Формы внутреннего разделения (секционирования) низковольтных комплектных устройств (НКУ)
ГОСТ Р 51321.1-2007 определяет формы в нутреннего разделения (секционирования) НКУ с помощью перегородок или ограждений (металлическими или неметаллическими) на отдельные отсеки или подсекции. Это делается, в соответствии с техническим заданием, и обеспечивает:
Виды внутреннего разделения НКУ
Главный критерий
Вспомогательный критерий
Схема сеционирования
Форма 1
Без внутренего разделения
Форма 2
Отделение сборных шин от функциональных блоков
Форма 2a
Зажимы для внешних проводников не отделены от сборных шин
Форма 2b
Зажимы для внешних проводников отделены от сборных шин
Форма 3
Отделение сборных шин от функциональных блоков, а также с разделением всех функциональных блоков.
Отделение зажимов для внешних проводников от функциональных
Форма 3a
Зажимы для внешних проводников не отделены от сборных шин
Форма 3b
Зажимы для внешних проводников отделены от сборных шин
Форма 4
Отделение сборных шин от всех функциональных блоков, а также с разделением всех функциональных блоков.
Отделение зажимов для внешних проводников, связанных с одним функциональным блоком, от зажимов другого функционального блока и сборных шин
Форма 4a
Зажимы для внешних проводников находятся в одной секции с функциональным блоком
Форма 4b
Зажимы для внешних проводников находятся в разных секциях с функциональным блоком, но в отдельной отделенной защищенной секции
Можно констатировать факт: человек XXI века — человек энергозависимый. Львиную долю в данной зависимости составляет электроэнергия, как наиболее гибкая форма. C каждым годом уровень потребления электроэнергии только возрастает. Поэтому любая из систем электрораспределения в итоге доходит до предела по резерву, превышение которого негативно влияет на главные критерии: качество электроэнергии и безопасность оборудования и персонала. Последнее особенно актуально в наши дни: все чаще недостатки существующих систем электроснабжения приводят к плачевным результатам (так, по данным «Российской энциклопедии по охране труда», в 22-23% случаев причина пожара — неисправность электрооборудования и приборов).
Необходимый резерв
Предугадать будущие потребности в энергии заранее довольно сложно, однако, как показывает опыт, «запас карман не тянет». Величина этого запаса должна определяется индивидуально для каждого объекта по оптимальному соотношению будущих потребностей и сегодняшних затрат на установку резерва. Существующие энергосистемы довольно часто либо лишены резервов вообще, либо до такой степени устарели, что не позволяют интегрировать вновь подключаемое современное оборудование.
Современные решения позволяют решить эту проблему: на этапе создания системы электрораспределения предусматривается резервный отсек с секционным выключателем требуемого номинала (электрошкаф) или же монтируется система шин и оставляется резервное пространство для дальнейшей установки дополнительных шинных адаптеров под автоматические выключатели. Системы шин позволяют предусмотреть резерв для дальнейшего развития, при этом частично затраты на развитие энергосистемы относятся на будущее.
Безопасность оборудования и персонала
Обеспечить сохранность оборудования и безопасность персонала можно с помощью применения таких конструктивных элементов, как электротехнические шкафы и щиты. Далеко не все устройства обладают требуемой степенью защиты, поэтому их просто необходимо устанавливать в закрытые корпуса. Токоведущие части и особо ответственные приборы закрываются в прочные стальные (или полимерные) конструкции, которые в общем случае могут иметь степень защиты вплоть до IP69K (более высокие степени защиты встречаются в специальных устройствах).
Кроме того, использование различных опциональных устройств позволяет достичь максимального уровня безопасности персонала. Речь идет о разделяющих и изолирующих крышках и вставках, монтажных модулях, полностью блокирующих доступ к устройствам во включенном состоянии.
Еще одно немаловажное преимущество установки приборов в шкафу — в малом объеме можно с легкостью поддерживать требуемую рабочую температуру с минимальными затратами энергии. Особенно это важно для северных регионов, где разброс максимальных температур весьма велик.
