Systemy szynoprzewodowe i skrzynki odgałęźne (tap-off units) — IEC 61439-6

Przewodnik o systemach szynoprzewodowych wprowadza zasadę zamkniętego, fabrycznie prefabrykowanego systemu przewodów szynowych jako alternatywy dla okablowania kablowego na długich trasach, a przewodnik o siłach elektrodynamicznych podczas zwarcia szyn (IEC 60865-1) omawia obciążenie mechaniczne samych szyn podczas zwarcia. Ten artykuł zagłębia się w specyficzną normę wytwarzania dla tego typu systemu — IEC 61439-6 — oraz w element, który sprawia, że system jest naprawdę użyteczny: skrzynkę odgałęźną (tap-off unit).

Zakres zastosowania IEC 61439-6

IEC 61439-6 jest częścią rodziny norm wytwarzania rozdzielnic niskonapięciowych IEC 61439 (zob. też przewodnik o produkcji rozdzielnic wg IEC 61439 w porównaniu z normą instalacyjną w kwestii rozróżnienia między normami wytwarzania a instalacyjnymi w ogóle) i dotyczy specjalnie systemów szynoprzewodowych (busbar trunking systems, zwanych też busways) o napięciu znamionowym do 1 000 V przy prądzie przemiennym lub 1 500 V przy prądzie stałym. Norma obejmuje zarówno systemy przeznaczone do wytwarzania, przesyłu, dystrybucji i przekształcania energii elektrycznej, jak i systemy do zastosowań specjalnych (na przykład na pokładach statków, w pojazdach szynowych lub w wyposażeniu elektrycznym maszyn).

Proste odcinki szynoprzewodu w porównaniu ze skrzynką odgałęźną

System szynoprzewodowy składa się z dwóch funkcjonalnie odrębnych elementów, oba objęte IEC 61439-6, ale każdy z własnymi wymaganiami weryfikacji:

• Proste odcinki szynoprzewodu (plus łuki, trójniki, elementy kompensacyjne) tworzą sam tor przewodzący — norma określa wymagania między innymi dotyczące wytrzymałości mechanicznej, odporności zwarciowej, przyrostu temperatury przy prądzie znamionowym oraz stopnia ochrony (klasy IP) na całej trasie.
• Skrzynka odgałęźna (tap-off unit) to punkt, w którym jednostka funkcjonalna (wyłącznik nadprądowy, gniazdo, grupa łączeniowa) jest elektrycznie podłączana do ciągłych szyn, zazwyczaj bez konieczności wyłączania napięcia w pozostałej części systemu w tym celu. Norma rozróżnia między innymi stałe skrzynki odgałęźne oraz przesuwne skrzynki odgałęźne z mechanizmem wózkowym, które można montować lub przesuwać w wcześniej przewidzianych otworach odgałęźnych wzdłuż trasy.

Dlaczego skrzynka odgałęźna jest praktycznym wąskim gardłem

Proste odcinki szynoprzewodu są stosunkowo łatwe do oceny: ich obciążalność prądowa i odporność zwarciowa są zazwyczaj identyczne na całej trasie. W praktyce skrzynka odgałęźna częściej stanowi wąskie gardło z dwóch powodów:

• Podłączanie pod napięciem: w systemie z przewidzianymi otworami odgałęźnymi skrzynkę odgałęźną można zamontować lub zdemontować przy zachowaniu napięcia na szynach — wymaga to wewnętrznej konstrukcji skrzynki odgałęźnej, która zapobiega niezamierzonemu dotknięciu części czynnych podczas montażu, i jest jednym z głównych tematów weryfikacji według IEC 61439-6.
• Rezystancja przejścia w punkcie odgałęzienia: połączenie stykowe między skrzynką odgałęźną a ciągłą szyną jest mechanicznie odrębnym złączem (porównywalnym z połączeniami zaciskowymi omówionymi w przewodniku o momencie dokręcania i podkładce sprężystej Belleville'a) i dlatego jest potencjalnym miejscem zwiększonej rezystancji przejścia i lokalnego wydzielania ciepła, jeśli nacisk stykowy mechanizmu odgałęźnego zmniejsza się z czasem.

Praktyczne znaczenie

Podczas oceny istniejącej trasy szynoprzewodowej (na przykład podczas okresowej inspekcji NEN 3140 lub badania termowizyjnego, zob. przewodnik o badaniu termowizyjnym) każda skrzynka odgałęźna zasługuje na indywidualną uwagę: dobrze działająca trasa szynoprzewodowa z jedną przegrzaną skrzynką odgałęźną często wskazuje na zmniejszony nacisk stykowy w tym konkretnym punkcie odgałęzienia, a nie na ogólny problem systemu szynoprzewodowego. Przy rozbudowie istniejącej trasy o nową skrzynkę odgałęźną istotne jest również sprawdzenie, że nowa skrzynka odgałęźna pochodzi od tego samego producenta i jest tego samego typu, co system szynoprzewodowy, do którego jest podłączana — zgodność mechaniczna i elektryczna między skrzynką odgałęźną a szynoprzewodem jest zazwyczaj specyficzna dla danego systemu i nie jest uniwersalnie wymienna między markami.

Częste błędy

1. Próba zamontowania skrzynki odgałęźnej innej marki lub typu do istniejącej trasy szynoprzewodowej, zakładając, że otwory odgałęźne są uniwersalne — dopasowanie mechaniczne i nacisk stykowy są zazwyczaj specyficzne dla danego systemu.
2. Montowanie lub demontowanie skrzynek odgałęźnych pod napięciem bez przestrzegania procedury producenta, mimo że system jest do tego zaprojektowany — nieprawidłowo wykonana czynność może mimo to spowodować niezamierzone dotknięcie części czynnych.
3. Sprawdzanie podczas badania termowizyjnego wyłącznie prostych odcinków szynoprzewodu i pomijanie skrzynek odgałęźnych — właśnie ze względu na odrębne połączenie stykowe skrzynki odgałęźne częściej są źródłem lokalnego przegrzania niż sam ciągły odcinek szynoprzewodu.
4. Pomijanie klasy IP trasy szynoprzewodowej przy instalacji w środowisku zapylonym lub wilgotnym — nie każdy system szynoprzewodowy nadaje się do każdej klasy środowiskowej, nawet jeśli jest elektrycznie znacznie przewymiarowany.

Powiązane

• Systemy szynoprzewodowe
• Siły elektrodynamiczne podczas zwarcia szyn (IEC 60865-1)
• Produkcja rozdzielnic wg IEC 61439 w porównaniu z normą instalacyjną
• Badanie termowizyjne