METODIKA VÝROBY ROZVADĚČŮ PRO OSVĚTLENÍ 1
Úvod
Jakákoli provozovaná technologie se neobejde bez rozvaděčů. Technologické celky mohou pracovat v různých prostorách a prostředích, počínaje prostory normálními a konče prostory s nebezpečím výbuchu plynů a prachů včetně výbušnin. Dobře vyprojektovaný a dodaný rozvaděč v příslušné technologii je základním kamenem pro spolehlivé a bezpečné provozování elektrických zařízení. Z druhé strany sebelepší rozvaděč, který je namontován v technologickém celku a není provozovatelem patřičně udržován a opravován je také příčinou potíží. Z výše uvedeného vyplývá, že pro výběr rozvaděče se musíme řídit těmito zásadami: − − −
2
prostory a prostředí, ve kterém má rozvaděč pracovat elektrické parametry sítě, ze které má být rozvaděč napojen druh provozu, který má rozvaděč napájet
Legislativa pro výrobu rozvaděčů a prokázáni jejich kvality
Při výrobě rozvaděčů je nutno řídit se zákony, normami, případně nařízeními orgánů státního odborného dozoru. Jedním ze základních zákonů pro elektrotechniku, resp. pro výrobky elektro je zákon č. 22/1997 Sb. ve znění pozdějších předpisů a jeho příslušná vládní nařízení. Důležitým zákonem je zákon živnostenský č. 455/1991 Sb. a jeho pozdější znění. Živnostenský zákon stanoví kdo a za jakých pravidel může rozvaděče vyrábět. Výroba rozvaděčů podle platné novely živnostenského zákona spadá do živností volných, čímž je značně podceněn význam kvalifikace ve smyslu zákona č. 50/1978 Sb. a dalších. Slavná „padesátka“ klade důraz na kvalifikaci elektrikářů a zároveň klade důraz na prověřování této kvalifikace včetně prokázání patřičného technologického vybavení příslušného živnostníka. Je v rozporu se živnostenským zákonem. Základní normou pro výrobu rozvaděčů do 1000 V je ČSN EN 61439 -1 ed. 2 (ČSN 35 7107) Rozvaděče nízkého napětí – Část 1: Všeobecná ustanovení. Účelem této nové edice normy je uvést do souladu všechna ustanovení a požadavky platná pro rozvaděče nn. Pro každý typ rozvaděče nn jsou nutné pouze dvě hlavní normy pro stanovení všech požadavků a příslušných metod ověřování: − −
tato základní norma, uváděná jako 61439-1: Všeobecná ustanovení a specifická norma pro rozvaděče (viz níže): o 61439-2: Výkonové rozvaděče o 61439-3: Rozvodnice o 61439-4: Staveništní rozvaděče o 61439-5: Rozvaděče pro rozvod energie o 61439-6: Přípojnicové rozvody o 61439-0: Pokyny pro specifikování rozvaděčů.
Tento seznam není vyčerpávající; podle potřeby mohou být vypracovány další části. Norma platí pro všechny rozvaděče, ať jsou navrženy, vyrobeny a ověřeny jednorázově (např. vyzbrojením prázdné rozvaděčové skříně dle ČSN EN 62208 ed. 2), nebo jsou plně normalizovány a vyráběny ve velkém množství. ČSN EN 61439-2 ed. 2 (ČSN 35 7107) Rozvaděče nízkého napětí - Část 2: Výkonové rozvaděče. Nahrazuje ČSN EN 61439-2 z roku 2010. Další nová edice 2 normy platí pro všechny rozvaděče, ať jsou navrženy, vyrobeny a ověřeny jednorázově, nebo jsou plně normalizovány a vyráběny ve velkém množství. Spolu s novou edici ČSN EN 61439-1 ed. 2 tvoří základní požadavky na rozvaděče nn. ČSN EN 62208 ed. 2 (ČSN 35 7040) Prázdné skříně pro rozvaděče nízkého napětí - Obecné požadavky. Nahrazuje ČSN EN 62208 z roku 2004) Spolu s novou edicí ČSN EN 61439-1 ed. 2 a ČSN EN 61439-2 ed. 2 tvoří základní požadavky na rozvaděče nn. Tato mezinárodní norma platí pro prázdné skříně (Pozor! Prázdné skříně nejsou rozvaděče) před smontováním součástí rozvaděčů uživatelem tak, jak
