W artykule przedstawiam możliwości przymocowania kabli średniego i wysokiego napięcia do konstrukcji stalowych m.in w tunelach kablowych i/lub do stojaków, drabinek na trasach kablowych w różnych gałęziach przemysłu. Wykorzystując przy tym różnego rodzaju zaciski kablowe, które w razie rozszerzalności cieplnej i rozkurczenia się kabla przymocowanego do stojaka drabinowego, zabezpieczają go przed zerwaniem w trakcie piku zwarciowego.
Treść artykułu
Czym jest zwarcie?
Według ciekawego źródła książki „Zasady energoelektryki” z rozdziału (4.2. Zwarcia w obwodach energoelektrycznych) dowiesz się, że: „Zwarcie w obwodzie elektrycznym określa się ogólnie jako zakłócenie spowodowane utratą własności izolacyjnych układu, polegające na zetknięciu się punktów obwodu, które w czasie normalnej pracy mają różne potencjały. Rozróżnia się przy tym zwarcia bezimpedancyjne, zwarcia przez łuk elektryczny oraz przez przedmioty o bardzo małej impedancji (oporu elektrycznego). Na skutek zwarcia może popłynąć duży prąd, wystąpić napięcie wyższe od napięcia roboczego (przepięcie) oraz pojawić się napięcie stwarzające niebezpieczeństwo dla ludzi i zwierząt. Łuk elektryczny, powstający często przy zwarciu, może spowodować pożar.” – temperatura łuku elektrycznego wynosi ok. 4720°C – 5720°C.
Powszechny problem występuje, wtedy gdy kabel przymocowany do stojaka drabiny jest napompowany lub skurczony. Kable gwałtownie poruszają się, w wyniku czego połączenie między kablem a regałem drabiny może często zostać zerwane lub uszkodzone. Chcąc przeciwdziałać takim zdarzeniom, należy dobierać odpowiednie do napięcia uchwyty kablowe lub obejmy, o których dowiesz się w dalszej części artykułu.
Standardy
Główną, globalną firmą doradztwa energetycznego jest organizacja KEMA (hol. Keuring van Elektrotechnische Materialen te Arnhem, ang. Inspection of Electrotechnical Materials in Arnhem). Od 1927r. reguluje przepisy związane m.in. ze wspornikami kablowymi do instalacji elektroenergetycznych. KEMA posiada największe na świecie laboratorium dużej mocy i pierwsze na świecie laboratorium zdolne do testowania komponentów ultrawysokich napięć dla supersieci, a także Laboratorium Flex Power Grid Laboratory do zaawansowanych testów komponentów inteligentnych sieci. Wiecej w historii firmy KEMA.
Wszystkie badane materiały testowane są pod kątem wymagań, zawartych w dokumentach, normach i aprobatach technicznych:
- PN-EN 61914:2009 (źródło) – „Uchwyty przewodów do instalacji elektrycznych (ang. Cable cleats for electrical installations)”;
- IEC 60909-0:2016 – „Short-circuit currents in three-phase a.c. systems – Part 0: Calculation of currents” IEC 60909-0:2016 (źródło) / polski odpowiednik PN-EN 60909-0:2002 „Prądy zwarciowe w sieciach trójfazowych prądu przemiennego. Część 0. Obliczanie prądów” (szczegółowe omówienie tej normy).
- IEC 61914:2015 – „Cable cleats for electrical installations” (źródło), brytyjski odpowiednik BS EN 61914:2016 (źródło);
Zastosowanie
Uchwyty i obejmy kablowe używane są do mocowania kabli do drabinek kablowych w celu:
- zabezpieczenia przed silnym zwarciem;
- zapewnienia ciągłości prac;
- poprawienia ogólnego bezpieczeństwa otoczenia, przed skutkami przyszłych usterek (na statkach, na stojakach fotowoltaicznych, w tunelach, wieżach i ciągach transmisyjnych, w elektrowniach energetycznych).
Zaleca się używanie jak najlepszych połączeń kabli ze stojakiem drabinowym, aby w razie awarii kabel mógł się rozszerzać i kurczyć bez utraty stabilności. Zmniejszysz w ten sposób siły wytwarzane w kablu co w przyszłości wyeliminuje uszkodzenia kabla i/lub stojaka drabinowego.
