Stikalna naprava

Kaj je stikalna naprava?

Električni tokokrogi so zasnovani tako, da prenesejo vnaprej določeno nosilnost. Regulirani morajo biti, da se prepreči pregrevanje ožičenja zaradi prekomernega toka in preobremenitev sistema. Preobremenjen sistem predstavlja varnostno tveganje, ki lahko poškoduje vitalne komponente in celo povzroči električne požare. Stikala obstajajo za regulacijo električnih sredstev in zagotavljanje njihovega varnega in učinkovitega delovanja.

Komponente stikalnih naprav vključujejo električna odklopna stikala, odklopnike, varovalke in strelovode, ki prevajajo ali prekinjajo tekoče električne tokove. Ko pride do električnega prenapetosti, stikalna naprava prekine pretok energije in zaščiti električne sisteme pred poškodbami zaradi preobremenitve.

Zakaj je potrebna stikalna naprava?

Stikalne naprave so zasnovane za zaščito opreme, priključene na napajanje, pred grožnjo električne preobremenitve. Električna stikalna oprema ščiti stroje, naprave, motorje in druge sisteme, ki vsebujejo električna vezja, z nadzorom in regulacijo pretoka električnega toka.

Stikalne naprave prav tako ščitijo strokovnjake za vzdrževanje in popravila pred poškodbami, saj jih ločujejo od tokokrogov pod napetostjo. Električarji in komunalna podjetja se zanašajo na stikalne naprave za odklop opreme iz napajanja, da bi varno preizkusili vezja, izvajali vzdrževalna dela in odpravljali napake v nižji napetosti.

Kako deluje stikalna naprava?

Stikalni aparati preprečujejo poškodbe in prekinitve napajanja z nadzorom pretoka energije v električnem sistemu. Lahko izolirajo prizadete tokokroge, hkrati pa napajajo obremenitev iz več virov. Ko električni prenapetost ali napaka sproži odklopnik v električnem stikalnem sklopu, podporne komponente prekinejo in odvedejo tok v preobremenjenem tokokrogu, hkrati pa ohranjajo napajanje delujočih tokokrogov.

Stikala v primerjavi s stikalnimi napravami
Stikala in stikalne naprave imajo zelo različne funkcije. Imajo različne strojne komponente, napetost, uporabo in varnostne standarde. Stikala so nizkonapetostne naprave, ki se uporabljajo v komercialnih in industrijskih okoljih za prenos, preusmerjanje in distribucijo energije do posameznih transformatorjev, krmilnih sistemov, veznih plošč in bremen. Stikala uravnavajo pretok električnega toka, da preprečijo nevarne prenapetosti.

Vrste stikalnih naprav
V Severni Ameriki so tri vrste električne stikalne opreme razvrščene v skladu s standardi ANSI/IEEE in NEC 2014 za električne sisteme, ki dobavljajo izmenični tok.

1. Nizkonapetostna električna stikalna oprema se uporablja za sisteme, ki delujejo pri napetosti manj kot 1 kilovolt (kV).

2. Srednjenapetostna električna stikalna oprema deluje pri napetostih od 1 kV do 75 kV

3. Visokonapetostna električna stikalna oprema deluje pri napetostih od 75 kV do približno 230 kV.

Električna stikalna oprema mora biti pri uporabi na prostem nameščena v ustreznem ohišju z oznako NEMA, da se zaščiti pred nedovoljenimi posegi in vremenskimi vplivi.

● Nizkonapetostna stikalna naprava
Nizkonapetostne stikalne naprave vsebujejo stikala, nizkonapetostna odklopnika, odklopnika z zaščito pred ozemljitvijo, miniaturna odklopnika (MCB), odklopnika v litem ohišju (MCCB), varovalke z visoko prekinitveno zmogljivostjo (HRC) in električne izolatorje za razbremenitev.

