Kako optimizirati razpored odklopnih naprav v električnih hišah?

Posledice slabe razporeditve stikalne opreme

Elektrohiša, ki izgleda urejeno na enovrstičnem diagramu, se v fizičnem prostoru lahko spremeni v vzdrževalno težavo. Razporeditev stikalne opreme, ki prezre prostore za dostop, toplotno upravljanje in prihodnjo razširitev, ustvari pogoje, pri katerih za redno zamenjavo preklopnikov morajo biti izklopljeni sosednji dovodi, hkrati pa gosta kabliška razporeditev omejuje pretok zraka do te mere, da je potrebno opremo znižati v zmogljivosti. Dobra razporeditev je razlika med elektrohišo, ki deluje napovedljivo 30 let, in tisto, ki zahteva dragovrstno ponovno konfiguracijo že v petih letih.

Prostori za dostop in varnostna skladnost

Člen 110.26 NEC določa minimalno delovno prosto višino pred stikališčem glede na napetost in stanje nasprotne stene. Za stikališče z napetostjo 480 V z ozemljeno nasprotno steno je minimalna globina 3 čevljev. Za opremo z napetostjo 4160 V se zahteva poveča na 4 čevlje. To so minimalne vrednosti – dejansko vzdrževanje pogosto zahteva več. Tehnik, ki odstranjuje preklopnik z maso 200 funtov iz navpične celice, potrebuje vsaj 4,5 čevlja prostora za premikanje na dvigalno vozilo.

Posebne poti za evakuacijo so enako pomembne. Stikališče v U-obliki z enim samim vhodom omejuje osebje med incidentom električnega loka pri stikališču, ki je najbližje vratom. Dve poti za evakuacijo, ki ustrezata zahtevam NFPA 70E glede razdalje do izhoda, morata biti nepogojno zagotovljeni.

Termalno upravljanje v omejenih prostorih

Oprema za stikalno opremo proizvaja toploto, sorazmerno kvadratu toka, ki teče skozi avtobuse in stikala. Glavni avtobus z nazivnim tokom 4.000 A pri obremenitvi 80 % neprekinjeno razprši približno 3.000 do 5.000 vatov. Brez ustrezne prezračitve se notranja temperatura dvigne nad nazivno okoljsko temperaturo – običajno 40 °C – kar povzroča pospešeno staranje izolacije in odmikanje sprožilnih enot.

Oprema za stikalno opremo, nameščena pravokotno na poti pretoka zraka, ustvari mrtve cone, kjer se toplota nabira. Razporeditev mora biti takšna, da so odseki postavljeni vzporedno z zračnim tokom od vhodnih rešetk do izhodnih ventilatorjev, z najmanj 24 palci (61 cm) prostora za prezračevanje na zadnji strani. Elektrohiše v vročih podnebjih morajo imeti prisilno prezračevanje, dimenzionirano za 10 zamenjav zraka na uro glede na toplotno obremenitev stikalne opreme.

Načela funkcionalne razporeditve

Skupinjenje napajalnikov in upravljanje kablov

Združevanje stikalnih naprav po lokaciji obremenitve zmanjša dolžino kabla, padec napetosti in zgoščenost v kabelskih kanalih. V električni hiši kemikalije naj bi se napajalniki za procesne cone postavili bližje izhodu kabla na strani procesa, napajalniki za omrežje pa bližje izhodu za omrežje. To združevanje zmanjša povprečno dolžino napajalnih kablov za 20 do 30 odstotkov v primerjavi z zaporedno oštevilčitvijo, ki ne upošteva fizične lokacije.

Vstop in izhod kabla je treba že od samega začetka ustrezno zasnovati. Stikalne naprave z zgornjim vstopom kabla ne morejo sprejeti kablov, ki vstopajo spodaj, brez spremembe avtobusov. Stikalne naprave z spodnjim vstopom kabla, nameščene na ohranitvenih ploščah nad kabelskimi jarki, zahtevajo natančno usklajenost med dimenzijami proizvajalca in civilno razporeditvijo – razlika 100 milimetrov prisili spremembe na terenu, ki ogrožajo oceno odpornosti proti lokom.

Določbe za prihodnje razširitve

Postavitev mora predvideti prostor za vsaj 20 odstotkov dodatnih vodilnih stikalnikov ob obstoječi vrsti. Pri prvotni nakupu je treba določiti priključke avtobusnega voda na prihodnje odseke – dodajanje razšitve avtobusnega voda brez tovarniško pripravljenih priključnih mest je bistveno dražje.

