Lågspänningsfördelningsledningar och elfördelningskrav för byggarbeten

Nät för lågspänningsfördelning hänvisar till kretsar som, genom en fördelningsomvandlare, minskar högspänningen på 10 kV till nivån 380/220 V - dvs. de lågspänningskretsar som går från understationen till slutanvändningsutrustningen.

Lågspänningsfördelningslinjer bör beaktas under designfasen av understationskabelförbindelser. I fabriker installeras ofta dedikerade verkstadsunderstationer för verkstäder med relativt hög elkrav, där omvandlare direkt tillhandahåller ström till olika elektriska laster. För verkstäder med mindre belastningar levereras ström direkt från den huvudsakliga fördelningsomvandlaren.

Layoutdesignen för lågspänningsfördelningslinjer baseras på lastkategori, storlek, distribution och lastegenskaper. Generellt finns det två typer av distributionsmetoder: radiell och gren (eller trädtyp).

Radiella kretsar erbjuder hög tillförlitlighet men innebär högre investeringskostnader. Därför används grenformad distribution mer vanligt i moderna lågspänningssystem p.g.a. dess större flexibilitet - när produktionsprocesser ändras behöver ingen större ändring göras i distributionskretsen. Således har grenmetoden lägre kostnad och högre anpassningsbarhet. Emellertid är den i fråga om strömförsörjningstillförlitlighet sämre än radiell metod.

1.Typer av lågspänningsfördelningslinjer

Det finns två installationsmetoder för lågspänningsfördelningslinjer: kabelläggning och upphängning av överbystång.

Kabellinjer är begravda under marken, vilket gör att de påminst mottagligt för naturliga förhållanden som vind eller is. Dessutom eftersom inga ledningar syns ovan mark förbättrar de stadslandskapet och byggnadsmiljön. Dock innebär kabelläggning högre investeringskostnader och är svårare att underhålla och reparera. Överbystång har motsatta fördelar och nackdelar. Därför används överbystång generellt för lågspänningsdistribution om inte särskilda krav finns.

Lågspänningsöverbystång använder normalt trä- eller betongstolpar, med isolatorer (porcelänflaskor) som fäster ledarna på korsarmar monterade på stolparna. Avståndet mellan två stolpar är ungefär 30–40 meter inom fabriksområden och kan nå 40–50 meter i öppna områden. Avståndet mellan ledarna är vanligtvis 40–60 centimeter. Ledrutter bör vara så korta och direkta som möjligt samtidigt som de tillåter enkel installation och underhåll.

1.1 Strömförsörjning på byggarbetsplatser

Elbelastningsförhållanden på byggarbetsplatser skiljer sig från de i vanliga industriplan. Belastningarnas storlek och natur varierar beroende på projektframsteg - t.ex. använder man huvudsakligen transport- och flyttmaskiner i de inledande byggnadsfaserna, medan senare faser kan involvera svetsningsmaskiner, etc. Därför bör arbetsplatsens totala strömförsörjningsbehov fastställas utifrån den beräknade maximala belastningen under toppbyggnadsfasen.

Strömförsörjning på byggarbetsplatser är tillfällig. All elektrisk utrustning måste tillåta snabb installation och demontering. Arbetsplatsunderstationer ska helst vara stolpmountade utomhusmodeller. Grenformade överbystång används vanligtvis för kablage. När linjer upphängs måste man se till att de inte hindrar trafik och säkerlägger enkel installation och borttagning. För underjordiska projekt eller tunnelbygge där utrymmet är begränsat, kan höjden på överbystång inte uppfylla standardgrundsättningens krav. 

I sådana fall måste belysningskretsar använda säker extra låg spänning (SELV) under 36 V, medan 380/220 V strömförsörjningslinjer för motordragningslast använde flexibla trefasfyra-kabel med god isolering och vattenavvisande egenskaper. Kabler bör läggas ut enligt byggframsteg och kopplas ur och tas bort när de inte används för att säkerställa säkerheten.

1.2 Minsta avstånd mellan ledare och mark

Fördelningslinjer bör inte korsa tak gjorda av brännbara material, och bör helst inte korsa byggnader med brandskyddade tak; om det är oundvikligt krävs samordning med relevanta myndigheter. Det vertikala avståndet mellan ledare och byggnader, vid maximal slapphet, ska vara minst 3 meter för 1–10 kV-linjer, och minst 2,5 meter för linjer under 1 kV.

När fördelningslinjer korsar kommunikations- (lågspännings-)linjer ska elkraftslinjerna installeras över kommunikationslinjerna. Det vertikala avståndet vid maximal slapphet ska vara minst 2 meter för 1–10 kV-linjer, och minst 1 meter för linjer under 1 kV.

