Rozdzielnice elektryczne: co to jest i z jakich podzespołów się składa?

Rozdzielnice elektryczne, zwane również rozdzielnicami, obejmują szeroką gamę niezbędnych urządzeń zapewniających efektywną pracę sieci.

Mnogość urządzeń, które, nieświadomie, działają w naszym codziennym życiu, zapewniając nam zasilanie elektryczne, może być przytłaczająca, gdy się nad tym głębiej zastanowić. Ten zestaw elementów jest powszechnie nazywany rozdzielnicą elektryczną i stanowi sieć idealnie połączonych systemów, obecnych na drodze energii elektrycznej od jej wytwarzania, przez dystrybucję, aż po jej zużycie w punktach końcowych. Jednak pomimo jej kluczowej roli w czynieniu cudów codziennością, nie jesteśmy w pełni świadomi, jakie elementy wchodzą w skład tej rozdzielnicy ani jak oddziałują one na siebie. Dzisiaj postaramy się to omówić, wyjaśniając ten i inne aspekty. Zanurzmy się w to.

Jak wspomnieliśmy, rozdzielnicę można zdefiniować jako zbiór urządzeń – z różnymi poziomami rozwoju technologicznego – które sterują, zarządzają, mierzą, chronią, przetwarzają i dystrybuują energię elektryczną w sposób bezpieczny i efektywny. Dzięki swoim specyficznym rolom zapewniają one prawidłowe funkcjonowanie naszych domów, miejsc pracy, przemysłu, infrastruktury krytycznej, systemów transportowych czy elektrowni. Te nieznane dotąd elementy, które w zależności od lokalizacji i funkcji mogą być instalowane na zewnątrz lub wewnątrz budynków, zapewniają elektryfikację społeczeństwa, dodatkowo ułatwiając integrację odnawialnych źródeł energii w walce ze zmianami klimatu. Za każdym kilowoltem zasilającym nasze oświetlenie, zasilającym nasze urządzenia, ładującym nasze pojazdy elektryczne czy konserwującym naszą żywność kryje się urządzenie technologiczne, które to umożliwia.

Te systemy są szeroko rozprzestrzenione w naszym krajobrazie: kable przecinające nasze pola, przesyłające energię do miast, podstacje na obrzeżach zakładów przemysłowych i miasteczek, prefabrykowane betonowe stacje transformatorowe nad i pod naszymi chodnikami, panele niskiego napięcia w pobliżu naszych domów… W istocie, cały świat elementów, które razem stanowią jeden z największych cudów technologicznych naszych czasów, umożliwiający drugą rewolucję przemysłową i kształtujący nasze obecne społeczeństwo.

Jak klasyfikuje się elementy rozdzielnicy?

Rozdzielnice elektryczne możemy podzielić według następujących klasyfikacji:

Rodzaj funkcji

• Przełączanie biegówr: urządzenia do łączenia i rozłączania (rozłączniki, przełączniki, styczniki…).
• Sprzęt ochronny: systemy zapewniające działanie innych elementów, zapobiegające przerwom w dostawie prądu (bezpieczniki, wyłączniki…).
• Sprzęt pomiarowy:urządzenia zliczające zużycie energii elektrycznej (liczniki).
• Przekładnia regulacyjna:dostosowuje warunki dostaw energii elektrycznej do zapotrzebowania na energię (panele niskiego napięcia).
• Układ sterowania: systemy manipulacji ręcznej, automatycznej lub zdalnej (przekaźniki).
• Cewki reaktancyjne i kondensatory.

Według poziomu napięcia

• Niskie napięcie (NN): ≤ 1000 V prądu przemiennego, ≤ 1500 V prądu stałego.
• Średnie napięcie (SN): 1 do 36 kV (może osiągnąć 45 kV).
• Wysokie napięcie (HV): 45 do 220 kV.
• Bardzo wysokie napięcie (EHV): >220 kV.

