Когда гипермасштабный объект в Северной Вирджинии строил свой новый участок мощностью 100 мегаватт, его система распределения электроэнергии не была второстепенной. Это был самый дорогой элемент в списке капитальных проектов, он дольше всего задерживался на этапе закупок, и это была система, допускающая наименьшую толерантность к дефектам. Проект включал в себя первичное питание 34,5 кВ, преобразованное до 480 В и 208 В на стойке, а также резервные A/B линии к каждому шкафу, расчеты энергии дугового разряда для каждого шинопровода и систему SCADA с мониторингом тока, напряжения, температуры и частичного разряда для каждого автоматического выключателя от главного распределительного устройства до ответвительных блоков. Если бы произошла ошибка с хотя бы одним шинопроводом или автоматическим выключателем с неправильным номиналом разрыва, вся сертификация времени безотказной работы дата-центра оказалась бы под угрозой.
Сводка системы: Высококлассная система распределения электроэнергии на уровне предприятия представляет собой комплексную систему устройств распределительного оборудования, распределительных щитов, панелей, трансформаторов, автоматических выключателей, шинопроводов и оборудования для мониторинга электроэнергии, которая передает электроэнергию от точки подключения к коммунальным услугам ко всем нагрузкам на предприятии. Основные характеристики такой системы включают селективную координацию (неисправность устраняется в фиксированной точке ближайшим устройством вверх по потоку без воздействия на другие части системы), масштабируемость и расширяемость (система может учитывать рост нагрузки без необходимости переработки), прозрачность энергии (количество энергии, используемой каждым электрическим устройством, постоянно контролируется и может отслеживаться), и ремонтопригодность (не нужно останавливать всю систему для ремонта и замены компонентов). Крупнейшие производители оборудования для распределения электроэнергии в мире, такие как Schneider Electric, Siemens, ABB, Eaton и HUYU, производят интегрированные пакеты от оборудования среднего напряжения до автоматических выключателей и клемм низкого напряжения вместе с коммуникационными и программными инструментами для решения множества вопросов, связанных с системой.
Архитектура системы распределения электроэнергии на уровне предприятия
Тот система распределения электроэнергии на уровне предприятия организована в определенные уровни, каждый уровень имеет свой уровень напряжения, свои защитные устройства и устройства. Общая структура иерархическая: электроэнергия подается в объект на входе обслуживания, часто на среднем напряжении (4,160 В до 34,500 В в Северной Америке; 3,300 В до 33,000 В на других рынках), проходит через несколько этапов преобразования и распределяется конечным пользователям на уровне напряжения использования (480 В для асинхронных двигателей и вентиляторов; 208 В или 120 В для освещения, розеток и ПК для Северной Америки; 400 В и 230 В для рынков IEC). Основные элементы, используемые на каждом этапе, представлены в таблице ниже.
| Уровень распределения | Типичное напряжение | Основное оборудование | Защитные устройства |
|---|---|---|---|
| Вход обслуживания и главное распределительное устройство | Среднее напряжение (4,160 В–34,500 В) | Оборудование среднего напряжения, сервисные трансформаторы, главные отключающие выключатели, измерительное оборудование | МВ автоматические выключатели (вакуумные, SF₆), защитные реле, устройства защиты от перенапряжений |
| Первичное распределение | 480 В (Северная Америка) или 400 В (IEC) трехфазное | Низковольтное оборудование, распределительные щиты, шинопроводы, панели распределения электроэнергии | Автоматические выключатели с корпусом (MCCB), воздушные автоматические выключатели (ACB), реле защиты от замыкания на землю |
| Вторичное распределение и ответвления | 208 В / 120 В (Северная Америка) или 230 В (IEC) | Панели, центры нагрузки, центры управления двигателями (MCC), панели управления освещением | Миниатюрные автоматические выключатели (MCB), RCBO, автоматические выключатели AFCI/GFCI, устройства защиты от перенапряжений |
| Конечные нагрузки и оборудование для использования | 120 В, 208 В, 240 В, 480 В | Розетки, выключатели, отключатели двигателей, точки подключения оборудования | Розетки GFCI, предохранительные отключатели, местная защита от перегрузки двигателей |
Критические принципы проектирования: что отличает высоко оцененную систему от адекватной