Uchwyty kablowe do konstrukcji stalowych firmy Panduit
Testy mocowań uchwytów kablowych firmy Panduit wykonuje się według różnych odstępów: od 35mm do nawet 105mm. Zgodnie z normą IEC 61914:2015, testy wykonywane są pod kątem różnych parametrów: ocena temperatury, odporność na rozprzestrzenianie się płomieni, badanie obciążenia bocznego, testowanie obciążenia osiowego, odporność na uderzenia, odporność na korozję i promieniowanie UV, odporność na siły elektromechaniczne, zdolność do wytrzymania jednego zwarcia (6.4.4) lub dwóch kolejnych zwarć (6.4.5), przy założeniu, że uchwyty przeszły pierwsze testy zwarcia. Ponadto, jeśli udany jest drugi test zwarcia, dodatkowo sprawdzana jest izolacja pod kątem uszkodzeń. Oferta uchwytów firmy Panduit dzieli się na trzy grupy:
- uchwyty w postaci obejm taśmowych i opaskowych ze stali nierdzewnej – piki zwarciowy na poziomie od 75.1kA do 188kA;
- uchwytów z polimeru – piki zwarciowy na poziomie od 69.5kA do 136kA;
- uchwytów z aluminium – piki zwarciowy na poziomie od 93.4kA do 131kA.
Obejmy ze stali nierdzewnej opaskowe i taśmowe
Najtrudniej jest uzyskać pomyślny wynik testu zwarciowego. Zauważ, że zgodnie z normą po pierwszym (6.4.4) i drugim (6.4.5) zwarciu personel laboratoryjny sprawdza mocowania każdego kabla pod kątem nacięć i uszkodzeń powłoki zewnętrznej kabla. Ponadto po drugim zwarciu laboratorium przeprowadza test wytrzymałości napięciowej, sprawdza w ten sposób zmiany prądu i wszelkie ukryte uszkodzenia, które mogły wystąpić pod taśmą zaciskową.
Wbrew powszechnej opinii, że uchwyty opaskowe nie nadają się do mocowania kabli siłowych należy pamiętać o firmie Panduit. W ofercie dostępne są opaski metalowe wiązane podwójnie (seria MLTD), które wytrzymują piki zwarciowe na poziomie 75.1 kA oraz opaski taśmowe (seria MSWT30) metalowe wiązane pojedynczo (pik 85.0 kA), podwójnie (pik 156.0 kA) lub potrójnie (pik 188 kA). Odpowiednio zaprojektowane instalacje mogą pomóc w odpowiedniej eksploatacji infrastruktury kablowej. Szeroka gama produktów zaciskowych opasek taśmowych i opaskowych ze stali nierdzewnej AISI 316 firmy Panduit posiada pełną certyfikację obu klasyfikacji testów zwarciowych. To nie jest tańsze rozwiązanie, ale jest to rozwiązanie przystosowane do zróżnicowanych napięć i miejsc gdzie ograniczona jest przestrzeń montażowa. Sposób mocowania (pojedynczo-, podwójnie-, potrójnie- wiązane) uzależniony jest od ilości kabli siłowych umieszczanych w obejmie.
Do montażu tego typu uchwytów producent zaleca poniższe narzędzia:
Po pierwsze przy montażu tych opasek wykorzystuje się kołnierz, czyli czarną elastyczną osłonę na rolce (PCSLSH-B-CR dostępna w długości 30.5m (100.0′) / szerokość 26.8mm (1.05″), tworzywo: TFE (tetrafluoroeten), właściwości tworzywa: wytwarza niski poziom dymu (ang. low-smoke), bezhalogenowe (ang. halogen-free) i trudnopalne (ang. flame-resistant), dokumentacja techniczna (PDF)). Wytrzymała, elastyczna konstrukcja zabezpiecza powłokę kabla przed uszkodzeniami spowodowanymi ostrymi krawędziami taśmy, które mogą powstać w trakcie nagłego zwarcia.
Po drugie wykorzystuje się specjalne uchwyty wspomagające (wykonane ze stali nierdzewnej 304 lub 316, takie jak poniżej). Przymocowuje się je do szczebla drabinki kablowej za pomocą dokręcanych śrub zakończonych elementem metalowym. Poniżej uchwyty specjalne stosowane do montażu obejm opaskowych i taśmowych:
Główne zalety ze stosowania uchwytów opaskowych i taśmowych:
- oszczędność przestrzeni montażowej;
- brak luźnych elementów;
- łatwy i szybki montaż;
- nie trzeba wiercić dodatkowych otworów w szczeblach, aby zabezpieczyć uchwyty śrubami;
- obejmy dokładnie dostosowują się do miejsca zastosowania;
- jeśli właściwości termiczne są istotne w danym środowisku to odporność na wysokie temperatury skutkuje zmniejszeniem naprężeń osiowych.