Элементы систем электрораспределения
Зачастую системы электроснабжения базируются на типовых решениях, доставшихся нам еще с советских времен. Существует множество таких решений, скрывающихся под аббревиатурами типа ВРУ, ЯУ, ШУ, ЩАП и т.д. Устройства с именами подобного рода выпускаются многими заводами-изготовителями и, в принципе, для каждого производителя несколько различаются — нужно индивидуально изучать, что же скрывается под той или иной аббревиатурой. Однако в целом суть этих решений не менялась коренным образом: защитную и коммутационную аппаратуру старого образца заменили на новые типы, оставив принципиальную схему и конструктивное исполнение без изменений. Насколько такое решение соответствует современным требованиям — риторический вопрос. Вполне возможно, что проектировщики и службы эксплуатации используют их «по инерции», как хорошо знакомый и простой продукт.
Тем не менее, в последнее время западные компании активно внедряют свои логически завершенные решения. И если вновь создаваемые установки высокого и среднего напряжения в большинстве случаев комплектуются импортным оборудованием, то в области электрораспределения низкого напряжения (особенно на большие токи) однозначных лидеров еще нет. Вероятно, что выгодные позиции займет производитель, который предложит современный системный подход к построению систем электроснабжения. На мой взгляд, Ri4Power от компании Rittal (рис. 1) — пример такого продукта.
Рис. 1. Общий вид системы Ri4Power
«Электрораспределение в совершенной форме»
Так говорят сами сотрудники Rittal о Ri4Power. В основе Ri4Power лежит платформа шкафа TS8, хорошо известная потребителям и отлично зарекомендовавшая себя при реализации множества проектов на Урале. TS8 — прочный и легкий каркас, для которого выпускается огромное число комплектующих и составляющих, комбинируя которые, можно получить конфигурацию шкафа, удобную для размещения всего необходимого оборудования, будь то силовые устройства, частотные преобразователи, элементы автоматики или IT-устройства для 19″ монтажа. Это своего рода конструктор, в котором не нужно дополнительно применять сварку, резку, сверлить отверстия: в большинстве случае все возможные варианты монтажа уже продуманы разработчиками. Помимо шкафа TS8 Ri4Power включает установки с формой секционирования 1 для создания вводно-распределительных щитов для различного типа нагрузок, низковольтные комплектные устройства (НКУ) с формой секционирования до 4b, систему НКУ ISV с использованием защитных пластронов. В довершение ко всему — специализированное программное обеспечение Rittal Power Engineering для проектирования всех вышеперечисленных установок. Имеются также следующие виды защит:
Назначение внутреннего секционирования
Внутреннее секционирование достигается путем установки секционных перегородок, крышек либо кожухов приборов, делящих пространство шкафа на секции. Преимущества внутреннего секционирования:
Внутреннее секционирование позволяет достичь следующих целей по защите:
Формы секционирования показаны на рис. 2
Рис. 2. Формы секционирования системы Ri4Power
Форма 1 — Отсутствие внутреннего секционирования.
Нет защиты от прикосновения у токовых шин при открытых дверях или крышках и при снятии опциональной фронтальной защиты от прикосновения. Нет защиты от проникновения посторонних тел при открытой конструкции коммутационных приборов.
Форма 2 — Секционирование между шинными сборками и функциональными блоками.
Форма 2a — Нет секционирования между контактами подключения и шинными сборками.
Форма 2b — Секционирование между контактами подключения и шинными сборками.
Защита от прикосновения к токовым шинам при работе с функциональными блоками.
Защита от проникновения посторонних тел в пространство шинной сборки.
Форма 3a — Нет секционирования между контактами подключения и шинными сборками.
Форма 3b — Секционирование между контактами подключения и шинными сборками.
Защита от прикосновения к токовым шинам и соседним функциональным блокам при работе с функциональными блоками. Защита от проникновения посторонних тел в пространство шинной сборки и соседние отсеки с функциональными блоками.
