Wybrane sposoby łączenia kabli i przewodów nn
Possibility to connecting LV cables and wires
Przykład złączki listwowej silnoprądowej nn
Wprowadzenie coraz nowszych rozwiązań technicznych wymaga stosowania innowacyjnych technik łączenia kabli i przewodów. W urządzeniach elektrycznych i rozdzielnicach możemy spotkać różne technologie od połączeń śrubowych po połączenia samozaciskowe i technologie hybrydowe. W ostatnich latach coraz większą popularność zdobywają różnego typu połączenia ze sprężyną dociskową, które eliminują możliwość niedokręcenia przewodu przez instalatora oraz ograniczają liczbę narzędzi potrzebnych przy montażu. Często zachodzi potrzeba podłączenia dużej liczby przewodów w ograniczonej przestrzeni rozdzielnicy nn. Wykonywanie prac montażowych w takich warunkach jest bardzo trudne i może szybko doprowadzić do nieprawidłowego montażu, co z kolei przekłada się na znaczny wzrost kosztów w przypadku awarii.
Zobacz także
WAGO ELWAG Sp. z o.o. Rodzina złączek instalacyjnych 221 wciąż się powiększa!
Otwórz dźwignię, wsuń przewód i gotowe! Tak proste jest łączenie przewodów za pomocą złączek instalacyjnych z dźwigniami z serii 221. Ta dobrze znana rodzina złączek instalacyjnych WAGO właśnie się powiększyła!...
Otwórz dźwignię, wsuń przewód i gotowe! Tak proste jest łączenie przewodów za pomocą złączek instalacyjnych z dźwigniami z serii 221. Ta dobrze znana rodzina złączek instalacyjnych WAGO właśnie się powiększyła! Dzięki nowej, 2-rzędowej złączce instalacyjnej z dźwigniami z serii 221 można intuicyjnie i bez użycia narzędzi połączyć ze sobą do dziesięciu przewodów na tym samym potencjale.
BRADY Polska sp. z o.o. Szybciej, bezpieczniej, lepiej: profesjonalne i efektywne zarządzanie kablami
Wyraźna i dokładna identyfikacja przewodów, kabli i komponentów jest kluczowa dla elektryków. Dzięki dobrze oznakowanym kablom z odpowiednimi i niezawodnymi etykietami mogą oni szybko zrozumieć konfigurację...
Wyraźna i dokładna identyfikacja przewodów, kabli i komponentów jest kluczowa dla elektryków. Dzięki dobrze oznakowanym kablom z odpowiednimi i niezawodnymi etykietami mogą oni szybko zrozumieć konfigurację systemu, co skraca czas rozwiązywania problemów i minimalizuje ryzyko błędów. To nie tylko poprawia wydajność, ale także zwiększa bezpieczeństwo.
WAGO ELWAG Sp. z o.o. Jak zacząć przygodę ze złączkami listwowymi w rozdzielnicy budynkowej?
Instalacje elektryczne w budynkach mieszkalnych stały się ostatnio znacznie bardziej złożone niż kilkanaście, a nawet kilka lat temu. Korzystamy dzisiaj z większej liczby urządzeń zasilanych energią elektryczną,...
Instalacje elektryczne w budynkach mieszkalnych stały się ostatnio znacznie bardziej złożone niż kilkanaście, a nawet kilka lat temu. Korzystamy dzisiaj z większej liczby urządzeń zasilanych energią elektryczną, a nierzadko w domach mieszkalnych mamy również do czynienia z mniej lub bardziej zaawansowanymi systemami automatyki.
W artykule:• Połączenia śrubowe• Połączenia samozacis • Złączki listwowe dźwigniowe • Mufy kablowe |
Złączki szynowe zwane także listwowymi są stosowane głównie do łączenia żył przewodów elektroenergetycznych miedzianych i aluminiowych w urządzeniach użytkowanych we wnętrzach obiektów. Stosuje się je do łączenia przewodów zarówno drutowych, jak i linkowych. Złączki szynowe mają korpus wykonany najczęściej z powszechnie stosowanego w elektrotechnice tworzywa sztucznego. Tworzywo to ma własności samogasnące i nie zawiera halogenków. Charakteryzuje się wysoką wytrzymałością na uszkodzenia mechaniczne, wysoką wartością napięcia przebicia, a także odpornością na „termiczne starzenie się” oraz temperaturą pracy od –25 do 125°C [1].
