Power Xpert UX to nowa rozdzielnica dwuczłonowa średniego napięcia firmy Eaton. Urządzenie wywodzi się z rodziny rozdzielnic Unitole, ma innowacyjną budowę, bazuje także na wieloletnim doświadczeniu Eaton w produkcji wyłączników próżniowych. Produkt został poddany pełnej certyfikacji według IEC 62271-100 oraz 62271-200. Jako rozdzielnica w izolacji powietrznej dedykowana dla rozwiązań przemysłowych, Power Xpert UX cechuje się bezpieczeństwem obsługi, niezawodnością oraz dużą wydajnością.

Rozdzielnica Power Xpert UX jest wykonana na napięcie znamionowe do 24 kV oraz prąd znamionowy do 4000 A (do 17,5 kV) i 2500 A (24 kV). Prąd znamionowy krótkotrwały wytrzymywany może wynosić do 50 kA / 3 s dla napięć do 17,5 kV oraz 25 kA / 3 s dla napięcia 24 kV. Rozdzielnica ma typową budowę przedziałową, z wydzielonym przedziałem głównym (z członem ruchomym), szyn zbiorczych, kablowym i obwodów pomocniczych. Ze względu na konstrukcję modułową, ilość pól dla zestawienia danej rozdzielnicy jest ograniczona tylko ilością dostępnego miejsca. Rozdzielnica może zostać także obustronnie rozbudowana o nowe pola.

Power Xpert UX – nowa rozdzielnica dwuczłonowa średniego napięcia firmy Eaton

Przekrój pola wyłącznikowego rozdzielnicy Power Xpert UX (objaśnienia w tekście)

Podstawowe elementy budowy

1. Komora łukowa
Poprzez komorę łukową gazy powstałe w wyniku wewnętrznego łuku elektrycznego są wyprowadzane poza pomieszczenie rozdzielni.
Komora łukowa może zostać rozbudowana poprzez zastosowanie dodatkowych elementów (przejścia przez ściany, kraty wydmuchowe).

2. Wewnętrzny kanał pomocniczy dla obwodów okrężnych
W pełni wydzielony kanał pomocniczy montowany ponad przedziałem obwodów wtórnych. Umożliwia prowadzenie przewodów pomocniczych wzdłuż całej rozdzielnicy.

3. Przedział obwodów wtórnych
Odrębny przedział oddzielony metalową, uziemioną przegrodą. Przestrzenne wykonanie zapewnia możliwość stosowania dowolnych urządzeń zabezpieczeniowych i sterowniczych.

Izolowane szyny zbiorcze

4. Przedział szyn zbiorczych
Szyny zbiorcze znajdują się w oddzielnym przedziale, z uziemioną metalową obudową, połączonym z komorami łukowymi za pośrednictwem specjalnych klap wydmuchowych. W pełni izolowane na całej długości szyny zbiorcze poddane były badaniom typu dla prądów 4000 A, 50 kA / 3 s. Przedziały szyn zbiorczych poszczególnych pól rozdzielone są dodatkowo izolatorami przepustowymi z izolacji żywicznej.

5. Przedział główny (wyłącznika próżniowego)
Przedział wyłącznikowy jest w pełni oddzielony przez metalową przegrodę. Jest połączony z komorą łukową w celu odprowadzenia gazów połukowych. Wewnątrz przedziału znajdują się wszystkie niezbędne blokady wymagane dla bezpiecznej i niezawodnej pracy wyłącznika. Na drzwiach przedziału znajdują się przyciski umożliwiające sterowanie wyłącznikiem. Otwarcie drzwi może nastąpić tylko w sytuacji, gdy wyłącznik zostanie otwarty i wysunięty do położenia „Test”.

Automatyczne żaluzje

6. Automatyczne żaluzje
Żaluzje zamykają się automatycznie, gdy wyłącznik znajduje się w pozycji „Test” lub „Wysunięty”. Zapobiega to przypadkowemu dotknięciu części będących pod napięciem. Zarówno żaluzje od strony szyn zbiorczych jak i od strony kabli zasilających mogą być blokowane za pomocą kłódki.

Uziemnik szybki

7. Uziemnik
Uziemnik obsługiwany jest od przodu rozdzielnicy. Wyposażony jest w mechaniczny wskaźnik położenia. Dodatkowe okienko inspekcyjne umożliwia naoczne sprawdzenie położenia styków uziemnika. Uziemnik jest blokowany mechanicznie w zależności od pozycji członu ruchomego wyłącznika lub stycznika. Może być on uziemiony tylko w sytuacji, gdy wyłącznik/stycznik jest w pozycji „Test” lub „Wysunięty”. Opcjonalnie istnieje również możliwość wzajemnej blokady mechanicznej uziemnika oraz drzwi przedziału kablowego.

