Wyobraź sobie miasto, w którym sieć elektryczna nie posiada niezawodnych mechanizmów ochronnych. Pojedyncza usterka mogłaby pogrążyć całą metropolię w ciemnościach. Rozdzielnice średniego napięcia służą jako „strażnik” systemów zasilania, szybko izolując usterki w celu ochrony sprzętu i personelu, jednocześnie inteligentnie zarządzając dystrybucją energii elektrycznej. Ten artykuł omawia podstawy, zasady działania, rodzaje i przyszłe trendy tego krytycznego elementu infrastruktury elektrycznej.

Jako podstawowy element systemów elektrycznych, rozdzielnica zasadniczo reprezentuje scentralizowany zbiór urządzeń zabezpieczających obwody. Składające się z wyłączników, bezpieczników i przełączników, elementy te wspólnie pełnią istotne funkcje ochrony, kontroli i izolacji dla urządzeń elektrycznych. Urządzenia te są zwykle umieszczone w metalowych konstrukcjach, a jedno lub więcej takich zespołów określa się jako linie lub komponenty rozdzielnic.

Rozdzielnice znajdują szerokie zastosowanie w systemach przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej, a także w dużych i średnich obiektach komercyjnych lub przemysłowych. W Ameryce Północnej normy dotyczące rozdzielnic elektrycznych są definiowane przez IEEE, natomiast Europa i inne regiony przestrzegają norm IEC.

Główną funkcją rozdzielnic jest dystrybucja i ochrona energii elektrycznej. Kieruje ona energię elektryczną do różnych obszarów obiektu i ich obciążeń. Co ważniejsze, zapewnia bezpieczeństwo personelu i sprzętu poprzez ograniczenie prądów w systemie. Gdy prąd przekracza bezpieczne progi, rozdzielnica natychmiast przerywa obwód, zapobiegając potencjalnym zagrożeniom.

Rozdzielnice średniego napięcia różnią się w zależności od konstrukcji i zastosowania. Typowe typy obejmują:

To metalowe rozwiązanie średniego napięcia z zamkniętymi wyłącznikami i rozłącznikami, idealne do miejsc o ograniczonej przestrzeni lub trudno dostępnych. Konstrukcje są zgodne z normami IEEE C37.20.9 i IEC 62271.

Zdefiniowane przez IEEE C37.20.2, ta konfiguracja mieści wszystkie elementy elektryczne w oddzielnych metalowych przedziałach, oferując zwiększone bezpieczeństwo i łatwość konserwacji. Przeznaczone do zastosowań od 5 kV do 38 kV, powszechnie wykorzystują wyłączniki wysuwane.

Zgodnie z IEEE C37.20.3, ten typ integruje urządzenia zabezpieczające bez konieczności stosowania oddzielnych barier. Szeroko stosowane w obiektach komercyjnych i przemysłowych z napięciem zasilania przekraczającym 480/600V.

Zaprojektowane zgodnie z IEEE C37.74 dla podziemnych systemów dystrybucji 5-38 kV wymagających pracy nadziemnej. Charakteryzują się klasą zewnętrzną i konstrukcją odporną na wandalizm, mieszczą różne media izolacyjne, w tym powietrze, gaz SF6 i dielektryki ciekłe/stałe.

ANSI/IEEE C37.20.7 klasyfikuje konstrukcje odporne na łuk, które bezpiecznie przekierowują energię zwarciową z dala od personelu. Cztery klasyfikacje określają obszary pokrycia ochronnego, od tylko przodu (typ 1) do pełnej ochrony obwodowej, w tym sąsiednich przedziałów (typ 2C).

Zdolność wyłączania (zazwyczaj 25-63 kAIC dla wyłączników średniego napięcia) wskazuje maksymalny prąd zwarciowy, który urządzenie zabezpieczające może bezpiecznie przerwać. Znamionowe parametry wytrzymałości rozdzielnicy (25-63 kA symetryczne dla 2-sekundowych czasów trwania) oznaczają maksymalny prąd zwarciowy, jaki zespół może wytrzymać bez uszkodzenia.

W zakresie od 600A do 4000A, określa zdolność do ciągłego przenoszenia prądu przez główne urządzenia zabezpieczające i szyny zbiorcze bez powodowania zadziałania lub uszkodzenia sprzętu.

Normy ANSI/IEEE definiują średnie napięcie jako 600V do 69 kV, a typowe zastosowania rozdzielnic obejmują systemy 12,47 kV, 13,8 kV i 15 kV.

Integracja inteligentnych urządzeń elektronicznych (IED), takich jak inteligentne wyłączniki, czujniki i przekaźniki oparte na mikroprocesorach, umożliwia zaawansowane możliwości monitorowania i kontroli. Nowoczesne rozdzielnice coraz częściej łączą się z platformami analitycznymi opartymi na chmurze, zapewniając przydatne informacje w celu zwiększenia bezpieczeństwa systemu, niezawodności i wydajności operacyjnej.