Wydział Elektryczny Katedra Elektroenergetyki, Fotoniki i Techniki Świetlnej

Transkrypt

1 Wydział Elektryczny Katedra Elektroenergetyki, Fotoniki i Techniki Świetlnej Instrukcja do zajęć laboratoryjnych z przedmiotu: BUDOWA ORAZ EKSPLOATACJA INSTALACJI I URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH Ćwiczenie nr: 9 Temat ćwiczenia: Instalacje elektryczne - rozdzielnice niskiego napięcia Opracował: dr inż. Zbigniew Skibko

2 Spis treści 1. Wymagania BHP Cel ćwiczenia Wiadomości podstawowe Rozdzielnice niskiego napięcia Podział i przeznaczenie rozdzielnic nn Przegląd rozwiązań konstrukcyjnych układów rozdzielczych nn... 6 Szyny nośne... 6 Przelotowe rzędowe listwy zaciskowe... 6 Szyny zbiorcze... 7 Oznaczniki... 7 Opaski kablowe... 7 Końcówki tulejkowe... 7 Szyny łączeniowe w wykonaniu widełkowym, szyny zbiorcze Opis stanowiska laboratoryjnego Zasada działania i opis stanowiska laboratoryjnego Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników

3 1. Wymagania BHP. Ogólne zasady bezpieczeństwa 1) Przed przystąpieniem do zajęć należy zapoznać się z instrukcją dydaktyczną do stanowiska laboratoryjnego. 2) Dokonać oględzin urządzeń i przyrządów używanych w ćwiczeniu, a o zauważonych nieprawidłowościach bezzwłocznie powiadomić prowadzącego. 3) Zmian konfiguracji obwodów elektrycznych należy dokonywać za zgodą prowadzącego. 4) Nie należy podłączać urządzeń nie przeznaczonych do współpracy z tym stanowiskiem laboratoryjnym. 5) Zabronione jest zabieranie urządzeń z sąsiednich stanowisk laboratoryjnych. 6) Demontaż osłon stanowiska oraz wszelkie naprawy i czynności serwisowe, oprócz opisanych w instrukcji, mogą być wykonywane jedynie przez osoby do tego upoważnione. 3

4 2. Cel ćwiczenia. Celem ćwiczenia jest zapoznanie z budową, zasadami doboru i łączenia aparatów w rozdzielnicach niskiego napięcia oraz doświadczalne sprawdzenie poprawności wykonania układów rozdzielczych. 3. Wiadomości podstawowe 3.1. Rozdzielnice niskiego napięcia Rozdzielnicą elektryczną nazywa się zespół zgrupowanych urządzeń elektroenergetycznych wraz z całym jej osprzętem t.j.: aparatami służącymi do zabezpieczania i rozdziału obwodów odpływających, aparaturą pomiarową, szynami zbiorczymi, połączeniami elektrycznymi, elementami izolacyjnymi i osłonami. Rozdzielnica służy do rozdziału energii elektrycznej i łączenia oraz zabezpieczania linii lub obwodów oraz pomiaru ich parametrów. Rozdzielnice są urządzeniami bardzo zróżnicowanymi, a o ich różnorodności decydują jej parametry znamionowe oraz właściwości techniczne wynikające z rozwiązania konstrukcyjnego. Typowe rozdzielnice niskonapięciowe są elementami złożonymi z jednego lub kilku łączników niskiego napięcia, które współpracują z urządzeniami sterowniczymi, sygnalizacyjnymi oraz pomiarowymi. Wykorzystywane są one również do łączenia oraz zabezpieczania linii lub obwodów elektrycznych. Zadaniem rozdzielnic niskonapięciowych, jako części systemu elektroenergetycznego, jest dostarczenie odbiorcom energii elektrycznej zapewniającej poprawną pracę przyłączonych do niej odbiorników o znormalizowanych parametrach. Każdą rozdzielnicę można scharakteryzować za pomocą układu połączeń wewnętrznych przedstawionych w schematach jednokreskowych oraz sposobu powiązania z systemem elektroenergetycznym (np. rozdzielnice nn w stacjach elektroenergetycznych lub rozdzielnice tablicowe w domach jednorodzinnych). Zróżnicowanie tychże elementów wynika z ich przeznaczenia, parametrów znamionowych czy też właściwości technicznych Podział i przeznaczenie rozdzielnic nn Różnorodność rozwiązań technicznych produkowanych obecnie rozdzielnic niskonapięciowych pozwala na ich podział na poszczególne kategorie według ściśle określonych kryteriów. Wymiary konstrukcyjne i rodzaj zastosowanej obudowy dyktuje przede wszystkim jej wyposażenie (liczba i parametry znamionowe urządzeń elektroenergetycznych), ale również decyduje o: sposobie montażu i rozmieszczeniu aparatów, bilansie cieplnym, stratach mocy i energii, zastosowanym sposobie zasilania i połączeniach pomiędzy aparatami, 4