Połączenia śrubowe
W systemie połączeń śrubowych stosowanych w złączkach można spotkać zacisk stalowy lub ze stopu miedzi z torem prądowym również ze stopu miedzi. Oba elementy pokryte są powłokami galwanicznymi, zwiększającymi ich odporność na starzenie. Stal daje tu optymalne właściwości pod względem mechanicznym. Jej sprężystość, dodatkowo ulepszana obróbką cieplną, pozwala trwale zamocować przewód w zacisku. Siła w postaci dokręcenia śruby dociskowej zostaje przeniesiona na element, który nie ulega trwałej deformacji, tylko przekazuje ją, oddziałując na zamocowany przewód – dzięki czemu połączenie ma charakter trwały. Niewątpliwą zaletą połączeń śrubowych jest stosunkowo duża powierzchnia styku przewodu z zaciskiem. Interesującym rozwiązaniem są również śrubowo-sprężynowe bloki zacisków gwarantujące ciągłość obwodów elektrycznych nawet w przypadku poluzowania śrub w wyniku wibracji [1].
Połączenia samozaciskowe
Złączki szynowe samozaciskowe służą do mocowania przewodów drutowych i linkowych. Specjalny samozaciskowy system stosowany w tych złączkach umożliwia łatwy montaż często bez użycia narzędzi oraz gwarantuje wysoką jakość połączeń przewodów. Złączki pozwalają na łączenie przewodów o przekrojach od 0,8 do 35 mm2, a nawet 95 i 185 mm2. Można łączyć przewody wykonane z miedzi: jednodrutowe, wielodrutowe oraz linkowe – ze spojoną końcówką, końcówką kołkową lub zaciśniętą tulejką. Przewód jest dociskany do szyny prądowej za pomocą sprężyny, która odgina się przy przyłączaniu lub odłączaniu za pomocą wkrętaka, wsuwanego do wykonanego w tym celu otworu w złączce. Występują również rozwiązania typu „push in” do montażu bez użycia narzędzi. Odizolowany przewód wystarczy włożyć i wcisnąć w złączkę dobraną do jego przekroju. Natomiast w celu demontażu wystarczy nacisnąć przycisk, który zwolni sprężynę dociskającą.
Siła docisku sprężyny jest stała i niezależna od montera, co jest istotną zaletą w porównaniu z zaciskami śrubowymi, gdzie moment obrotowy dokręcenia w dużym stopniu zależy od wyczucia i wprawy montera oraz zastosowanych narzędzi [1, 6]. Część przewodząca może mieć różną budowę, w zależności od typu, rozmiaru i charakterystyki zacisku oraz funkcji, jaką ma do spełnienia, a także użytego typu połączenia. Materiałem przewodzącym jest najczęściej wysokiej jakości stal sprężynowa chromowo-niklowa. Posiada ona doskonałe właściwości mechaniczne. Jest odporna na rozciąganie, zginanie i korozję. Zmniejszenie docisku nie występuje do temperatury o wartości nawet 110°C. Stal może być pokryta elastyczną i miękką warstwą ołowiowo-cynową, dzięki czemu zwiększa się powierzchnia styku przy ściśnięciu podłączanego przewodu. Warstwa ta posiada dobre właściwości elektryczne, pozwalające na uzyskanie minimalnej rezystancji przejścia.
W przypadku dużych przekrojów podłączanych przewodów 35–185 mm2 stosuje się specjalne układy, które ściskają sprężynę dociskowa ułatwiając montaż kabli i przewodów. Jedna z metod połączeń polega na przekręceniu dźwigni o pewien kąt do oporu za pomocą wkrętaka, co spowoduje zwolnienie nawet trzech sprężyn dociskających przewód (fot. 1.) [1, 7]. Druga metoda (fot. 2.) polega na tym, że za pomocą klucza imbusowego lub wkrętaka napina się sprężynę poprzez obrót w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara aż do oporu, a następnie wciska przycisk z funkcją blokady – zacisk pozostaje w pozycji otwartej. Odizolowany przewód umieszcza się w złączce, a następnie lekkim obrotem w lewo zwalania się blokadę powodując rozprężenie się sprężyny i zakleszczenie się przewodu. Takie rozwiązanie nie wymaga stosowania końcówek [5]. Dodatkową zaletą jest możliwość użytkowania tego zacisku w warunkach, gdzie występują drgania. Sprężyna zmniejsza bowiem niebezpieczeństwo obluzowania się przewodu w tych warunkach dzięki swojej stałej sile docisku [5, 7].