Poniżej film prezentujący montaż obejm z pomocą uchwytu specjalnego i obejmy taśmowej:
oraz za pomocą obejmy opaskowej podwójnie wiązanej:
Jeżeli na tym etapie masz jakieś dodatkowe pytania, zachęcam do wysłania do mnie maila: daniel@mkelektronik.pl spróbuje pomóc.
Uchwyt klamrowy typu koniczyna (ang. trefoil)
Kolejny uchwyt/zacisk kablowy wytrzymuje pik zwarciowy na poziomie 125 – 172kA. Nadaje się do układania kabli w formie koniczyny (ang. Trefoil). Zacisk kablowy wykonany ze stali nierdzewnej AISI 316 przeznaczony jest do stosowania w ekstremalnych środowiskach oraz przy wysokich prądach zwarciowych. Istnieją dwa sposoby mocowania. Za pomocą uchwytu specjalnego (CBH30L50-V6) lub bezpośrednio do szczebla drabinki za pomocą śruby M8. Więcej na ten temat w instrukcji montażu (PDF), przykładowy model CCSSTR2025-X. Dokumentacja techniczna (PDF).
Uchwyt klamrowy typu kwadrat (ang. quad)
Kolejny uchwyt/zacisk kablowy wytrzymuje pik zwarciowy na poziomie 127 – 169kA. Nadaje się do układania kabli w formie kwadratu (ang. Quad). Zacisk kablowy wykonany ze stali nierdzewnej AISI 316 przeznaczony jest do stosowania w ekstremalnych środowiskach oraz przy wysokich prądach zwarciowych. Istnieją dwa sposoby mocowania. Za pomocą uchwytu specjalnego (CBH30L50-V6) lub bezpośrednio do szczebla drabinki za pomocą śruby M8. Więcej na ten temat w instrukcji montażu (PDF), przykładowy model CCSSQD2226-X. Dokumentacja techniczna (PDF).
Uchwyty kablowe polimerowe
Polimerowe uchwyty są idealnym rozwiązaniem przy małych i średnich zwarciach (wytrzymuje pik zwarciowy 69.5-136kA) znajdują zastosowanie w mniej surowych środowiskach (odporne na korozję i ogień). Występują w wielu rozmiarach (przykładowe modele: na jedną śrubę CCPL1H1013-X, na dwie śruby CCPL2H3846-X), przeznaczone są do montażu kabli siłowych jednożyłowych i wielożyłowych. Uchwyt mocowany jest bezpośrednio do szczebla drabinki kablowej za pomocą jednej lub dwóch śrub M10. Dokumentacja techniczna (PDF). Instrukcja montażu (PDF).
Kolejny polimerowy uchwyt kablowy (ang. Polymer Trefoil Cleat) służy do mocowania trzech przewodów siłowych w formie koniczyny (ang. trefoil). Zalecany do średnich i dużych zwarć (pik zwarciowy przy pierwszym zwarciu od 109-136kA) do zastosowań w mniej surowych warunkach (odporne na korozję i ogień). Dostępny w wielu rozmiarach (przykładowy model: CCPLTR2228-X), przeznaczone są do montażu kabli siłowych jednożyłowych. Produkt mocowany jest bezpośrednio do szczebla korytka kablowego za pomocą otworu mocującego i śruby M10. Dokumentacja techniczna (PDF).
Uchwyty kablowe aluminiowe
Aluminiowe uchwyty są idealnym rozwiązaniem przy małych i średnich zwarciach (wytrzymuje pik zwarciowy 93.4–131kA) znajdują zastosowanie w mniej korozyjnym środowisku. Występują w wielu rozmiarach (przykładowe modele: na jedną śrubę CCAL1H1013-X, na dwie śruby CCAL2H3846-X), przeznaczone są do montażu kabli siłowych jednożyłowych. Uchwyt mocowany jest bezpośrednio do szczebla drabinki kablowej za pomocą jednej lub dwóch śrub M10. Dokumentacja techniczna (PDF1, PDF2). Instrukcja montażu (PDF1).
Kolejny aluminiowy uchwyt kablowy (ang. Aluminum Trefoil Cleat) służy do mocowania trzech przewodów siłowych w formie koniczyny (ang. trefoil). Dostępny patent uchwytów (link). Zalecany do średnich i dużych zwarć (pik zwarciowy przy pierwszym zwarciu 94.6-114kA) do zastosowań w mniej korozyjnych warunkach. Dostępny w wielu rozmiarach (przykładowy model: CCALTR2326-X), przeznaczone są do montażu kabli siłowych jednożyłowych. Produkt mocowany jest bezpośrednio do szczebla korytka kablowego za pomocą otworu mocującego i śruby M8. Dokumentacja techniczna (PDF).
