Как да оптимизирате подредбата на превключвателното оборудване в електрическите разпределителни сгради?

Последствията от лошата подредба на превключвателното оборудване

Електрическата разпределителна сграда, която изглежда подредена на еднолинейната схема, може да се превърне в проблем за поддръжката в реалното пространство. Разположението на превключвателното оборудване, което пренебрегва изискванията за достъп, топлинното управление и бъдещото разширение, създава условия, при които рутинната замяна на прекъсвачи изисква изключване на съседните фидери, а натрупването на кабели ограничава въздушния поток до такава степен, че оборудването трябва да се използва с намалена мощност. Добре проектираната подредба е разликата между електрическа разпределителна сграда, която работи предсказуемо в продължение на 30 години, и такава, която изисква скъпо струваща повторна конфигурация в рамките на пет години.

Достъп и съответствие с изискванията за безопасност

Статия 110.26 на NEC изисква минимално работно разстояние преди комутационното оборудване въз основа на напрежението и състоянието на срещуположната стена. За комутационно оборудване с напрежение 480 V и заземена срещуположна стена минималната дълбочина е 3 фута. За оборудване с напрежение 4160 V изискването се увеличава до 4 фута. Това са минимални стойности — при действителното поддържане често се изисква повече пространство. Техникът, който изважда прекъсвач с тегло 200 фунта от вертикална кабина, има нужда от минимум 4,5 фута, за да се манипулира и постави върху количка за вдигане.

Посветените пътища за евакуация са също толкова критични. Комутационното оборудване в U-образна конфигурация с един-единствен вход затваря персонала по време на инцидент с дъгов разряд в най-близкото до вратата комутационно оборудване. Два отделни пътя за евакуация, които отговарят на изискванията за максимално разстояние при евакуация според стандарта NFPA 70E, трябва да са непроменимо задължение.

Термично управление в ограничени пространства

Разпределителното табло генерира топлина, пропорционална на квадрата от тока, протичащ през шините и прекъсвачите. Основна шина с ток 4000 А при товар 80 % постоянно разсейва около 3000–5000 вата. При липса на адекватна вентилация това повишава вътрешната температура над номиналната околна температура — обикновено 40 °C — което води до ускорено остаряване на изолацията и отклонение в работата на устройствата за аварийно изключване.

Разпределителното табло, поставено перпендикулярно на пътищата на въздушния поток, създава мъртви зони, в които се натрупва топлина. Разположението трябва да е такова, че отделните секции да са успоредни на въздушния поток от входните решетки до изходните вентилатори, като задната част трябва да има минимум 60 см свободно пространство. Електрическите помещения в горещи климатични зони трябва да са оборудвани с принудителна вентилация, проектирана за 10 въздушни обмена в час при топлинната мощност на разпределителното табло.

Функционални принципи за разположение

Групиране на отводи и управление на кабелите

Групирането на разпределителните устройства според местоположението на натоварването намалява дължината на кабелите, падането на напрежение и претовареността на кабелните тръби. В електрическата централа на химически завод трябва да се поставят фидерите за технологичната зона по-близо до изхода за кабели от технологичната страна, а фидерите за енергийната мрежа – по-близо до изхода за енергийната мрежа. Това групиране намалява средната дължина на фидерните кабели с 20–30 % в сравнение с последователното номериране, което не взема предвид физическото разположение.

Входът и изходът на кабелите трябва да бъдат проектирани още от началото. Разпределителните устройства с вход отгоре не могат да приемат кабели, подавани отдолу, без модификации на шините. Разпределителните устройства с вход отдолу, монтирани върху подложки за поддръжка над кабелни канали, изискват прецизна координация между размерите, предоставени от производителя, и гражданската конструкция – разлика от 100 мм води до модификации на място, които компрометират класа на устойчивост към дъгов удар.

Предвиждания за бъдещо разширение

Разположението трябва да предвижда място за поне 20 процента допълнителни автоматични прекъсвачи за фидъри до съществуващата линия. Връзките на шинопроводите към бъдещи секции трябва да се посочат при първоначалната покупка — добавянето на продължение на шинопровода без предварително подготвени от производителя точки за връзка е значително по-скъпо.