jsou dodány výrobcem skříní, které mají být používány jako součást rozvaděčů, jejichž jmenovité napětí nepřekračuje 1 000 V AC, nebo 1 500 V DC, a které jsou vhodné pro všeobecné použití pro vnitřní i venkovní aplikace. V součinnosti s výše uvedenými normami platí normy další, které nelze opomenout při výrobě montáži, provozování a opravách těchto rozvaděčů. Normy jsou vodítkem pro samotnou architekturu rozvaděče. Architekturou je zde míněn vzhled a rozměr skříně, vzájemné uspořádání jednotlivých prvků v rozvaděči, propojení těchto prvků a vedení proudovodných drah. Norma přesně nestanoví dimenzování jednotlivých přístrojů z hledisek napětí a proudů, jak statického tak dynamického. Tento požadavek zůstává na projektantovi rozvaděče. V současné době není problém vyrobit jakýkoli rozvaděč. Jako nejobtížnější při výrobě rozvaděčů se jeví prokázání kvality příslušnými projekty, zkouškami a certifikáty. V mnoha případech výrobce předkládá při přejímkách rozvaděčů jako jediný dokument o rozvaděči protokol o kusové zkoušce rozvaděče. Je dobré i to, pokud není více dokumentů stvrzujících kvalitu provedené práce. V případě prokázání odolnosti rozvaděče vůči dynamickým účinkům zkratových proudů se většinou výrobce odvolává na protokol dříve zkoušeného podobného rozvaděče ve zkušebním ústavu. Postupem času se zkoušky stávají neaktuálními, neboť se mění jak technologie výroby, tak jednotlivé parametry přístrojů i samotné použité skříně. Proto je nutné velmi pečlivě sledovat novinky, začleňovat je do svých výrobních procesů a náležitě v určitých periodách znovu procházet testy a zkouškami včetně těch dynamických. Jedním ze základních předpokladů dokládání certifikátů o kvalitní výrobě je výrobce rozvaděčů, který je certifikován pro příslušnou výrobu podle platných standardů kvality, např. systému ISO. Systém jakosti automaticky nastoluje řadu požadavků vyplývajících z příslušných norem. Jedná se např. o výběr vhodných dodavatelů, kalibrované měřicí přístroje pro kontrolu, popisy jednotlivých procesů při výrobě, postup při výstupní kontrole, mezi tím i pro měření tloušťky ochranného nátěru, balení, skladování, transport a příslušnou výrobní a zkušební dokumentaci. Veškeré odchylky od přísných pravidel systému ISO nebo jemu podobných, se většinou velice brzy vymstí výrobci ať již je certifikován, nebo není. Neshoda se standardy ISO přináší značné finanční náklady a taktéž ztrátu dobrého renomé. Finanční ztráty se projevují v tom, že výrobce musí v rámci garančních lhůt zařízení opravovat na vlastní náklady. Odběratel má zbytečné prostoje, čímž také ztrácí bonitu při zajišťování plynulých dodávek pro svého zákazníka. Certifikace jako samotný akt není pro jakost rozhodující, daleko důležitější je uvedení systému jakosti do praxe a dodržování pravidel za každých okolností. Celkový vývoj spěje k stále větším požadavkům investora a tlaku na výrobce směrem k certifikování dle systému ISO a i když někteří menší výrobci drží úroveň jakosti velmi vysoko, bývají při zakázkách pro certifikované investory znevýhodňováni. V případě, že požádá odběratel o dokumenty vyplývající z požadavků platných standardů, t. j. dokumentaci – schválenou odpovědným pracovníkem, protokol o kusové zkoušce, protokol o kalibraci přístrojů, certifikát krytí rozvaděčů, výpočty oteplení, zkoušky nebo výpočty účinků zkratových proudů, vzniká výrobci problém, který je řešen několika dalšími dílčími přejímkami. V konečném efektu se výrobní organizace naučí od odebírající skupiny to, co by mělo být samozřejmostí při prokázání kvality výrobků již na začátku a mnohdy za to zaplatí velmi tvrdou daň. Závěrem této kapitoly lze konstatovat, že vzájemné spolupůsobení zákazníka a výrobce dává značné kvalitativní výsledky. V případě, že zákazník je málo náročný na dodavatele a ten toho zneužije a trpí tím kvalita dodaných výrobků. Lze jednoznačně použít heslo: „Jaký zákazník, takový dodavatel“.