Высоко оцененные системы распределения электроэнергии в бизнесе не являются просто набором оборудования, соответствующего необходимым требованиям кодекса. Эти системы изначально проектируются для удовлетворения сочетания критериев производительности и эксплуатации, превышающих требования безопасности. Некоторые из наиболее важных критериев включают селективную координацию (что означает, что выбор и настройки защитных устройств по всей распределительной линии, от главного выключателя до MCB, направлены таким образом, что при возникновении неисправности в любом участке, неисправность будет устранена только ближайшим устройством вверх по потоку, и освещение в других участках не будет затронуто; селективная координация между системами различных напряжений подразумевает проведение тщательного анализа координации времени и тока, и это то, что отличает высоко оцененную систему от системы, соответствующей минимальным требованиям кодекса), масштабируемость и расширяемость (система спроектирована с учетом ожидаемого увеличения нагрузки на протяжении 10-20 лет в будущем; именно поэтому при спецификации номиналов шин распределительного оборудования, мощностей трансформаторов и слотов панелей устанавливается дополнительный запас около 20-30% над оценочными начальными значениями, что позволяет добавлять цепи без изменения критического оборудования), прозрачность и отчетность по энергии (как правило, все важные цепи современной системы предприятия отслеживаются от распределительного оборудования до панели, и даже до каждой отдельной цепи, с помощью системы мониторинга энергии, которая позволяет получать панели управления в реальном времени и проводить анализ тенденций потребления энергии), а также обслуживаемость и непрерывность сервиса (основные компоненты системы могут быть выведены из эксплуатации для ремонта без полного отключения системы; конструкции выдвижных выключателей, двойные шины распределительного оборудования и переключатели обхода позволяют команде обслуживания выполнять ремонты без перерывов в электроснабжении).
Как выбрать правильную распределительную систему для вашей отрасли и среды
Электрические распределительные потребности дата-центра значительно отличаются от требований фармацевтического производственного предприятия, офисного здания на высоте или солнечной энергетической установки. Практика размещения электрической распределительной системы в зависимости от сектора и физического местоположения становится актуальным этапом проектирования.
| Тип отрасли / объекта | Основные требования к распределению | Типичная архитектура системы | Ключевые соображения по оборудованию |
|---|---|---|---|
| Дата-центры и колокационные объекты | Непрерывная работа — ни одна точка отказа не может прервать подачу электроэнергии на ИТ-нагрузку. Резервные A/B пути питания от коммунального обслуживания до стойки, с автоматическим переключением и резервным генератором на месте. | Архитектура с двойной шиной и двойным подключением. Резервирование 2N или 2(N+1). Первичное MV обслуживание, распределенные LV трансформаторы близко к ИТ-нагрузке. Шина для гибкой, перенастраиваемой подачи электроэнергии к серверным стойкам. | Выдвижные ACB и MCCB для обслуживания без отключения. Высокоимпедансная шина для ограничения токов короткого замыкания. Интегрированное мониторинг электроэнергии и учет ветвей для отчетности по энергии и планирования мощности. |
| Тяжелые промышленные и производственные предприятия | Высокие токи двигателей, высокий доступный ток короткого замыкания и жесткие условия (пыль, влага, вибрация, химикаты). Распределительная система должна выдерживать эти условия и защищать как оборудование, так и операторов. | Первичное MV распределение к подстанциям центра нагрузки, расположенным близко к основным процессам. LV распределительное оборудование и MCC для управления двигателями. Шина для высокотокового, гибкого распределения вдоль производственных линий. | Распределительное оборудование с рейтингом дугового разряда и удаленным выдвижением для безопасности оператора. MCCB и ACB с высокой способностью к отключению (65 kAIC и выше). Коррозионно-стойкие корпуса (NEMA 4X или IP65) для влажных или химических условий. |
| Коммерческие высотные здания и здания смешанного использования | Эффективность использования пространства, энергетическая производительность и интеграция с автоматизацией зданий. Распределительное оборудование должно помещаться в специализированные электрические шкафы на каждом этаже и должно взаимодействовать с системой управления зданием для мониторинга энергии, реагирования на спрос и оповещения о неисправностях. | Первичное MV обслуживание, понижаемое до 480 В на главном распределительном щите, распределяемое вертикально через подъемную шину. Трансформаторы 480 В до 208/120 В на каждом этаже, питающие панели в электрических шкафах. Панели управления освещением интегрированы с системой автоматизации здания. | Компактные, высокоплотные панели и распределительные щиты с интегрированным учетом. Защита ветвей AFCI и GFCI в соответствии с требованиями NEC. Прерыватель и счетчики, способные к коммуникации, которые поддерживают BACnet, Modbus или OPC UA для интеграции с системой управления зданием. |