Форма 4a — Контакты подключения в одних и тех же секциях с функциональными блоками.
Форма 4b — Контакты подключения в разных секциях относительно функциональных блоков. Защита от прикосновения к токовым шинам и соседним функциональным блокам при работе с функциональными блоками, либо контактами подключения. Защита от проникновения посторонних тел в пространство шинной сборки и соседние отсеки с функциональными блоками и контактами подключения.
Ri4Power форма 1
Это модульная система для низковольтного электрораспределения, включающая в себя стандартные типы отсеков: панель силового выключателя, панель секционного выключателя, панель с силовыми разъединительными планками NH, а также кабельные панели. По своей сути стандартные панели — современный аналог типовых НКУ, о которых речь шла выше.
В наличии имеются системы как трехполюсного, так и четырехполюсного исполнения — система Rittal Flat-PLS или Maxi-PLS позволяет произвольным образом комбинировать панели НКУ, причем положение главной шинной сборки может быть как в области крыши, так и в области основания шкафа — максимально удобная привязка шкафа к ситуационным условиям.
Устройства протестированы с приборами производства компаний Siemens, Eaton (линейка Moeller), Merlin Gerlin, ABB, Mitsubishi.
Ri4Power форма2-4
Новинкой Rittal является наличие внутреннего секционирования у шкафов TS 8 (рис. 3). Эта инновационная идея открывает новые преимущества при монтаже и эксплуатации: дизайн внутреннего секционирования делает эксплуатацию и модифицирование НКУ абсолютно безопасными. Решение применимо для промышленных установок, зданий и различных решений в области инфраструктуры.
Рис. 3. Пример секционирования шкафов TS 8
При построении систем применяются компоненты RiLine60, Flat-PLS и Maxi-PLS, на основе которых создается полностью изолированная система, достигается безопасное и быстрое контактирование.
Rittal ISV
Программа продуктов ISV (рис. 4), помимо модульных шкафов ISV-TS8 и AE содержит обширный спектр стандартизированных монтажных модулей, которые дополняются важнейшими компонентами электрораспределения. Таким образом, из согласованных между собой стандартных компонентов имеется возможность создавать разнообразные индивидуальные комбинации, которые можно легко компоновать, подсчитывать стоимость, проектировать, заказывать и монтировать.
Рис. 4. Продукция линейки Rittal ISV
Такая система является более гибкой и позволяет создавать шкафы различной конфигурации в отличие от вышеупомянутых типовых НКУ.
Шинные сборки
Шинные сборки (рис.5) позволяют максимально эффективно использовать пространство, обладают большими резервами по безопасности, гарантируя полную защиту от прикосновения.
Рис. 5. Система шинных сборок Rittal
Следует отметить, что оборудование для всех низковольтных устройств управления нагрузками и электрораспределения до 5500 A протестировано согласно IEC 60439 часть 1. Вдобавок к типовым испытаниям совместно с известными на рынке коммутационными приборами проводятся испытания на нагрев с различными вариантами степени защиты корпуса, испытания на устойчивость к короткому замыканию шинных сборок. Все это гарантирует высокие стандарты безопасности в области электрораспределения пользователей установок Ri4Power.
Система также обладает ценовыми преимуществами — стандартизованные серийные модули стоят дешевле, чем специальные решения, а благодаря продуманной технологии быстрого монтажа экономится дорогостоящее рабочее время. Примечательно, что для линейки Ri4Power применимо правило «один в поле воин» — монтаж осуществим силами одного человека.
Подводя итоги, хочется заметить: настала пора уходить от старых решений, применение которых обусловлено скорее привычкой, нежели требованиями современности. Во главу всего необходимо поставить актуальные задачи: безопасность персонала, безопасность оборудования, простота обслуживания, проектирования и монтажа. Какие решения на рынке соответствуют всем требованиям — решать потребителям. Самое главное, что они уже есть, и информация о них вполне доступна.
