Szyny dystrybucyjne, które znajdują zastosowanie w rozdzielniach elektrycznych i szafach sterowniczych cechuje wiele zalet. Przede wszystkim na uwagę zasługuje konstrukcja niewymagająca konserwacji oraz łatwa rozbudowa systemu dystrybucyjnego. Z kolei zainstalowanie szyn głównych w tylnej części rozdzielnicy zapewnia maksymalne bezpieczeństwo użytkowników, skuteczne wytrzymywanie największych naprężeń w przypadku zwarcia oraz optymalne rozpraszanie ciepła.

Cechy

Szyny zbiorcze są prowadzone na specjalnych wspornikach izolacyjnych, które zazwyczaj montuje się w układzie poziomym. W przypadku gdy w rozdzielnicy nie przewidziano członów wysuwnych lub ruchomych a prąd znamionowy szyn zbiorczych nie przekracza 4000 A możliwy jest montaż szyn w układzie pionowym. Odległości pomiędzy wspornikami izolacyjnymi są wyznaczane w oparciu o prądy zwarciowe jakie mogą wystąpić w rozdzielnicy. Najczęściej szyny zbiorcze są podzielone na odcinki, które odpowiadają szerokości zestawów transportowych.

Warto podkreślić, że w systemach dystrybucji energii zastosowanie znajdują szyny dystrybucyjne i ochronne. Szyny dystrybucyjne zazwyczaj prowadzone są w tylnej części rozdzielnicy, pionowo od szyn zbiorczych w kierunku dolnym na wspornikach izolacyjnych. Ważne jest aby przekrój szyn zbiorczych uwzględniał występujące obciążenie szczytowe i możliwe prądy zwarciowe. Głębokość rozdzielnicy dla prądów znamionowych do 1600 A nie przekracza 500 mm, a dla prądów powyżej 1600 A - 1000 mm. Z kolei szerokość rozdzielnicy zależy od aparatury, która będzie zasilana za pomocą szyn dystrybucyjnych. Odległość pomiędzy wspornikami izolacyjnymi wyznacza się w zależności od prądów zwarciowych występujących w rozdzielnicy i odległości pomiędzy szynami fazowymi.

Oprócz szyn dystrybucyjnych w rozdzielnicach uwzględnia się szyny ochronne. Są one prowadzone w dolnej, tylnej części szaf, poziomo wzdłuż całej rozdzielnicy oraz dodatkowo w przedziałach kablowych pionowych. Szynę ochronną ochroną mocuje się bezpośrednio do konstrukcji lub prowadzi w uchwytach szynowych i izoluje od konstrukcji.

W systemach dystrybucji energii bazujących na szynach zbiorczych istotną rolę odgrywają wsporniki izolacyjne. Za najważniejsze elementy wsporników izolacyjnych uznaje się uchwyty szynowe i moduły dystansowe. Uchwyty szynowe są przeznaczone do mocowania szyn i odizolowania ich od konstrukcji. Z kolei moduły dystansowe to elementy izolacyjne, które zapewniają wymaganą odległości pomiędzy szynami różnych faz. Zarówno uchwyty szynowe jak i moduły dystansowe produkuje się z tego samego materiału izolacyjnego. Szerokość wsporników izolacyjnych zależy od prądu znamionowego oraz oczekiwanej wytrzymałości zwarciowej.

Komponenty bezpieczeństwa

Istotny komponent bezpieczeństwa stanowią szynowe podstawy bezpiecznikowe. Są one przeznaczone do techniki bezpiecznikowej D02 E18, DII, E27, DIII oraz E33. W systemach szyn zbiorczych zastosowanie znajdują również bezpiecznikowe rozłączniki mocy. Ich istotną zaletą jest łatwa zmiana strony odprowadzenia przewodów (góra/dół) poprzez obrócenie stopek montażowych. Z kolei listwowe rozłączniki bezpiecznikowe łączone są przy odstępie między osiami szyn 60, 100 i/lub 185 mm. Warto zwrócić uwagę na modułowe rozłączniki bezpiecznikowe. Mogą one pracować z maksymalnymi prądami osiągającymi 400 A. Z kolei montaż na szynach odbywa się za pomocą urządzeń lub poprzez adaptery urządzeniowe.