5 rezerwie miejsca na ewentualną rozbudowę zestawu, warunkach środowiskowych w miejscu docelowym pracy urządzenia a co za tym idzie - o warunkach eksploatacji, uwzględniając przy tym również wymiary miejsca zainstalowania. Ze względu na możliwość dostępu do aparatów, rozdzielnice dzieli się na: rozdzielnice z obsługą jednostronną, rozdzielnice z obsługą dwustronną. Ze względu na sposób zainstalowania, rozdzielnice można podzielić na: naścienne, przyścienne, wolno stojące. Ze względu na miejsce zainstalowania, rozdzielnice niskiego napięcia dzieli się na: wnętrzowe, napowietrzne. Pod względem rozwiązań konstrukcji zewnętrznych wyróżnia się rozdzielnice: otwarte, częściowo osłonięte, osłonięte. Ze względu na funkcję rozdzielnicy spełnianą w sieci rozdzielczej można wyróżnić rozdzielnice: główne - będące podstawową jednostką kontrolno zabezpieczająco - rozdzielającą w instalacji posiadającą urządzenia zabezpieczające wewnętrzne linie zasilające, najczęściej zlokalizowane na najniższej kondygnacji budynku lub w jego podpiwniczeniu, w bliskim otoczeniu wyjścia ewakuacyjnego, oddziałowe - stosowane w budownictwie przemysłowym, piętrowe - pełniące funkcje pomiarowe, rozdzielcze, zabezpieczeniowe oraz integracyjne, umieszczane w pionach kablowych na poszczególnych piętrach obiektu mieszkalnego i stanowiące granicę między obwodem instalacji budynku a obwodem odbiorczym, mieszkaniowe montowane w mieszkaniach, specjalizowane - stosowane do zasilania: komputerów, oświetlenia, zasilaczy UPS itp. W zależności od przeznaczenia i zastosowania można wyróżnić między innymi rozdzielnice: energetyczno-dystrybucyjne, przemysłowe, słupowe, budowlane, mieszkaniowe. 5

6 W zależności od sposobu wykonania części wsporczych i mocujących oraz osłony części będących pod napięciem rozdzielnice niskiego napięcia dzieli się na: tablicowe, modułowe, skrzynkowe, szafowe Przegląd rozwiązań konstrukcyjnych układów rozdzielczych nn Szyny nośne Aktywne i bierne komponenty, a także moduły inteligentne montowane są na szynach nośnych. Szyny nośne, w zależności od różnych zakresów zastosowania, produkowane są ze stali szlachetnej, stali, aluminium, miedzi lub tworzywa sztucznego i dostępne w różnych wersjach. W Polsce najczęściej spotykanym standardem szyn są TS 35, TS 32 i TS 15. Rys. 1 Przykładowy wygląd szyn nośnych TS 35, TS 32 Przelotowe rzędowe listwy zaciskowe Złącza pozawalają na uporządkowanie i czytelne przyłączenie linii odpływowych do rozdzielnicy. Oferowane są na średnice przewodów od 1,5 do nawet 240 mm 2. Produkowane są w technologii śrubowej, zaciskowej i sprężynowej. Rys. 2 Przykładowy wygląd przelotowych rzędowych listew zaciskowych wraz z zasadą działania. 6

7 Szyny zbiorcze W rozdzielniach i sterowniach konieczne może być wspólne wprowadzenie przewodów N i ochronnych w jednym centralnym punkcie. W tym celu stosuje się szyny zbiorcze, na których można zamontować dużą liczbę przewodów przy niewielkim zapotrzebowaniu na miejsce (do 70 przewodów na 1 m szyny). Można stosować dowolne długości szyny zbiorczej bez otworów. Do mocowania służy uchwyt do szyn SH, który w przypadku dłuższych szyn można umieścić również między innymi uchwytami. Oznaczniki Rys. 3 Przykładowy widok szyn zbiorczych Polskie Normy nakładają na wykonawcę obowiązek czytelnego oznaczenia urządzeń zastosowanych w rozdzielnicach oraz linii przychodzących i odchodzących z układów rozdzielczych. Producenci oferują specjalnie dostosowane oznaczniki, w klasycznej technice klejonej lub szybkiej technice zatrzaskowej z szyldami wzorowanymi na oryginałach. Przewody oznacza się za pomocą koszulek termokurczliwych lub zawieszanych/ nakładanych szyldów. Użytkownicy mogą sami opisywać oznaczniki urządzeń używając odpowiedniego programu oraz kompatybilnych z systemem drukarek lub ploterów. Opaski kablowe Opaski kablowe umożliwiają uporządkowanie wielu części instalacji. Opaski kablowe cechują się maksymalną możliwą siłą zaciskania oraz dużą trwałością. Stalowe opaski kablowe umożliwiają ponadto trwałe mocowanie w ekstremalnych warunkach, takich jak wysokie temperatury, czy silne narażenie na działanie chemikaliów. Końcówki tulejkowe Stosowanie tulejek kablowych zapewnia użytkownikom trwałą i niezmienną jakość połączeń elektrycznych. Do zaciskania tulejek należy zastosować specjalne zaciskarki z głowicami dostosowanymi do średnicy tulei i przewodu. 7