При изучении или проработке электрической части проекта строительства того или иного объекта нередко приходится сталкиваться с такой терминологией, как, например, «секционирование по форме 2b», «секционирование корпуса не менее 3b» и т.п.
И если инженерный состав производителей электрораспределительного оборудования, как правило, понимает, о чем идет речь, для некоторых же сотрудников электромонтажных предприятий или сотрудников службы Главного энергетика промышленных предприятий, а также для некоторых проектантов стоит внести разъяснения по этому поводу (особенно для начинающих специалистов).
В данной статье мы постараемся разобраться, что же такое формы секционирования в распределительных устройствах 0,4 кВ; для чего это нужно; преимущества той или иной формы секционирования и их недостатки; как выбирать и на что ориентироваться при выборе формы секционирования.
Секционирование электрического шкафа – это разделение всего внутреннего пространства корпуса щита на секции при помощи внутренних разделяющих и изолирующих перегородок или кожухов приборов. Осуществляется секционирование для следующих целей:
Секционирование определяется и регулируется Гостами ГОСТ Р 51321.1-2007 (МЭК 60439-1:2004) и ГОСТ Р МЭК 61439.2-2012. Подразделяется данное понятие на 7 общепринятых форм. Перед описанием форм секционирования, стоит разъяснить терминологию. Итак, есть три ключевых термина в описании форм секционирования. Для более понятного описания, возьмем ГРЩ-0,4кВ (Главный распределительный щит низкого напряжения до 380В):
Форма 1. Без внутреннего разделения на блоки.
Это самая простейшая форма секционирования, реализованная в подавляющем большинстве щитов низкого напряжения. Открываешь дверь, видишь автоматы и прочую аппаратуру. Все токопроводящие элементы либо изолированы, либо закрыты специальными прозрачными диэлектрическими или металлическими пластронами, исключающими случайное прикосновение.
Форма 2. Функциональные блоки отделены от сборных шин.
Это дает возможность доступа к магистральной (сборной) шине, не получая при этом доступ к функциональным блокам.
Форма 2a. Зажимы для внешних проводников не отделены от сборных шин.
Выключатели автоматические (вводные и отходящие) закрыты горизонтальными и вертикальными перегородками, сборная шина и подключение кабелей находятся в едином пространстве.
Форма 2b. Зажимы для внешних проводников отделены от сборных шин.
Сборная шина отделена перегородками от автоматов и мест присоединения отходящих кабелей.
Форма 3. Отделение сборных шин от функциональных блоков, с разделением также всех функциональных блоков.
В 3-ей форме, функциональные блоки (в ГРЩ выключатели автоматические) в отличие от формы 2 отделены друг от друга.
Форма 3a. Зажимы для внешних проводников не отделены от сборных шин.
В ГРЩ вводной автомат закрыт перегородками, каждый отходящий автомат закрыт перегородками. Сборная шина и места соединений отходящих кабелей находятся в едином пространстве.
Форма 3b. Зажимы для внешних проводников отделены от сборных шин.
В дополнение к форме 3а перекрываются перегородками и изолируются от шины и функциональных блоков также места подключения кабелей.
Форма 4. Отделение сборных шин от всех функциональных блоков, с разделением также всех функциональных блоков.
Отделение зажимов для внешних проводников, связанных с одним функциональным блоком, от зажимов другого функционального блока и сборных шин.
Форма 4a. Зажимы для внешних проводников находятся в одной секции с функциональным блоком.
Форма 4b. Зажимы для внешних проводников находятся в разных секциях с функциональным блоком, но в отдельной отделенной защищенной секции.
Форма 4 (4a и 4b) является самой продвинутой формой, обеспечивающей максимальную изоляцию функциональных блоков, сборной шины и мест подключения кабелей каждого от всех остальных.
В чем заключаются преимущества секционирования?
1. Сборные шины устройства отделены от функциональных блоков.
2. Обеспечение видимого разрыва цепи путем выкатывания/отключения функционального блока.
3. Защита от проникновения внутрь щита (блокировки, замки, перегородки).