To opremo je mogoče konfigurirati za notranjo ali zunanjo uporabo in je lahko ocenjena za uporabo pri 208 voltih, 240 voltih, 480 voltih in 600 voltih do 1000 voltov. Industrijski, komunalni in komercialni objekti pogosto uporabljajo nizkonapetostne stikalne naprave za regulacijo dovajanja energije v sisteme za ogrevanje, prezračevanje in klimatizacijo, razsvetljavo in druge sisteme v stavbah.

● Srednjenapetostna stikalna naprava
Srednjenapetostne stikalne naprave uporabljajo oljne, plinske ali vakuumske izolatorje in odklopnike za prekinitev toka v primeru prenapetosti ali sistemske napake. Izolatorji ščitijo in hladijo komponente znotraj električne stikalne opreme, medtem ko odklopnik razmakne kontakte tokokroga, da ugasne oblok.

Notranji in zunanji sistemi so običajno označeni z napetostmi 5 kV, 12 kV, 15 kV in 35 kV do 75 kV, kar označuje najvišjo napetost, ki jo lahko prenesejo. Ta električna stikalna oprema se običajno uporablja v proizvodnih postajah in prenosnih podstanicah. Uporablja se tudi za krmiljenje motorjev, napajalnih tokokrogov in generatorjev v industrijskih in komercialnih objektih.

● Visokonapetostna stikalna naprava
Visokonapetostne stikalne naprave krmilijo elektroenergetske sisteme, ki delujejo pri najmanj 75 kV. Ta električna stikalna oprema uporablja odklopnike, ozemljitvena stikala, visokotokovne stikalne mehanizme, varovalke in odklopnike za krmiljenje, regulacijo, prekinjanje, izolacijo in odvajanje toka.

Ker lahko vsaka električna napaka povzroči izjemno močan oblok, mora visokonapetostna električna stikalna oprema delovati neprekinjeno in zanesljivo. Ta stikalna oprema je ključnega pomena za obrate, kjer se pojavlja veliko električnih napak in je treba opremo redno odklopiti. Pogosto jo najdemo v velikih sistemih za prenos in distribucijo električne energije ter v komercialnih ali industrijskih objektih.

Vrste izolacije stikalnih naprav
Pri različnih napetostih lahko stikalne naprave uporabljajo tudi različne vrste izolacije za zaščito naprav pod napetostjo pred električnimi napakami. Ohišja stikalnih naprav uporabljajo naslednje vrste izolacije.

● Plinsko izolirana električna stikalna oprema
Plinsko izolirane stikalne naprave (GIS) uporabljajo odklopnike, ki uporabljajo žveplov heksafluorid (SF6) pod tlakom za izolacijo prevodnikov in kontaktov ter gašenje obločnega toka, ki ga povzroči električna napaka. Ogljikov dioksid (CO2) je podnebju prijazna alternativa SF6. Zamenjava SF6 s CO2 lahko zmanjša emisije toplogrednih plinov za 10 ton v času življenjskega cikla opreme.

● Zračno izolirana električna stikalna oprema
Zračno izolirane stikalne naprave (AIS) uporabljajo odklopnike, ki s stisnjenim zrakom ali magnetno silo podaljšajo oblok, tako da se bo sam izčrpal.

● Oljno izolirana električna stikalna oprema
Oljno izolirane stikalne naprave uparjajo mineralno olje vzdolž poti obloka, ki nastane, ko se kontakti, ki prenašajo tok, ločijo, in ga obdajo z mehurčkom vodikovega plina, ki izčrpa tok in prepreči ponovni vžig obloka.

● Vakuumsko izolirana električna stikalna oprema
Vakuumsko izolirane stikalne naprave odstranjujejo molekule, ki bi jih lahko ioniziral električni tok. Vsak oblok se bo raztegnil in izpraznil, tudi ko napetost narašča.

Montaža stikalnih naprav
Ustrezno pooblaščeni delavci morajo namestiti vso električno stikalno opremo v skladu z veljavnimi varnostnimi predpisi, gradbenimi smernicami in navodili proizvajalca. Pravilna namestitev zagotavlja optimalno zanesljivost delovanja.