8 Rys. 4 Przykładowe tuleje zaciskowe Szyny łączeniowe w wykonaniu widełkowym, szyny zbiorcze Szyny łączeniowe w wykonaniu widełkowym, szyny zbiorcze wykorzystywane są wszędzie tam, gdzie pozwalają na zmniejszenie liczby połączeń dokonywanych za pomocą przewodów giętkich. Poprawiają czytelność i estetykę rozdzielnicy, zmniejszają również nakład inwestycyjny w okablowania oraz przyspieszają montaż. Rys. 5 Przykładowy widok szyn łączeniowych w wykonaniu widełkowym 4. Opis stanowiska laboratoryjnego 4.1. Zasada działania i opis stanowiska laboratoryjnego Stanowisko laboratoryjne składa się z powierzchni roboczej, na której została zainstalowana metalowa tablicowa rozdzielnica firmy ETI POLAM serii MU 4/24UNI o wymiarach 710x500 mm oraz szuflady odkładanej, służącej do przechowywania aparatury modułowej. Rozdzielnica została wyposażona w szyny TH35 i pozwala na instalację czterech rzędów modułów, po 24 w każdym. Rozdzielnica w celach badawczych została wyposażona w moduły opisane w tabeli 1. W pełni wyposażone, zmontowane stanowisko laboratoryjne przedstawia rysunek 6 8

9 Tab. 1. Wyposażenie stanowiska laboratoryjnego. Urządzenie Nazwa producenta Ilość pól Prąd znamionowy Prąd różnicowy Charakterystyka zadziałania Ilość [szt.] [A] [A] [-] [szt.] nadprądowy ETIMAT B 5 nadprądowy ETIMAT B 5 nadprądowy ETIMAT B 5 nadprądowy ETIMAT C 1 rozłącznik SV topikowy VLC 10x różnicowoprądowy EFI ,03-3 różnicowoprądowy nadprądowy z członem różnicowoprądowym bistabilny ogranicznik przepięć EFI ,03-1 KZS-2M ,03 C 1 WB-1U ETITEC B B 1 RAZEM 25 9

10 Rys. 6. Widok stanowiska laboratoryjnego 10

11 5. Przebieg ćwiczenia. 1. Przed przystąpieniem do doświadczenia student ma obowiązek zapoznać się z instrukcją laboratoryjną oraz przestrzegać zasad bezpieczeństwa i higieny pracy. 2. Po upewnieniu się, że stanowisko jest odłączone od napięcia student powinien sprawdzić kompletność wyposażenia według zestawienia w instrukcji. 3. Po spełnieniu powyższych warunków student zobowiązany jest odczytać wartości znamionowe urządzeń znajdujących się w szufladzie stanowiska oraz określić ich rodzaj i przeznaczenie. 4. Należy zmontować rozdzielnicę wraz z układem połączeń wewnętrznych według schematu zaproponowanego przez prowadzącego. 5. Po sprawdzeniu przez prowadzącego poprawności montażu zadanego układu rozdzielczego należy wykonać sprawdzenie rozdzielnicy. 6. Wykonać oględziny rozdzielnic wskazanych przez prowadzącego. Wykonać pomiary rezystancji izolacji oraz ciągłości przewodów wskazanych obwodów elektrycznych. 7. Zapoznać się z instrukcją obsługi kamery termowizyjnej oraz dokonać pomiaru wartości temperatury, we wskazanych przez prowadzącego układach rozdzielczych. 8. Dokonać sprawdzenia skutków przepływu prądów przetężeniowych przez wskazane przez prowadzącego fragmenty obwodów elektrycznych. 6. Opracowanie wyników Student w sprawozdaniu laboratoryjnym powinien zawrzeć: cel i zakres ćwiczenia, opis stanowiska badawczego, schematy połączeń układów wykonywanych w trakcie ćwiczenia, sprawdzenie poprawności doboru parametrów poszczególnych obwodów opis przeznaczenia montowanych układów, z zaznaczeniem gdzie są stosowane, interpretację wyników otrzymanych podczas sprawdzenia wskazanych układów. 7. Literatura [1] Lejdy B.: Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Wydawnictwo Naukowo- Techniczne, Warszawa 2015 [2] Bach S. Białkiewicz Z. i inni: Poradnik inżyniera elektryka. tom 2. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne; Warszawa 2007 [3] Wiatr J. Orzechowski M.: Poradnik projektanta elektryka. Dom Wydawniczy Medium; Warszawa 2012, [4] PN-EN :2003 Rozdzielnice i sterownice niskonapięciowe. Część 1: Zestawy badane w pełnym i niepełnym zakresie badań typu, [5] Katalog produktów firmy ETI POLAM 11