4. Возможность расширения функционала НКУ путем добавления новых блоков. Модульность.
5. Высокий уровень общей надежности электрического щита.
6. Минимальный риск возникновения электрической дуги за счет изолирования отсеков.
Какую форму секционирования выбирать? Современный уровень развития технологий предъявляет повышенные требования к безопасности персонала, надежности электроснабжения и возможностям модернизации существующих НКУ. В ряде отраслей промышленности (добыча и переработка нефти, угля, газа; электростанции; цементные, сталелитейные заводы; водоочистные станции и др.) вопросы безопасного и качественного электроснабжения имеют особое значение. При проектировании распределительных щитов НКУ 0,4кВ (РУ, РУНН, ГРЩ) для подобных предприятий предпочтительно применение специальных форм внутреннего секционирования от 2а вплоть до 4b.
Но, при конечном выборе формы секционирования электрического щита встает вопрос цены. Любое увеличение формы секционирования шкафа влечет за собой увеличение стоимости электрического шкафа. Дополнительная безопасность персонала, модульность электрического шкафа, возможность оперативно извлекать/заменять функциональные блоки, не останавливая при этом производственный процесс, все это требует использования специальных перегородок, дополнительных устройств защиты, блокировок, аксессуаров.
Так, например, функциональный блок шкафа (на примере ГРЩ), реализованного по форме 4b, включает в себя: перегородки (передние, задние, боковые и горизонтальные), блокировки для случайного извлечения/выпадения функционального блока, индикации состояния функционального блока (включен, выключен, в аварии, извлечен), автомат с обязательными аксессуарами (втычная/выкатная корзина, дополнительные контакты, ручка оперирования через панель/дверь или электропривод для возможности управления кнопками, в том числе дистанционно), специальные клеммы для возможности извлечения функционального блока без отключения всего электрического щита и так далее. В то же время, функциональный блок шкафа, реализованного по форме 1 включает в себя шину, закрытую передним защитным экраном, автомат и клеммы подключения отходящих кабелей.
Решение, какую форму секционирования выбирать, остается за заказчиком. Мы же, в свою очередь, готовы помочь реализовать проект любой сложности, изготовить шкаф с любой известной формой секционирования. Обширный опыт конструирования и изготовления позволяет нам с уверенностью утверждать, что наши НКУ с формой секционирования 4b и ниже удовлетворяют всем требованиям ГОСТ и ПУЭ, обеспечивают полноценную защиту персонала. Более того, наличие полного цикла производства и собственного цеха металлообработки позволило нам разработать и внедрить собственный конструктив корпусов шкафов ГРЩ, что в свою очередь позволяет нам формировать наиболее конкурентные предложения по стоимости такого класса оборудования. Особенно по сравнению со сборщиками электрощитового оборудования, не имеющими собственной металлообработки и вынужденными покупать готовые корпуса (Rittal, DKC и др.)
Корпус ГРЩ с выдвижными блоками с формой секционирования до 4b (панели типа НКУ-TS) стал одной из ключевых разработок в нашем производстве корпусов для распределительных устройств 0,4 кВ.
НКУ-TS базированы на едином конструктиве Tesla-Medium и рассчитаны на номинальный ток до 6300А, с номинальным током блока до 630А. В щитах реализованы функции управления и распределения электроэнергии в одном конструктиве, т.е. схема выдвижного блока может быть различной: для распределения электроэнергии используются автоматические выключатели, для управления нагрузками — пускорегулирующая аппаратура (контакторы, устройства плавного пуска, частотные преобразователи). В блоках реализуется любая схема управления, необходимо лишь учитывать максимальные габариты блоков выдвижного исполнения. Продукт создан с учетом требований современных автоматизированных производств, где даже самая кратковременная остановка технологического процесса влечет за собой огромные убытки.
Конструктивные особенности корпусов НКУ-TS
Статья написана при участии нашего ведущего технико-коммерческого инженера – Руслана Зиганшина.