Dystrybucja energii z szyn zbiorczych bardzo często bazuje na blokach dystrybucyjnych, które z kolei instalowane są na szynie TH35. Zyskuje się zatem szybki i bezpieczny rozdział energii elektrycznej. Montaż można również przeprowadzić na płycie montażowej za pomocą śrub. W niektórych modelach przewidziano przeźroczystą obudowę przytrzymującą, dzięki której przeprowadza się optyczną kontrolę połączenia. Istotną rolę odgrywa zabezpieczenie przed dotykiem bezpośrednim. Wytrzymałość na prądy zwarciowe wynosi do 100 kA. Na uwagę zasługuje modułowa budowa takiego systemu dystrybucji. Stąd też mając tylko jedno wejście bloki mogą być zasilane równolegle za pomocą przewodu połączeniowego. Tworzone są więc bloki jedno-, dwu- oraz trójfazowe. Bloki dystrybucyjne są również oferowane jako modele dwu- i trójfazowe. Zastosowano w nich solidne szyny mosiężne oraz otwór mocujący o dużej średnicy. Części plastikowe są wzmocnione. Dzięki uwzględnieniu specjalnej techniki połączenie przewodu jest szybkie a pomiędzy każdym rzędem połączeń przewidziano ekran izolujący.

W technice przyłączeniowej istotną rolę odgrywają zaciski przewodów przyłączeniowych. Pozwalają one na podłączanie przewodów okrągłych i warstwowych szyn miedzianych. Z kolei zaciski płytkowe zapewniają bezotworowe podłączanie warstwowych szyn zbiorczych miedzianych. Zaciski przyłączeniowe i płytkowe mogą być przykryte za pomocą pokryw. Kluczowe miejsce w systemach szyn zbiorczych stanowią bloki przyłączeniowe.

Szyny izolowane

Szyny zbiorcze dostępne są również w wersji izolowanej. W niektórych systemach stanowią one wyposażenie dodatkowe do wyłączników nadprądowych, różnicowoprądowych i rozłączników. Szyn tego typu bardzo często używa się do mostkowania zasilania lub elementów między sobą. Wybierając szyny tego typu uwzględnia się rodzaj podłączanego urządzenia, jego parametry techniczne oraz ilość modułów, które będą podłączane. Szyny zapewniają szybsze połączenie w porównaniu z tradycyjnymi przewodami. Typowy system bazuje na szynach wykonanych z miedzi, odpornej na wysoką temperaturę i samogasnącej izolacji wykonanej z PVC. Szyny są oferowane jako widełkowe i sztyftowe. Szyny o przekroju 10 mm² przewodzą prąd o wartości do 63 A. Z kolei modele o przekroju 12 mm² wytrzymują obciążenie prądowe do 80 A, a szyny o przekroju 16 mm² - do 100 A. Zastosować można również izolowane szyny zbiorcze oraz zaślepki do szyn.

Elastyczne szyny dystrybucyjne

Interesujące rozwiązanie stanowią szyny dystrybucyjne w wykonaniu elastycznym. Elementy tego typu nie wymagają cięcia i zdejmowania izolacji. Zaletą jest również nie uleganie fałdowaniu oraz zapewnienie komfortu montażu i estetyki rozdzielnicy elektrycznej lub szafy sterowniczej. Spektrum zastosowania szyn elastycznych jest bardzo obszerne. Można je uwzględniać niemal we wszystkich rodzajach połączeń niskonapięciowych. Elementy tego typu stanowią alternatywę zarówno dla połączeń kablowych jak i połączeń bazujących na szynach. Elementy elastyczne mogą stanowić połączenie pomiędzy szyną główną a elementami dystrybucyjnymi takimi jak wyłączniki czy tez rozłączniki. Niejednokrotnie używa się ich do połączeń pomiędzy transformatorem a mostem oraz pomiędzy mostami a rozdzielnicami.

Typowy element szyny z nawierconymi końcówkami jest gotowy do natychmiastowego użycia. Izolację stanowi mieszanka winylowa o wysokiej odporności. Maksymalna temperatura pracy wynosi 105°C. Wytrzymałość dielektryczna osiąga z kolei 20 kV/mm przy maksymalnym napięciu pracy 1000 V AC – 1500 V DC. Element odpowiedzialny za przewodzenie prądu jest plecionką wykonaną z miedzi cynowanej o dużej odporności na wibracje. Paski miedziane swobodnie przesuwają się wewnątrz izolacji. Na uwagę zasługują nieograniczone możliwości w zakresie zginania i skręcania. W razie potrzeby można uwzględnić modele przeznaczone do pracy w skrajnych warunkach. Są bowiem oferowane elastyczne szyny dystrybucyjne o temperaturze pracy mieszczącej się pomiędzy -50°C a 280°C. W niektórych wersjach połączenia są wykonywane bezpośrednio przez wybicie otworów w szynie. Tym sposobem nie są potrzebne końcówki i złączki.