Fot. 1. Przykład złączki listwowej silnoprądowej nn [7]
Fot. 2. Przykład złączki listwowej silnoprądowej przeznaczonej do instalacji w strefach zagrożonych wybuchem [5]
Złączki listwowe dźwigniowe
Przewody w rozdzielnicach mogą być podłączane, a następnie demontowane ręcznie, bez konieczności stosowania żadnych przyrządów montażowych. Dzięki zastosowaniu dźwigni ryzyko ominięcia zacisku w trakcie podłączania przewodów lub błędnego ich podłączenia zostaje praktycznie wyeliminowane. Dodatkowym atutem jest także możliwość korzystania z obu rąk przy pracy. Zacisk pozostaje otworzony bez konieczności stosowania przyrządów montażowych. Ułatwia to przede wszystkim podłączanie przewodów sztywnych o dużych przekrojach [1, 5].
Złączki listwowe z dźwignią są przeznaczone do wszystkich rodzajów przewodów: zarówno jedno-, wielodrutowych, jak i linkowych. Umożliwia to bezpośrednie podłączanie nie tylko przewodów sztywnych, lecz także przewodów linkowych o przekroju od 0,75 mm² zakończonych tulejkami. Dzięki możliwości montażu przewodu z boku, złączki listwowe z dźwignią umożliwiają również łatwe podłączanie przewodów sztywnych o dużych przekrojach. Najczęściej można spotkać złączki listwowe z dźwignią o przekroju nominalnym od 2,5 do 16 mm². Są dostępne w wykonaniach 2- oraz 3-przewodowych. Strona obiektowa złączki jest wyposażona w dźwignię, natomiast dla wykonania oprzewodowania wewnętrznego przewidziano do wyboru przycisk w technologii zacisku „push in” [5] lub połączenie dźwigniowe.
Wyposażenie dodatkowe
W celu połączenia kilku przewodów na niewielkiej przestrzeni można zastosować złączki dwu-, trzy- lub czteropiętrowe. W celu połączenia kolejnych pięter stosuje się mostki pionowe. Natomiast do połączenia kilku równoległych złączek stosuje się mostki poziome. W układach automatyki możemy spotkać także zaciski wyposażone w: sygnalizację obecności napięcia i przepływu prądu, punkty kontrolne, uziemianie przewodu neutralnego, diody prostownicze lub wkładki bezpiecznikowe [1–8]. Przy pomiarach i regulacji często jesteśmy zmuszeni odłączyć obwód spod napięcia. Odłączanie przewodu od aparatów zabezpieczających (wyłączników instalacyjnych i różnicowoprądowych) jest trudne lub wręcz niemożliwe, gdy mamy podłączonych kilka obwodów i chcemy dokonać pomiarów w konkretnych obwodach. W tym celu można zastosować złączki z rozłącznikami nożowymi.
Mufy kablowe
Kolejnym sposobem łączenia kabli i przewodów są mufy kablowe, które zapewniają właściwości elektryczne i mechaniczne połączenia nie gorsze od właściwości kabla. Konstrukcja mufy zależy od napięcia znamionowego, rodzaju kabla, liczby i przekroju żył oraz technologii ich wykonania. Najczęściej stosuje się mufy przelotowe, łączące odcinki tego samego rodzaju kabla oraz przejściowe, łączące różne rodzaje kabli, jakimi są trójfazowe kable w izolacji papierowo – olejowej i jednofazowe kable w izolacji z tworzywa sztucznego. Mogą być wykonane w technologii: taśmowej, termokurczliwej, zimnokurczliwej lub zalewanej, choć coraz popularniejsze są rozwiązania nasuwane.
Jednym z najważniejszych elementów mufy są złączki stosowane do trwałego łączenia pod względem elektrycznym i mechanicznym żył kabli i przewodów elektroenergetycznych miedzianych i aluminiowych. Złączki śrubowe kablowe w zależności od przeznaczenia muszą charakteryzować się różnorodnymi cechami, co doprowadziło do powstania bogatej oferty na rynku. Dla osoby dobierającej złączki i końcówki oznacza to konieczność znajomości kryteriów, które decydują o wybraniu konkretnego produktu o danych cechach. Na rynku obserwuje się też dążenie producentów do wykonywania uniwersalnych złączek zapewniających połączenie różnych rodzajów żył w pewnych zakresach ich przekrojów [2].
Kryteria te w znacznej mierze są zdefiniowane przez poziom napięcia, wykonanie żył kablowych, metodę montażu, jak również przez rodzaj mufy. Oprócz związanych z tym okoliczności determinujących wybór istnieje cały szereg kryteriów wyboru opartych na indywidualnym doświadczeniu lub preferencjach.
