z słupów drewnianych lub betonowych, z izolatorami (flaszki porcelanowe) mocującymi przewody na poprzeczki zamontowane na słupach. Odległość między dwoma słupami wynosi około 30–40 metrów w terenach fabrycznych i może sięgać 40–50 metrów w obszarach otwartych. Przestrzeń między przewodami zwykle wynosi 40–60 centymetrów. Trasy linii powinny być jak najkrótsze i proste, jednocześnie umożliwiając łatwe montowanie i konserwację.

1.1 Dystrybucja energii na placu budowy

Warunki obciążeń elektrycznych na placu budowy różnią się od tych w zwykłych zakładach przemysłowych. Wielkość i natura obciążeń zmieniają się wraz z postępami projektu – na przykład, w początkowej fazie budowy głównie używa się maszyn transportowych i ciężarowych, podczas gdy w późniejszych fazach mogą być używane spawarki itp. Dlatego całkowite zapotrzebowanie na moc na placu budowy powinno być określone na podstawie maksymalnego obliczonego obciążenia w fazie szczytowej budowy.

Zasilanie na placu budowy jest tymczasowe. Wszystkie urządzenia elektryczne muszą umożliwiać szybkie montowanie i demontaż. Podstacje na miejscu powinny być preferencyjnie typu zewnętrznych, zamontowanych na słupach. Powszechnie stosowane są linie powietrzne pniowe. Przy montażu linii należy zadbać, aby nie przeszkadzały w ruchu drogowym i aby były łatwe do montażu i demontażu. W przypadku prac podziemnych lub budowy tuneli, gdzie przestrzeń jest ograniczona, wysokość linii powietrznej nie może spełniać standardowych wymogów wysokościowych. 

W takich przypadkach obwody oświetleniowe muszą używać bezpiecznego bardzo niskiego napięcia (SELV) poniżej 36 V, podczas gdy linie zasilające obciążenia silnikowe 380/220 V powinny używać giętkich kabli czteroprzewodowych trójfazowych o dobrych właściwościach izolacji i odporności na wilgoć. Kabele powinny być położone zgodnie z postępami budowy i odłączane oraz usuwane, gdy nie są używane, aby zapewnić bezpieczeństwo.

1.2 Minimalna odległość między przewodami a ziemią

Linie dystrybucyjne nie powinny przecinać dachów wykonanych z materiałów łatwopalnych, ani też preferowalnie nie powinny przecinać budynków z dachami ogniotrwałymi; jeśli jest to nieuniknione, wymagana jest koordynacja z odpowiednimi władzami. Pionowa odległość między przewodami a budynkami, przy maksymalnym obniżeniu, powinna wynosić nie mniej niż 3 metry dla linii 1–10 kV, a nie mniej niż 2,5 metry dla linii poniżej 1 kV.

Gdy linie dystrybucyjne przecinają sieci komunikacyjne (niskiego napięcia), linie zasilające powinny być zamontowane powyżej linii komunikacyjnych. Pionowa odległość przy maksymalnym obniżeniu powinna wynosić nie mniej niż 2 metry dla linii 1–10 kV, a nie mniej niż 1 metr dla linii poniżej 1 kV.

2. Rozdzielnice na placu budowy

Rozdzielnice na placu budowy można podzielić na główne rozdzielnice, stałe podrozdzielnice i przenośne podrozdzielnice.

2.2 Główna rozdzielnicza

Jeśli używany jest niezależny transformator, zarówno transformator, jak i kolejna główna rozdzielnicza są instalowane przez władzę zasilienną. Główna rozdzielnicza zawiera główny automat niskiego napięcia, liczniki aktywnej i reaktywnej energii, woltomierz, amperomierz, przełącznik selekcji napięcia i lampy sygnalizacyjne. Wszystkie odgałęzienia na placu budowy są podłączone do podrozdzielnic znajdujących się poniżej głównej rozdzielniczej.

Jeśli używany jest transformator zamontowany na słupie, zarówno główna, jak i podrozdzielnicze są zamontowane na słupie, z dolną częścią obudowy co najmniej 1,3 metra nad poziomem gruntu. Dla większych transformatorów zamontowanych na platformach naziemnych można używać zabezpieczonych szaf przełączników. Podrozdzielnicze zazwyczaj używają automatów niskiego napięcia serii DZ. 