3
3Technicke zadaní pro výrobu rozvaděčů
Elektrický rozvaděč je nejdůležitějším elementem v řetězci výroby, přenosu, dodávky a spotřeby elektrické energie obecně. Na jeho kvalitě a elektrických parametrech závisí bezpečnost a spolehlivost dodávky elektrické energie. Na začátku většiny projektů bývá velmi problematické určit a zadat správné výchozí informace pro zadání výroby rozvaděče a dochází k nedorozuměním, které podmínky jsou pro investora stěžejní, a které zcela zásadně pro sebe potřebuje výrobce. Nezanedbatelnou roli v ujasnění tohoto procesu hraje projektant nebo projekční organizace, která z výchozích podmínek připraví projektovou dokumentaci. Na základě tohoto souboru již detailních výkresů, schémat a výpočtů definuje výrobce svoje požadované a důležité parametry pro výrobu.
Při formulaci technických parametrů rozvaděče je nutné určit a výpočtem prokázat v jakých zkratových poměrech bude rozvaděč nainstalován. To je nejdůležitější aspekt a první přípravný krok k zahájení výroby rozvaděče. Od znalosti zkratových poměrů se odvíjí dimenzování veškerých jistících a spínacích prvků a taktéž propojovacích vodičů. Před jakýmkoliv projektováním jsou nejdříve spočítány tepelné a dynamické účinky zkratových proudů. V současné době lze použít softwarové podpory ve formě různých programů na toto téma. Výpočet je zpravidla prováděn od nadřazené soustavy. Lze také provést výpočet zkrácený pouze od napájecího transformátoru. Při tomto výpočtu dochází k částečné chybě, kterou lze zanedbat. Výpočet dává základní výsledky: třífázový zkratový proud na jednotlivých sběrnách rozvaděče, Smin za každým jisticím prvkem, jednofázový zkrat na sběrnách a na konci jednotlivých vývodů včetně úbytků napětí. Úbytek napětí pro osvětlení je základní ukazatel pro stanovení intenzity osvětlení. Výpočet zkratů je také základním ukazatelem ochrany před nebezpečným dotykovým napětím neživých částí elektrických zařízení. Tento základní výpočet dává obraz o tom, jak má být rozvaděč dimenzován. Lze snadno určit počet a rozteč jednotlivých nosičů sběren a průřez sběren, minimální průřez vodičů mezi sběrnami a jisticím prvkem, zkratovou odolnost jednotlivých přístrojů, průřezy výstupních kabelů a tím i svorky. Přesně lze stanovit jistící prvky z hlediska jištění proti nebezpečnému dotykovému napětí a taktéž je nastavit tak, aby při spouštění odběrů nedocházelo k nechtěným vypnutím. Lze vypočítat snadno oteplení rozvaděče. Pokud někdo nevlastní program pro výpočet zkratových poměrů lze použít pro tento účel normu ČSN IEC 781, která již v současné době není platná což nevadí, protože doposud Evropská unie nezměnila Ohmův zákon a další základní fyzikální zákonitosti. Výpočet je založen v této normě na základních fyzikálních zákonitostech. Dalším důležitým požadavkem pro určení způsobu zhotovení a nákupu komponentů je umístění rozvaděče. Musí být jednoznačně stanoveny prostory a prostředí. Z tohoto vychází druh a kvalita krytí rozvaděče, jeho mechanická odolnost, odolnost proti chvění, atd. Před zadáním výroby rozvaděče je nutno v dialogu mezi investorem projektantem a výrobcem sjednat zejména tyto parametry: − − − − − − − − − − − − − − − −
rozměr skříně krytí skříně druh proudu jmenovité napětí rozvaděče jmenovitý proud rozvaděče jmenovitý proud každého obvodu zkratovou odolnost rozvaděče způsob ochrany osob způsob uzemnění soustavy nadmořskou výšku provozní teplotu teplotu okolí typ spínacích prvků včetně výrobce typ jistících prvků včetně výrobce typ řídících automatů včetně výrobce stupeň znečištění
Při sjednání těchto základních ukazatelů ve smlouvě jsou ve značném rozsahu zadány a také naplněny požadavky jakosti.