Praktičen primer: Prenovitev električne hiše na obratu za predelavo hrane

Obrat za predelavo hrane na Nizozemskem je uporabljal stikalno opremo dveh proizvajalcev, ki so bili nameščeni s 12-letnim časovnim zamikom. Izvirna postavitev je novejšo stikalno opremo postavila ob zadnji steni z le 45 cm razmika – najmanjši dovoljeni razmik po predpisih, vendar nezadosten za vzdrževanje. Ko je bilo potrebno zamenjati glavni stikalnik za 1600 A, je moral biti celoten odsek izklopljen 14 ur, saj se dvigalni voziček ni mogel premikati.

Tovarna je ponovno zasnovala postavitev z popolnimi prostoščinami 48 palcev na sprednji strani in 30 palcev na zadnji strani. Podjetje China Electrical je dobavilo novo konfiguracijo stikalne opreme, vključno s posebnimi priključki za avtobusne vodnike za načrtovano razširitev. Usmeritev kabelskih korit je bila spremenjena tako, da so močnostni in nadzorni kabli ločeni, kar je odpravilo motnje signala, ki so povzročali občasne neustrezne izklope. S preureditvijo se je čas izklopa za zamenjavo glavnih stikal povečal z 14 na 4 ure na enoto.

Preverjanje postavitve in vzpostavitev obratovanja

Pred liwanjem temeljev se fizični maketni model z uporabo trakov za označevanje tal potrdi, da so prostoščine izvedljive. Vsak del mora imeti označena dostopna območja na sprednji in zadnji strani, pot od vrat do vsakega dela pa mora biti prehodna tudi z vzdrževalnim vozičkom. Po namestitvi se z infrardečim slikanjem pri 25 %, 50 %, 75 % in 100 % načrtovane obremenitve določi osnovno dvig temperatur. Točke z višjo temperaturo kot 30 °C nad okoljsko temperaturo kažejo na napake pri namestitvi.

Pogosta vprašanja

Kakšna je najmanjša zahtevana prostoščina pred stikalno opremo?

NEC 110.26 zahteva 3 čevlje za opremo z napetostjo 480 V in 4 čevlje za opremo z napetostjo 4.160 V. Dostop za vzdrževanje običajno zahteva 4,5 do 5 čevljev za odstranitev preklopnikov v večini konfiguracij.

Zakaj načrtovanje razdelilne naprave vpliva na stroške kablov?

Skupinsko razporeditev napajalnih vezij zmanjša povprečno dolžino kabla za 20 do 30 odstotkov v primerjavi z poljubno razporeditvijo. Prihranki stroškov kabla zaradi optimalnega načrtovanja običajno presegajo stroške inženirskih študij že pri prvih 10 napajalnih vezjih.

Koliko prostora za razširitev naj bo predvidenega pri načrtovanju razdelilne naprave?

Minimalno dodatnih 20 odstotkov položajev za napajalna vezja ob obstoječi razdelilni napravi. Točke priključka za podaljšanje avtobusa naj bodo določene že ob prvotni nakupu, da se izognejo dragim spremembam na terenu.

Ali orientacija razdelilne naprave vpliva na učinkovitost hlajenja?

Razdelilna naprava, postavljena vzporedno z tokom zraka, se hladi učinkoviteje kot pri pravokotni namestitvi. V vročih podnebjih se priporoča minimalna prosta višina zadaj 24 palcev in prisilno prezračevanje s 10 zamenjavami zraka na uro.

Katera je najpogostejša napaka pri razporeditvi v električnih hišah?

Nezadosten dostop za vzdrževanje, kljub izpolnjevanju minimalnih zahtev predpisov. Za izvlečenje odklopnikov je potrebno znatno več prostora kot minimalne delovne razdalje, določene v predpisih. China Electrical ponuja smernice za konfiguracijo razvodne opreme, ki upoštevajo dostop za vzdrževanje nad minimalnimi zahtevami predpisov.

Kako ločene napetostne ravni vplivajo na razporeditev razvodne opreme?

Srednjenapetostno in nizkonapetostno razvodno opremo je treba fizično ločiti vsaj za 6 čevljev ali z ognjevzdržnim pregradnim zidom. Vodniki za kable med različnimi napetostnimi ravnmi ne smejo teči vzporedno, saj bi s tem povzročili motnje v krmilnih vezjih.