Główny wyłącznik jest wybierany na podstawie nominalnego prądu transformatora, podczas gdy obwody rozdzielcze używają mniejszych wyłączników o pojemności dostosowanej do maksymalnego nominalnego prądu każdego obwodu. Dla obwodów z małym prądem powinny być używane urządzenia różnicowego prądu ziemskiego (RCD) (maksymalna pojemność RCD: 200 A). Liczba wyłączników obwodów rozdzielczych powinna przekraczać zaprojektowaną liczbę obwodów o jeden lub dwa, aby służyły jako rezerwowe obwody. Urządzenia do monitorowania, takie jak amperometry i woltomierze, nie są instalowane w szafach dystrybucyjnych na budowie.

Jeśli wykorzystywany jest istniejący transformator (nie dedykowany dla miejsca budowy), funkcje główne i rozdzielcze są integrowane w jednym obudowaniu, z dodanymi licznikami aktywnej i reaktywnej energii. Od głównego pulpitu dystrybucji system przyjmuje konfigurację TN-S trójfazową pięcioprzewodową, a metalowa obudowa pulpitu dystrybucji musi być połączona z przewodem ochronnego ziemskiego (PE).

2.3 Stacjonarne pulpity rozdzielcze

Na placach budowy ułożenie kabli odbywa się głównie poprzez bezpośrednie zakopanie, a system zasilania zazwyczaj używa konfiguracji promienistej. Każdy stacjonarny pulpit rozdzielczy stanowi końcowy punkt swojego obwodu rozdzielczego i dlatego jest zwykle umieszczany w pobliżu urządzeń elektrycznych, którym zasila.

Obudowa stacjonarnego pulpitu rozdzielczego wykonana jest z cienkiej blachy stalowej, z wierzchem chroniącym przed deszczem. Dno skrzynki jest zamontowane na wysokości większej niż 0,6 metra nad ziemią, wsparte na nóżkach z profilu L. Skrzynka ma drzwi po obu stronach. Wewnątrz panel izolacyjny służy jako podstawa montażowa dla elementów elektrycznych. Skrzynka jest wyposażona w główny przełącznik 200–250 A — czteropolowy RCD — o pojemności dostosowanej do maksymalnego nominalnego prądu wszystkich podłączonych urządzeń. 

Z uwagi na uniwersalność, projekt powinien umożliwiać obsługę typowych urządzeń budowlanych, takich jak dźwigi wieżowe lub spawarki. Za głównym przełącznikiem zainstalowane są kilka przełączników obwodowych (również czteropolowe RCD), których pojemności są połączone według typowych ocen urządzeń — na przykład, 200 A główny RCD z czterema obwodami: dwa po 60 A i dwa po 40 A. Pod każdym obwodowym RCD zainstalowane są ceramiczne trzymacze bezpieczników, które zapewniają widoczny punkt rozłączenia i służą jako zakończenia urządzeń. Górne zakończenia bezpieczników łączą się z dolnymi zakończeniami RCD, podczas gdy dolne zakończenia pozostają wolne do połączeń z urządzeniami. Jeśli jest to potrzebne, wewnątrz skrzynki zainstalowane są również jednofazowe przełączniki do zasilenia jednofazowych urządzeń.

Jako końcowy punkt obwodu rozdzielczego, każdy stacjonarny pulpit rozdzielczy musi mieć powtarzane uziemienie, aby zwiększyć niezawodność połączenia z ochronnym przewodem ziemskim.

Po wejściu przewodów do skrzynki, przewód neutralny (pracujący zero) jest podłączany do bloku terminali. Przewody fazowe są bezpośrednio podłączone do górnych zakończeń RCD. Przewód ochronnego ziemskiego (PE) jest zaciskany na śrubie uziemienia na obudowie i podłączany do powtarzanego elektrody uziemienia. Wszystkie dalsze przewody PE z tego pulpitu dystrybucyjnego są podłączone do tej samej śruby.

2.4 Ruchome pulpity rozdzielcze

Ruchomy pulpit rozdzielczy ma tę samą wewnętrzną konfigurację co typ stacjonarny. Jest on podłączany za pomocą elastycznego kablem z obudową z tworzywa sztucznego do stacjonarnej pulpitu rozdzielczego i przesuwa się尽可能避免在翻译中出现中文，以下是修正后的波兰语译文：

Główny wyłącznik jest wybierany na podstawie nominalnego prądu transformatora, podczas gdy obwody rozdzielcze używają mniejszych wyłączników o pojemności dostosowanej do maksymalnego nominalnego prądu każdego obwodu. Dla obwodów z małym prądem powinny być używane urządzenia różnicowego prądu ziemskiego (RCD) (maksymalna pojemność RCD: 200 A). Liczba wyłączników obwodów rozdzielczych powinna przekraczać zaprojektowaną liczbę obwodów o jeden lub dwa, aby służyły jako rezerwowe obwody. Urządzenia do monitorowania, takie jak amperometry i woltomierze, nie są instalowane w szafach dystrybucyjnych na budowie.