4
s4Výroba rozvaděčů
Při samotné výrobě je velmi důležité používat kvalitní komponenty, u kterých garantuje výrobce servis a technickou podporu. Vzájemná skladba a sestavení do funkčního celku je ovlivněná modulárností jednotlivých dílů a jejich montáž je co nejvíce zjednodušena. Také vodiče a jejich ukládání do kanálů je vyřešeno praktickým způsobem pomocí kabelových žlabů. Pokud mluvíme o výrobě rozvaděčových skříní je zde míněna výroba (velkovýroba) při níž na jedné
straně linky se odvíjí plech vcházející do lisu a děličů a na druhé straně vypadávají dílčí elementy (polotovary) rozvaděčové skříně. Linka je regulována řídicím systémem. Při automatizované výrobě jsou velmi jednoduše zadány druhy a rozměry požadovaných rozvaděčů. Kvalita rozvaděčů vyráběných na těchto linkách je velmi vysoká. Kvalita rozvaděčů z velkovýroby je charakteristická tím, že to jsou rozvaděče pevné, nedochází k deformaci skříní, dveře skříní jsou tuhé, při uzavření rozvaděče doléhají po celém obvodu a těsní. Těsnění je pevně spjato s dodržením hodnoty krytí. V současné době se používají těsnění litá, nalepovaná a tzv. těsnění „na hranu“. Z hlediska dlouhodobých záruk a při použití rozvaděčů v extrémních prostředích lze doporučit těsnění lité. Lze konstatovat, že je nutné vždy volit kompromis mezi dobrým neprodyšným těsněním a oteplením rozvaděče. Musí být přijata zásada, čím kvalitnější těsnění rozvaděče, tím objemnější musí být rozvaděč pro dobrý odvod tepla vytvořeného tepelnými ztrátami. Již při projektové přípravě je potřebné posoudit, k jakým elektromechanickým rázovým dějům může v rozvaděči dojít a podle toho volit tuhost konstrukce skříně, např. jiné je možné použít pro MaR a jiné pro hlavní rozvaděč 4000A a jiné pro veřejné osvětlení. Často opomíjeným bodem bývá oblast tepelných ztrát v rozvaděči, které je možné také určit výpočtem a podle něj dimenzovat chladící soustavu ventilátorů, mřížek nebo celkovou klimatizaci. Velmi rozporuplným bodem při konstrukci rozvaděče je velikost rezerv, ať už prostorových nebo technických. Při rostoucích tlacích zejména ekonomických se na rezervy příliš nedbá, nicméně praxe ukazuje, že velikost rezervy nižší než 15% přináší veliké problémy při skutečném provozu rozvaděče. Zajímavým trendem, který začíná pronikat do oblasti výroby rozvaděčů, je použití bezšroubové technologie. Masově se používá u propojovacích svorek a uvažuje se i zavedení u řadových přístrojů, z důvodů snížení pracnosti při zapojování.
5
5Typove zkoušky rozvaděčů
Typové zkoušky a částečné typové zkoušky rozvaděčů charakterizuje a popisuje ČSN EN 60439-1 ed.2. Problematiku norem je potřeba v současné době posuzovat odlišně od dřívějších direktiv. Celá řada bodů je doporučena, a umožňuje různý výklad. Podle obecného výkladu může provádět tyto zkoušky každý výrobce rozvaděčů sám, pokud je vybaven příslušným zkušebním zařízením nebo dovede tyto parametry vypočíst. Toto tvrzení platí v případě, že není v jiných legislativních nařízeních stanoveno jinak. Zde je nutno především připomenout zákon č. 22/1997 Sb. a jeho vládní nařízení, podle kterých musí být rozvaděč v určitých situacích schválen autorizovanou osobou. Dále své vlastní doplňující požadavky na rozvaděče má báňský úřad a lodní registr. Na rozvaděčích by měly být provedeny tyto zkoušky: − − − − − − − − − − −
6
kontrola mezního oteplení zkouškou kontrola dielektrických vlastností kontrola zkratové odolnosti zkouškou kontrola účinného spojení mezi neživými částmi rozvaděče a ochranným obvodem prohlídkou nebo měřením odporu kontrola zkratové odolnosti ochranného obvodu kontrola povrchových cest a vzdušných vzdáleností kontrola mechanické činnosti kontrola krytí prohlídka rozvaděče včetně kontroly zapojení, popř. zkouška elektrické činnosti zkouška izolace kontrola ochranných opatření a elektrické celistvosti ochranných obvodů