W wersji elastycznej są oferowane złącza, w których otwory do połączeń wykonuje się według własnych potrzeb. Interesujące rozwiązanie stanowią również płytki zgrzewalne. Są one produkowane poprzez zgrzewanie razem kilkudziesięciu pasków miedzianych pod wpływem przepływu prądu i wysokiego ciśnienia.

Szyna wyrównawcza

Warto przypomnieć kilka kwestii związanych z szynami wyrównawczymi. Zwraca się uwagę, że połączenie wszystkich części przewodzących z uziemioną główną szyna uziemiającą GSU tworzy strefę ekwipotencjalną obiektu. W każdym budynku połączenia wyrównawcze główne muszą łączyć ze sobą części przewodzące takie jak główna szyna (zacisk) uziemiający GSU, przewód ochronny PE lub ochronno-neutralny PEN obwodu rozdzielczego (zasilającego), przewody uziemiające, metalowe rury oraz metalowe urządzenia wewnętrznych instalacji wody zimnej i gorącej, a także ścieków, centralnego ogrzewania, gazu i klimatyzacji. Łączy się także powłoki metalowe, pancerze kabli oraz stalowe elementy konstrukcje takie jak na przykład zbrojenia.

W przypadku gdy elementy przewodzące są doprowadzone z zewnątrz budynku należy je połączyć z przewodami wyrównawczymi z uwzględnieniem miejsca położonego możliwie najbliżej punktu wprowadzenia. Nie bez znaczenia pozostają również przekroje przewodów połączeń wyrównawczych. Stąd też przekroje przewodów wyrównawczych głównych nie powinny być mniejsze niż podane w normie PN-HD 60364-4-41. Połączenia wyrównawcze podłączone do wspólnego punktu łączeniowego mogą przybrać formę głównej szyny (zacisku) uziemiającej GSU, gdzie szyna (zacisk) jest przeznaczona do przyłączenia do uziomu przewodów ochronnych łącznie z przewodami połączeń wyrównawczych i przewodów uziemień roboczych. Połączenia wyrównawcze podłączone do wspólnego punktu łączeniowego mogą stanowić także główną szynę (zacisk) wyrównawczą GSW, czyli szynę (zacisk) przeznaczoną do przyłączenia przewodów ochronnych oraz przewodów wyrównawczych. Szyna GSW może być połączona z głównym przewodem uziemiającym poprzez GSU. Warto dodać, że szyna GSW występuje również w instalacjach z nieuziemionymi połączeniami wyrównawczymi.

Oferta rynkowa w zakresie systemów szyn zbiorczych jest bardzo bogata. Każdy producent oferuje rozwiązania, które różnią się między sobą poszczególnymi elementami wyposażenia. Na przykład oprócz szyn dystrybucyjnych o standardowych przekrojach zastosować można szyny o profilu podwójne „T” o prądach do 1600 A, dzięki czemu zyskuje się skrócenie czasu potrzebnego do połączenia poszczególnych elementów. Odstęp między osiami szyn, który standardowo wynosi 60 mm pozwala na podłączenie dostępnych na rynku aparatów takich jak chociażby wyłączniki mocy czy rozłączniki bezpiecznikowe. Specjalne adaptery pozwalają na szybki montaż aparatów i odprowadzeń zapewniając przy tym oszczędność miejsca w szafie rozdzielczej.

EKSPERT Fachowego Elektryka

Co zyskujemy stosując systemy szyn zbiorczych w instalacjach dystrybucji energii?

Większość elektryków zajmujących się prefabrykowaniem rozdzielnic napotyka problem w momencie gdy musi wykonać rozdział energii powyżej 160 A. Przy tej wartości prądu i spodziewanej liczbie odpływów przestaje być opłacalny rozdział przez „bloki rozdzielcze”. Ponadto sam rozdział wpływa na koszt samej rozdzielnicy (gabaryty rozdzielnicy, koszty okablowania i robocizna).

Firma Legrand proponuje system rozdziału energii „VX3/HX3 dla prądów I < 125 A” oraz „HX3 IS i VX3 IS dla prądów do 3200 A”, który to umożliwia systemowy rozdział energii w rozdzielnicy, minimalizując jej wielkość i użycie dodatkowych materiałów (linki, złączki itp.). Dzięki takiemu podejściu możliwa jest profesjonalna prefabrykacja rozdzielnicy dla prądów do 2000 A w miejscu instalacji przy użyciu standardowych narzędzi.

Damian Żabicki

---