Kablowe złączki śrubowe stanowią nowoczesną alternatywę dla technologii zaprasowywania złączek tulejowych. Podstawą technologii są tutaj śruby, których parametry określają przydatność złączki do konkretnych przekrojów żył kablowych oraz wpływają na szybkość, niezawodność oraz ergonomię montażu [2].
Śruby mogą być w wykonaniu z łbami zrywalnymi lub niezrywalnymi. Śruby zrywalne ulegają zerwaniu przy określonym momencie dokręcania i nie ma konieczności użycia klucza dynamometrycznego. Najbardziej nowoczesną formą śruby z łbem zrywalnym jest tzw. „śruba inteligentna”. Śruba ta jest wykonana w postaci szeregu krążków umieszczonych na wspólnym rdzeniu. Na krążkach tych wykonany jest gwint. Takie wykonanie zapewnia poprawne zerwanie się śruby dla konkretnego przekroju żyły. Zastosowane śruby pozwalają na użycie złączki/końcówki dla szerokiego zakresu przekroju żył kablowych. Zapewniają pełną powtarzalność montażową co wpływa na niezawodność połączenia. Technologia ta eliminuje również błędy montażowe, przyspiesza i ułatwia montaż. Mały klucz używany do dokręcania zapewnia łatwość wykonania połączenia nawet w trudnodostępnych miejscach [2].
Pomiary termowizyjne
Po zrobieniu dobrze jest sprawdzić jakość wykonanych połączeń przy zastosowaniu kamery termowizyjnej. Kamera taka umożliwia wykrycie i zarejestrowanie promieniowania podczerwonego emitowanego przez badany obiekt, którego temperatura jest wyższa od zera bezwzględnego, a następnie przekształcenie tego promieniowania na światło widzialne. Każdej barwie zarejestrowanej na termogramie odpowiada na skali temperatur określona temperatura zarejestrowana przez kamerę termowizyjną. Z reguły barwami jasnymi oznacza się powierzchnie o wysokiej temperaturze, natomiast kolorami ciemniejszymi – powierzchnie o temperaturze niższej. Czułość współczesnych kamer termowizyjnych wynosi 0,1K, co oznacza, że można rozróżnić punkty obrazu, których temperatura różni się o taką wartość. Nie jest to równoważne dużej dokładności sprzętu termowizyjnego. Błąd pomiaru temperatury za pomocą kamery termowizyjnej to najczęściej obecnie 2% zakresu pomiarowego. Na szczęście w obserwacjach terenowych bezwzględna wartość temperatury nie jest aż tak istotna. Bardziej użyteczna jest różnica temperatury między wybranymi obszarami obrazu, a ta wynika nie z dokładności aparatury, lecz z jej czułości [3]. Technika detekcji kamerą termowizyjną miejsc potencjalnych awarii czy wad w instalacji pozwala na szybkie ich wykrywanie, a bezkontaktowa obserwacja nie wymaga wyłączeń poszczególnych obwodów. Prawidłowo pracujące zestyki nie powinny wykazywać wyraźnie wyższych temperatur połączonych elementów, w wadliwym zaś zwiększona rezystancja lub/i zmniejszony przekrój powierzchni styku podczas przepływu prądu prowadzi do wzrostu temperatury zestyku proporcjonalnie do lokalnej rezystywności oraz prądu obciążenia.
Wykrycie nadmiernie nagrzanych obszarów w urządzeniach rozdzielni energii elektrycznej może wskazywać na nieprawidłowy montaż elementów lub ich uszkodzenie. Trzeba jednak zdawać sobie sprawę z tego, że na podstawie obrazu termicznego badanego fragmentu rozdzielni łatwo jest wyciągnąć także błędne wnioski (fot. 3.), jeśli nie zostanie uwzględniony fakt, iż moc emitowanego promieniowania przez daną powierzchnię zależy nie tylko od temperatury, ale także od innych składników emisyjności.
Rys. 3. Obraz termowizyjny wyłączników nadprądowych i złączek szynowych w rozdzielnicy nn
Praktyka wykazuje, że pomiary powinno się wykonać nawet wtedy, gdy obciążenie instalacji jest niskie. Niewykrycie wad nie zmieni wiedzy o instalacji, natomiast ich wykrycie dowodzić będzie rangi zagrożenia.