Jeśli wykorzystywany jest istniejący transformator (nie dedykowany dla miejsca budowy), funkcje główne i rozdzielcze są integrowane w jednym obudowaniu, z dodanymi licznikami aktywnej i reaktywnej energii. Od głównego pulpitu dystrybucji system przyjmuje konfigurację TN-S trójfazową pięcioprzewodową, a metalowa obudowa pulpitu dystrybucji musi być połączona z przewodem ochronnego ziemskiego (PE).

2.3 Stacjonarne pulpity rozdzielcze

Na placach budowy ułożenie kabli odbywa się głównie poprzez bezpośrednie zakopanie, a system zasilania zazwyczaj używa konfiguracji promienistej. Każdy stacjonarny pulpit rozdzielczy stanowi końcowy punkt swojego obwodu rozdzielczego i dlatego jest zwykle umieszczany w pobliżu urządzeń elektrycznych, którym zasila.

Obudowa stacjonarnego pulpitu rozdzielczego wykonana jest z cienkiej blachy stalowej, z wierzchem chroniącym przed deszczem. Dno skrzynki jest zamontowane na wysokości większej niż 0,6 metra nad ziemią, wsparte na nóżkach z profilu L. Skrzynka ma drzwi po obu stronach. Wewnątrz panel izolacyjny służy jako podstawa montażowa dla elementów elektrycznych. Skrzynka jest wyposażona w główny przełącznik 200–250 A — czteropolowy RCD — o pojemności dostosowanej do maksymalnego nominalnego prądu wszystkich podłączonych urządzeń. 

Z uwagi na uniwersalność, projekt powinien umożliwiać obsługę typowych urządzeń budowlanych, takich jak dźwigi wieżowe lub spawarki. Za głównym przełącznikiem zainstalowane są kilka przełączników obwodowych (również czteropolowe RCD), których pojemności są połączone według typowych ocen urządzeń — na przykład, 200 A główny RCD z czterema obwodami: dwa po 60 A i dwa po 40 A. Pod każdym obwodowym RCD zainstalowane są ceramiczne trzymacze bezpieczników, które zapewniają widoczny punkt rozłączenia i służą jako zakończenia urządzeń. Górne zakończenia bezpieczników łączą się z dolnymi zakończeniami RCD, podczas gdy dolne zakończenia pozostają wolne do połączeń z urządzeniami. Jeśli jest to potrzebne, wewnątrz skrzynki zainstalowane są również jednofazowe przełączniki do zasilenia jednofazowych urządzeń.

Jako końcowy punkt obwodu rozdzielczego, każdy stacjonarny pulpit rozdzielczy musi mieć powtarzane uziemienie, aby zwiększyć niezawodność połączenia z ochronnym przewodem ziemskim.

Po wejściu przewodów do skrzynki, przewód neutralny (pracujący zero) jest podłączany do bloku terminali. Przewody fazowe są bezpośrednio podłączone do górnych zakończeń RCD. Przewód ochronnego ziemskiego (PE) jest zaciskany na śrubie uziemienia na obudowie i podłączany do powtarzanego elektrody uziemienia. Wszystkie dalsze przewody PE z tego pulpitu dystrybucyjnego są podłączone do tej samej śruby.

2.4 Ruchome pulpity rozdzielcze

Ruchomy pulpit rozdzielczy ma tę samą wewnętrzną konfigurację co typ stacjonarny. Jest on podłączany za pomocą elastycznego kablem z obudową z tworzywa sztucznego do stacjonarnej pulpitu rozdzielczego i przesuwa się tak blisko, jak to możliwe, do urządzeń, które obsługuje — na przykład, z niższego piętra na wyższy poziom budowy. Skrzynka używa również RCD, ale o mniejszych pojemnościach niż stałe skrzynki. Dodane są jednofazowe przełączniki i gniazda, aby dostarczać jednofazowe zasilanie dla jednofazowych urządzeń. Metalowa obudowa musi być połączona z przewodem ochronnego ziemskiego.