2.Fördelningspaneler på byggarbetsplatser

Fördelningspaneler på byggarbetsplatser kan indelas i huvudfördelningspaneler, fasta sub-fördelningspaneler och mobila sub-fördelningspaneler.

2.2 Huvudfördelningspanel

Om en oberoende omvandlare används, installerar både omvandlaren och den efterföljande huvudfördelningspanelen av energileverantören. Huvudfördelningspanelen innehåller en huvudlågspänningsbrytare, aktiva och reaktiva energiräknare, spänningsmätare, strömmätare, spänningsväxlingsknapp och indikatorlampor. Alla grenkretsar på byggarbetsplatsen är anslutna till sub-fördelningspaneler placerade nedströms om denna huvudpanel.

Om en stolpmountad omvandlare används, är både huvud- och sub-fördelningspanelerna monterade på stolpen, med panelens botten minst 1,3 meter ovan mark. För större omvandlare installerade på plattformar på marken kan inneslutna brytarkabinetter användas. Sub-fördelningspaneler använder vanligtvis DZ-seriens lågspänningsbrytare. 

Huvudbrytaren väljs baserat på transformatorns nominalström, medan grenar använder mindre kapacitetsbrytare dimensionerade enligt den maximala nominalströmmen för varje gren. För grenar med små strömmar bör residualströmsenheter (RCD) användas (maximal RCD-kapacitet: 200 A). Antalet grenbrytare bör överstiga det utformade antalet grenar med en eller två för att fungera som reservgrenar. Övervakningsinstrument som amperometer och voltmeter installeras inte i distributionspaneler på byggarbeten.

Om en befintlig transformator (inte speciell för platsen) används, integreras huvud- och underdistributionsfunktionerna i ett enda kabinet, med tillagda aktiva och reaktiva energiräknare. Från huvuddistributionspanelen och framåt använder systemet TN-S trefasfemtrådskonfiguration, och metallkabinettens omslutning måste anslutas till skyddsjord (PE)-ledaren.

2.3 Fast underdistributionspanel

På byggarbeten genomförs kablage mestadels genom direkt begravning, och elförsörjningssystemet använder vanligtvis en radiär konfiguration. Varje fast underdistributionspanel fungerar som slutpunkten för sin gren och placeras därför vanligtvis nära den elektriska utrustningen den försörjer.

Omslutningen av den fasta underdistributionspanelen är gjord av tunn stålplåt, med ett regnskyddande tak. Botten av lådan monteras mer än 0,6 meter över marken, stödd av vinkelstålsben. Lådan har dörrar på båda sidor. Inuti finns en isolerande panel som fungerar som monteringsbas för elektriska komponenter. Lådan är utrustad med en huvudbrytare på 200–250 A—en fyrapolig RCD—dimensionerad enligt den maximala nominalströmmen för all ansluten utrustning. 

Med tanke på mångsidighet bör designen passa vanlig platsutrustning som tornkranar eller svetsmaskiner. Bakom huvudbrytaren installeras flera grenbrytare (också fyrapoliga RCD) med kapaciteter kombinerade enligt typiska apparater—till exempel en 200 A-huvud-RCD med fyra grenar: två på 60 A och två på 40 A. Nedanför varje gren-RCD installeras porcelänfussholster för att ge en synlig avkopplingspunkt och fungera som utrustningskontakter. Fusernas övre kontakter ansluts till de nedre kontakterna på RCD, medan de nedre kontakterna hålls öppna för utrustningsanslutningar. Om det behövs installeras även enhetsfaseschalter inuti lådan för att försörja enhetsfaseapparater.

Eftersom varje fast underdistributionspanel är slutpunkten för en gren måste den ha upprepade jordningar för att öka pålitligheten i skyddsjordans anslutning.

När ledarna går in i lådan ansluts nollledaren (arbetsnoll) till en terminalblock. Faseledarna kopplas direkt till de övre terminalerna på RCD. Skyddsjord (PE)-ledaren klämmas fast på jordningsbolten på omslutningen och ansluts till en upprepad jordningselektrod. Alla nedre PE-ledare från denna distributionspanel ansluts till samma bolte.

2.4 Flyttbar underdistributionspanel

Den flyttbara underdistributionspanelen har samma interna konfiguration som den fasta typen. Den är ansluten via flexibel gummihöljd kabel till en fast underdistributionspanel och flyttas så nära som möjligt till den utrustning den betjänar—till exempel från ett lägre våningsplan upp till ett bygnadsnivå ovan. Lådan använder också RCD, men med mindre kapaciteter än fasta lådor. Enhetsfaseschalter och uttag tilläggas för att erbjuda enhetsfaseström till enhetsfaseapparater. Metallomslutningen måste anslutas till skyddsjordledaren.