8. Przekładniki prądowe
Przekładniki prądowe standardowo wykonane są jako przekładniki wsporcze w obudowie żywicznej. Opcjonalnie mogą mieć wykonanie pierścieniowe.

9. Przekładniki napięciowe
Przekładniki napięciowe są dostępne w trzech konfiguracjach: stacjonarne, wysuwne z żaluzjami oraz wysuwne bez żaluzji. Wszystkie konfiguracje wyposażone są w bezpieczniki po stronie pierwotnej. Drzwi przedziału kablowego, w którym zabudowane są przekładniki napięciowe, mogą być blokowane w zależności od położenia styków głównych uziemnika. Przekładniki w opcji wysuwnej z żaluzjami mogą być wysunięte przy zamkniętych drzwiach przedziału kablowego oraz przy obecności napięcia na kablach zasilających.

10. Przyłącza kablowe
Podłączenie kabli odbywa się za pomocą głowic prostych (maksymalnie do dziewięciu żył na fazę). Kable standardowo wyprowadzone są w dół, do kanału kablowego. U podstawy pola znajdują się uchwyty kablowe.

11. Szyna uziemiająca
Szyna uziemiająca umożliwia połączenie z uziemieniem stacji. Została przetestowana pod kątem wytrzymałości zwarciowej. Przebiega poziomo i pionowo wewnątrz każdego z pól i w przypadku obecności uziemnika jest z nim połączona.

Wyłącznik w wersji wysuwnej typu W-VACi

Wyłączniki próżniowe typu W-VACi

Najważniejszym elementem rozdzielnic Power Xpert UX są wyłączniki próżniowe typu W-VACi produkcji Eaton. Wyłączniki wyposażone są w prosty i niezawodny mechanizm zasobnikowy sprężynowy. Obwód prądowy przerywany jest w komorach próżniowych działających na zasadzie dyfuzji łuku elektrycznego. Niektóre właściwości wyłączników W-VACi to:
• przyjazne dla środowiska komory próżniowe całkowicie zabudowane w izolacji żywicznej,
• mechanizm zasobnikowy sterowany elektrycznie i ręcznie,
• sterowanie ręczne za pośrednictwem zintegrowanej dźwigni ręcznego zbrojenia oraz przycisków sterujących,
• wskaźnik zbrojenia napędu sprężynowego ze stykami pomocniczymi dla sygnalizacji zdalnej,
• mechaniczny wskaźnik stanu Otwarty / Zamknięty,
• styki pomocnicze dla pozycji Otwarty / Zamknięty,
• wskaźnik położenia wyłącznika w pozycji Praca / Test,
• styki pomocnicze dla zdalnej sygnalizacji stanu położenia,
• wzajemna blokada mechaniczna z drzwiami przedziału wyłącznika,
• blokada mechaniczna uniemożliwiająca wsunięcie lub wysunięcie wyłącznika w przypadku, gdy jego styki są zamknięte.

Stycznik w wersji wysuwnej typu W-SLC

Styczniki

Opcjonalnie, np. dla układów silnikowych i baterii kondensatorów, dostępne jest także wykonanie członu wysuwnego ze stycznikiem próżniowym. Styczniki na 3,6 kV lub 7,2 kV mogą być montowane na wózku wysuwnym razem z bezpiecznikami i przekładnikami napięciowymi. Dla zastosowań silnikowych do 7,2 kV rozdzielnica Power Xpert UX oferuje zakres styczników serii SL. Dla silnikowych układów rozruchowych na napięcie 12 kV rozdzielnica jest konfigurowana po bezpośrednim kontakcie z firmą Eaton.
Właściwości styczników z serii W-SLC:
• przyjazne dla środowiska komory próżniowe,
• prąd znamionowy do 400 A przy 6,6 kV,
• załączanie kondensatorów do 295 A przy 6,6 kV,
• maksymalny prąd przerywany 8,5 kA,
• zabezpieczenie bezpiecznikami do 50 kA,
• elektroniczne sterowanie cewką w celu optymalnej kontroli napięcia cewki i zredukowania strat mocy pozwala na optymalizację mocy użytkowej oraz mniejsze generowanie ciepła,
• elektroniczne sterowanie cewką pozwala na wybór napięcia sterowniczego oraz czasów odpadu,
• do sześciu styków pomocniczych w dowolnej kombinacji styków normalnie otwartych i normalnie zamkniętych,
• opcja mechanicznego podtrzymania jest dostępna z elektrycznym sygnałem odwzbudzenia,
• długa żywotność: do 1 miliona operacji elektrycznych i 2,5 miliona operacji mechanicznych bez wymogu konserwacji lub regulacji.