Ochrona przeciwpożarowa instalacji elektrycznych
Elektryczne kable i przewody z praktycznych względów często prowadzone są w korytarzach, z których następnie rozchodzą się do sąsiednich pomieszczeń. Ponieważ korytarze na ogół pełnią funkcję dróg ewakuacyjnych, instalacje te stwarzają bardzo poważne niebezpieczeństwo. W przypadku pożaru kabli wskutek np. krótkotrwałego przepięcia, ewakuacja może być znacznie utrudniona przez gwałtowne rozprzestrzenianie się dymu i wysokie stężenie toksycznych gazów pożarowych [1].
Zagrożenia stwarzane przez palące się kable i przewody wymusiły konieczność opracowania nowych izolacji o właściwościach elektrycznych nie gorszych od powszechnie stosowanych, lecz odpornych na działanie ognia oraz niewydzielających toksycznych gazów podczas palenia, na co pozwoliło uzyskane doświadczenie w produkcji kabli i przewodów bezhalogenowych, nierozprzestrzeniających ognia i odpornych na ogień [1].
W wielu obiektach liczne urządzenia elektrycznie muszą w przypadku pożaru zachować funkcjonalność. Wymóg ten obowiązuje wszędzie tam, gdzie zachowanie zdolności działania jest szczególnie ważne, np. w zakładach przemysłowych dla urządzeń sterowniczych i produkcyjnych, w budynkach wysokich dla dźwigów przystosowanych do potrzeb ekip ratowniczych, dla wszystkich elektrycznych systemów alarmowych i gaszenia pożaru, jak również dla awaryjnego zasilania w obiektach służby zdrowia.
Przy ustalaniu parametrów tego rodzaju instalacji należy uwzględnić, że instalacje kablowe w kanałach w momencie utraty zdolności działania mają temperaturę ok. 140 – 150°C. W instalacjach kablowych z wymogami zachowania funkcjonalności przyjmuje się, że temperatury przewodów w momencie utraty zdolności działania równe są temperaturze płonącego otoczenia, o ile nie ma innego szczególnego powodu. Problematyka termicznie podwyższonej oporności może być z reguły niebrana pod uwagę przy kanałach kablowych – wówczas przyjmuje się, że wymagania są spełnione [1].
Kanały kablowe
W przypadku pożaru kabli ewakuacja może być znacznie utrudniona przez gwałtowny rozwój dymu i stężenie toksycznych gazów pożarowych. W celu ograniczenia zagrożenia stwarzanego przez palące się kable lub przewody elektryczne stosuje się samodzielne sufity podwieszane w celu stworzenia oddzielnej „strefy pożarowej” w przestrzeni międzysufitowej lub kanały kablowe wykonane z płyt o odpowiedniej klasie odporności ogniowej, dzięki czemu uzyskuje się osobną „strefę pożarową” [1].
Kanały kablowe stanowią zabezpieczenie przed działaniem ognia od środka – typ I (chronią one drogi ewakuacyjne przed skutkami pożaru instalacji elektrycznych) lub od zewnątrz – typ E (chronione są kable, które dostarczają energię elektryczną do urządzeń, które muszą funkcjonować podczas pożaru). W przypadku kanałów zabezpieczonych przed działaniem ognia od wewnątrz ogień pozostaje zamknięty w kanale kablowym, pożar nierozprzestrzenia się w przestrzeni międzysufitowej. Drogi ewakuacyjne pozostają w stanie używalności.
Funkcje ogniochronne kanałów kablowych przy działaniu ognia od wewnątrz oraz od zewnątrz: kanał kablowy w takim przypadku stanowi „osobną strefę pożarową”. Szybkość rozprzestrzeniania się ognia w kanale może dochodzić do 20 m/s w związku z powstającym efektem kominowym. Wskutek tego groźnego zjawiska, kanały kablowe oraz miejsca ich opuszczenia przez kable i przewody muszą być bardzo starannie izolowane od przedostawania się dymu i ognia [1].
Literatura
- K. Kuczyński, Prowadzenie instalacji elektrycznych przez przegrody budowlane i wybrane sposoby łączenia kabli i przewodów, „elektro.info” 9/2018.
- K. Kuczyński, Osprzęt kablowy – podstawowe wiadomości o mufach kablowych, „elektro.info” 9/2016.
- K. Kuczyński, G. Dymny, Wykonywanie pomiarów okresowych z zastosowaniem termowizji, „elektro.info” 11/2016.
- Materiały firmy ABB.
- Materiały firmy Wago.
- Materiały firmy Ergom.
- Materiały firmy Phoenix Contact.
- Materiały firmy Rittal.