6Přejimky rozvaděčů u výrobce Přejímka rozvaděče musí začínat od kontroly parametrů sjednaných v kupní smlouvě a následující: −
kontrola technické dokumentace (projektová dokumentace, technická zpráva) pro výrobu rozvaděče, její soulad se smlouvou
− − − − − − − − − − − − − −
7
a příslušnými standardy, dále její autorizace odpovědnými osobami kontrola rozvaděče podle výrobní dokumentace kontrola jednotlivých zkušebních protokolů kontrola certifikátů, které byly provedeny autorizovanou osobou funkční odzkoušení rozvaděče kontrola mechanické odolnosti rozvaděče namátková kontrola průřezů jednotlivých vodičů kontrola vodičů mezii sběrnami a jistícími prvky kontrola tloušťky nátěrové hmoty kontrola roviny a těsnění dveří kontrola kompatibility kontrola uzamykání dveří kontrola vodivého pospojování jednotlivých elementů rozvaděčů kontrola štítků
Jak vypadají rozvaděče v našich městech a vesnicích Na níže uvedených fotografiích jsou uvedeny rozvaděče, které již mají nějaký pátek za sebou.
Foto č. 1 Sloupový rozvaděč v provozu
Foto č. 2 Jištění osvětlení. Má být 25A nebo 35A pojistka.
Foto č. 3 Pěkně korodující rozvaděč.
Foto č. 4 Koroze zemnicích pásků v zkorodovaném rozvaděči
Foto č. 5 Vylomená půlka dveří na rozvaděči
Výše uvedené rozvaděče jsou již dávno za svým životním horizontem. Byly vyrobeny v době, kdy se nehledělo na jakost výrobku, ale na kvantitu. U samotného plechového výrobku nebyly dodrženy svařovací postupy, očista plechu před nanášením barev byla nedostačující, nanášení barev nemělo patřičnou tloušťku a nikdy to nikdo nekontroloval. Samotná údržba a její pravidelnost a taktéž technologie čištění rozvaděčů je stále nedostačující. Na snímcích jsou vidět na živých částech elektrických rozvaděčů nánosy vazelín a na nich nánosy prachu. Sám pohled je na tak udržovaný rozvaděč odstrašující a pro samotnou práci na něm je nepřehledný díky spoustě prachu pavučin a v některých případech i rojům vos.
8
Jak má vypadat ideální rozvaděč
Pro případné čtenáře tohoto článku chci říci, že jsou mi jasné podmínky na trhu práce v České republice. Nejnižší cena v prvním kole je připuštěna do dalších třech kol snižování ceny. Někdy mám pocit, že je třeba peníze investorovi donést za zakázku a pak můžeme pracovat. Níže uvedené úvahy jsou přáním, jak by to mělo vypadat při výrobě, montáži a údržbě elektrických zařízení v osvětlovací technice. Je mnoho názorů jak má vypadat kvalitní rozvaděč pro veřejné osvětlení zda má být kovový nebo plastový. U kovových rozvaděčů zda má být z plechu ocelového nebo nerezového. Další zásadní otázkou je jaké má mít krytí. Zda předepsané IP 43 nebo mnohem vyšší. Těch zásadních otázek je více. Když rozvaděče pro veřejné osvětlení provedeme za zlata bez promyšleného a technicky zdatného projektu, při nedokonale provedené montáži, při revizi od zeleného stolu a absolutně zanedbané údržbě tak to zlato je k ničemu.
9
Závěr
Závěrem chci, shrnou výše uvedené teze do těchto výroků: rozvaděče pro veřejné osvětlení musí být kvalitně vyprojektované, vyrobené podle projektantem schváleného projektu bez jakýchkoliv odchylek. Při potřebě změn výroby oprati projektu, změny musí být předem schváleny projektantem. Samotná výroba rozvaděče nesmí provádět šetřící opatření a kazit kvalitu výrobku oproti projektové dokumentace. Při odběru rozvaděče investorem, výrobce musí dokladovat veškeré administrativní doklady. Totéž platí o montáži, výchozí revizi. Sebelepší rozvaděč bez kvalitní údržby je předem určen k záhubě.