Практичен пример: Реконструкция на електрическата станция на предприятие за преработка на храни

Предприятие за преработка на храни в Нидерландия използва комутационна апаратура от два производителя, инсталирана с разлика от 12 години. Първоначалното разположение е поставило по-новата комутационна апаратура до задната стена с само 45 см разстояние — минималното, разрешено от нормативите, но недостатъчно за поддръжка. Когато се наложило да се замени главен автоматичен прекъсвач с номинален ток 1600 А, цялата секция трябвало да бъде изключена от захранване за 14 часа, тъй като товарната количка не можела да се маневрира.

Заводът преработи подредбата с пълни предни и задни разстояния от съответно 48 инча и 30 инча. Компанията «China Electrical» достави новата конфигурация на разпределителното табло, включително специални връзки чрез шинопровод за планирано разширение. Маршрутите за кабелни корити бяха преразгледани, за да се отделат силовите и управляващите кабели, като по този начин се елиминираше сигналената интерференция, която причиняваше случайни непреднамерени изключвания. В резултат на пренареждането времето за подмяна на основните прекъсвачи се намали от 14 часа на 4 часа за всяка единица.

Проверка на подредбата и пускане в експлоатация

Преди заливане на фундамента физическият макет, изпълнен с маркираща лента по пода, потвърждава, че изискваните разстояния могат да бъдат осигурени. Във всеки участък трябва да са обозначени зоните за достъп отпред и отзад, а пътят от вратата до всеки участък трябва да е проходим с подвижен сервизен телескоп. След инсталирането се извършва инфрачервено термографско сканиране при 25 %, 50 %, 75 % и 100 % от проектната товарна мощност, за да се установи базовата температурна височина. Горещи точки с температура над 30 °C спрямо околната среда указват на дефекти в инсталацията.

Често задавани въпроси

Какво е минималното разстояние, което трябва да се осигури пред разпределителното табло?

Нормативът NEC 110.26 изисква разстояние от 3 фута за оборудване с напрежение 480 волта и 4 фута за оборудване с напрежение 4160 волта. Достъпът за поддръжка обикновено изисква разстояние от 4,5 до 5 фута за изваждане на прекъсвачи при повечето конфигурации.

Защо подредбата на разпределителното табло влияе върху цената на кабелите?

Групирането на фидерите намалява средната дължина на кабелите с 20–30 % в сравнение с произволна подредба. Икономиите от кабели, постигнати чрез оптимална подредба, обикновено надвишават разходите за инженерно проучване още при първите 10 фидера.

Колко място за разширение трябва да се предвиди в подредбата на разпределителното табло?

Минимум 20 % допълнителни позиции за фидери, разположени непосредствено до съществуващото разпределително табло. Точките за свързване на удълженията на шините трябва да бъдат посочени при първоначалната покупка, за да се избегнат скъпи модификации на място.

Влияе ли ориентацията на разпределителното табло върху ефективността на охлаждането?

Разпределителното табло, поставено успоредно на потока въздух, се охлажда по-ефективно в сравнение с перпендикулярно разположение. При горещ климат се препоръчва минимално разстояние от 24 инча отзад и принудителна вентилация с 10 въздушни обмена на час.

Каква е най-честата грешка в подреждането на електрическите сгради?

Недостатъчен достъп за поддръжка, въпреки че са изпълнени минималните изисквания на нормативите. За прекъсвачите, които изискват изваждане, е необходимо значително повече пространство от минималните работни разстояния, предвидени в нормативите. Компанията China Electrical предоставя насоки за конфигуриране на превключващото оборудване, като взема предвид достъпа за поддръжка, който надхвърля минималните нормативни изисквания.

Как влияят отделните нива на напрежение върху подреждането на превключващото оборудване?

Превключващото оборудване за средно и ниско напрежение трябва да бъде физически разделено поне на 6 фута или чрез бариера, устойчива на огън. Маршрутите на кабелите между различните нива на напрежение трябва да избягват успоредни прокарвания, които могат да предизвикат интерференция в управлението на веригите.