Według lokalizacji

• Instalacje wewnętrzne:elementy znajdujące się w osłoniętym miejscu (budynek, konstrukcja prefabrykowana wykonana z betonu i/lub blachy…), chronione przed zewnętrznymi czynnikami środowiskowymi, takimi jak woda, zimno, ciepło…
• Instalacje zewnętrzne:instalacja odbywa się na zewnątrz, a urządzenia są zaprojektowane tak, aby były narażone na działanie czynników klimatycznych. Przykładami są kable, wieże transmisyjne lub transformatory słupowe.

Zgodnie z ochroną

• Niezabezpieczonylub otwarte: urządzenia pozbawione osłony ochronnej.
• Chronionyz obudową metalową: posiadają powłokę zapewniającą ich długą żywotność.

Zastosowania rozdzielnic

• Domowy instalacje: systemy oświetleniowe, gniazdka elektryczne, sprzęt AGD, systemy bezpieczeństwa i inne.
• Przemysłowyinstalacje: stosowane do sterowania maszynami, systemami automatyki, rozdziału energii do dużych urządzeń, ochrony obwodów i innych zastosowań przemysłowych.
• Publicznyinstalacje: stosowane w oświetleniu publicznym, systemach transportowych, zasilaniu budynków publicznych i innych.
• Elektrycznesieci: Do ich funkcji należy wspomaganie wytwarzania, produkcji, magazynowania, dystrybucji, kontroli lub transformacji energii elektrycznej.

Z jakich elementów składa się rozdzielnica elektryczna?

Rozdzielnice elektryczne obejmują szeroką gamę elementów, takich jak: panele niskiego napięcia, transformatory, okablowanie, liczniki energii…

Przyjrzyjmy się bliżej najważniejszym z nich:

• Okablowanie:Główny przewodnik prądu elektrycznego znajdujący się w liniach podziemnych lub widoczny między wieżami i słupami.
• Elektrycznetransformatory:Służy do dostosowywania wartości energii elektrycznej na podstawie zapotrzebowania na energię.
• Rozdzielnice lub wyłączniki:Służą jako przełączniki liniowe, urządzenia zabezpieczające i/lub mierniki.
• Tablice niskonapięciowe:Dostosowanie energii elektrycznej do konkretnych zastosowań w punktach końcowego zużycia.
• Stacje transformatorowe:Połączenie różnych elementów, takich jak te wymienione wcześniej, pod prefabrykowaną lub metalową obudową betonową, oferując zintegrowane rozwiązanie.
• Metry:Istotne dla pomiaru poziomu zużycia energii elektrycznej przez odbiorców końcowych.
• Elementy sterowania i ochrony:Pełni funkcję mózgu sieci elektrycznej, komunikując się z innymi elementami, umożliwiając automatyzację i zdalne zarządzanie siecią.

Dlatego też konstrukcja samych elementów i konfiguracja rozdzielnicy elektrycznej jako całości gwarantują niezawodne zasilanie.

Digitalizacja i automatyzacja gwarancją przyszłości sieci

W tym kontekście teraźniejszość i przyszłość rozdzielnic zależą od zapewnienia ich cyfryzacji i automatyzacji.Jose Maria Torres, dyrektor działu Smart Grids w Ormazabal, definiuje tę koncepcjęjako „główny cel osiągnięcia celów dekarbonizacji wyznaczonych przez Unię Europejską”. Torres utrzymuje, że obecne czynniki geopolityczne i zewnętrzne „przyspieszyły transformację przemysłu elektroenergetycznego w kierunku świata o większej integracji odnawialnych źródeł energii i większej zrównoważoności”. Jest to obszar, w którym „Komisja Europejska i rząd Hiszpanii, za pośrednictwem PNIEC, jednoczą się w dążeniu do globalnego przejścia w kierunku zrównoważonego rozwoju; celu wspólnego dla firm z sektora elektroenergetycznego”.