Przykładowa rozdzielnica Power Xpert UX

Klasyfikacja według IEC 62271-200

Podczas projektowania rozdzielnicy Power Xpert UX podstawowymi kryteriami było bezpieczeństwo obsługi oraz niezawodne działanie, gwarantujące pewność zasilania. Podobnie jak wszystkie systemy SN produkowane przez firmę Eaton, również rozdzielnica Power Xpert UX została przetestowana według odpowiednich standardów i spełnia normy IEC. Jednym z największych potencjalnych zagrożeń podczas pracy przy rozdzielnicach SN jest zwarcie łukowe. Dzięki przedziałowej budowie i mocnej konstrukcji rozdzielnica posiada wysoki stopień odporności na wewnętrzny łuk elektryczny we wszystkich trzech przedziałach głównych (40 kA przy 1 s oraz 50 kA przy 0,5 s). Norma IEC 62271-200 określa wymagany poziom ochrony w przypadku wystąpienia wewnętrznego łuku elektrycznego w rozdzielnicy. Rozdzielnica Power Xpert UX została sprawdzona w niezależnym teście dla uzyskania klasyfikacji IAC AFLR. Zgodnie z przytoczoną normą wymaga się, aby test odporności na działanie łuku wewnętrznego był przeprowadzony w każdym przedziale. Norma dopuszcza testowanie każdego z tych przedziałów w osobnych polach rozdzielnicy – co oznacza, że wykorzystując trzy niezależne pola można sprawdzić integralność całego układu. Badania łukoochronności według normy IEC62271-200 dla wszystkich trzech przedziałów rozdzielnicy Power Xpert UX były przeprowadzane w ramach tego samego pola. Stanowi to potwierdzenie jej wysokiej wytrzymałości oraz gwarancję bezpieczeństwa dla obsługi.
Norma IEC 62271-200 opisuje także zakres, w którym rozdzielnica jest dopuszczona do pracy w przypadku, gdy niezbędny jest dostęp do przedziału głównego. Rozdzielnica Power Xpert UX posiada najwyższy możliwy poziom ciągłości pracy – LSC2B. Zapewnia to maksymalną ciągłość pracy systemu podczas dostępu do przedziałów wewnątrz rozdzielnicy. W praktyce oznacza to, że główny aparat łączeniowy w każdym polu rozdzielnicy umieszczony jest w osobnym, dostępnym przedziale. Przeglądy konserwacyjne głównego aparatu łączeniowego mogą być wykonywane bez konieczności odłączania napięcia od strony kabli zasilających i szyn zbiorczych. Wiąże się to z koniecznością istnienia w każdym polu rozdzielnicy minimum trzech oddzielnych przedziałów:
• przedziału głównego aparatu łączeniowego,
• przedziału przyłączeniowego z jednej strony (np. przedział kablowy),
• przedziału przyłączeniowego z drugiej strony (np. przedział szyn zbiorczych).
Rozdzielnica posiada klasyfikację LSC2B, jeżeli możliwe jest bezpieczne otwarcie przedziału wyłącznika w sytuacji, gdy kable zasilające i szyny zbiorcze pozostają pod napięciem.
W uzupełnieniu do klasyfikacji IAC oraz LSC, norma IEC62271-200 określa rodzaj przegród pomiędzy sąsiednimi polami oraz poszczególnymi przedziałami wewnątrz pojedynczego pola. W rozdzielnicy Power Xpert UX zastosowano uziemione metalowe przegrody, stąd też jej klasa przedziałów oznaczona jest jako PM (PartitionMetallic). Rozdzielnica wyposażona jest w automatyczne, uziemione, metalowe żaluzje dla przyłączy górnych wyłącznika (od strony szyn zbiorczych) oraz dla przyłączy dolnych (od strony kabli). Żaluzje mogą być indywidualnie zablokowane za pomocą kłódek. Żaluzje zamykają się automatycznie, gdy wyłącznik znajduje się w pozycji „Test” lub „Wysunięty”. Zapobiega to przypadkowemu dotknięciu części będących pod napięciem. Podczas wykonywania testów wykorzystuje się specjalne dźwignie podtrzymujące żaluzje w pozycji otwartej. W celu łatwej identyfikacji żaluzje standardowo są opisane („Szyny zbiorcze”, „Kable”) i oznaczone odpowiednimi kolorami.

Mariusz Hudyga
Autor jest pracownikiem
firmy Eaton