| Системы возобновляемой энергии и системы хранения энергии на батареях (BESS) | Распределение постоянного и переменного тока в одном и том же объекте. Система должна обрабатывать двунаправленный поток энергии от инверторов, и она должна защищать как цепи постоянного тока (строки PV, батарейные стойки), так и цепи переменного тока (выходы инверторов, подключение к сети) с помощью устройств, рассчитанных на конкретный тип тока и напряжение. | Комбинированные коробки постоянного тока для агрегации строк PV. Коммутирующее оборудование постоянного тока и MCCB постоянного тока для защиты батарейных стоек. Центральные инверторы или строковые инверторы, питающие коммутирующее оборудование переменного тока на 480 В или среднем напряжении. Сегрегация AC/DC и четкая маркировка на протяжении всего процесса. | Автоматические выключатели постоянного тока (MCB) и автоматические выключатели с регулируемым током (MCCB) с соответствующим номинальным напряжением (600 В DC до 1 500 В DC) и отключающей способностью для дуги постоянного тока. Автоматические выключатели постоянного тока без полярности для упрощённой установки. Автоматические выключатели переменного тока на стороне выхода инвертора. Ассортимент автоматических выключателей постоянного тока HUYU, включая HUB9NEZ‑80 DC автоматический выключатель, разработан специально для этих применений. |
Ведущие производители оборудования для распределения электроэнергии в предприятиях
Мировой рынок устройств распределения электроэнергии для предприятий контролируется несколькими международными компаниями, которые производят оборудование для полного диапазона напряжений и токов – от комплектных распределительных устройств среднего напряжения до низковольтных щитов, а также автоматических выключателей. Некоторые производители постоянно входят в число лидеров по проектированию, производству и обслуживанию систем распределения электроэнергии для предприятий.
Schneider Electric (Франция) входит в число крупнейших производителей оборудования для распределения электроэнергии в мире. Имеет широкий ассортимент продукции: комплектные распределительные устройства среднего напряжения, низковольтные распределительные устройства и щиты, панельные щиты, шинопроводы и автоматические выключатели. Компания управляет несколькими брендами, включая Square D и Masterpact. Их платформа EcoStruxure добавляет новое измерение их продукции, облегчая интеграцию мониторинга электроэнергии, управления энергопотреблением, а также автоматизации зданий во всей системе распределения. Сила Schneider заключается в глобальном охвате, интегрированной экосистеме программного и аппаратного обеспечения и широкой базе установок в коммерческих зданиях, дата-центрах и промышленных предприятиях. Ценовая стратегия Schneider – средний и премиальный сегмент.
Сименс (Германия) Компания является мировым лидером в области электрической инфраструктуры. В ассортименте продукция, включая комплектные распределительные устройства среднего напряжения с газовой и воздушной изоляцией, низковольтные распределительные устройства и щиты, шинопроводы, а также автоматические выключатели Sentron серии с литым корпусом и миниатюрные автоматические выключатели. Компания обладает сильным инженерным потенциалом, интегрированной автоматизацией и распределением электроэнергии (TIA Portal в SENTRON для мониторинга электроэнергии), а также значительным присутствием в промышленных, дата-центровых и коммунальных приложениях. Ценовая позиция компании – премиум.
ABB (Швейцария/Швеция) глобальный лидер в области электрификации и автоматизации, поставщик распределительного оборудования, включающего комплектные распределительные устройства высокого напряжения, низковольтные распределительные устройства (MNS и System pro E power), панели и автоматические выключатели серий Emax 2 и Formula. Среди прочих преимуществ ABB обладает передовой цифровой интеграцией. Решение ABB Ability обеспечивает облачный мониторинг потребления электроэнергии и прогнозирует потребности в техническом обслуживании.
Eaton (Ирландия/США) является важным североамериканским и мировым производителем оборудования для распределения электроэнергии, с продукцией, такой как комплектные распределительные устройства среднего напряжения, низковольтные распределительные устройства и щиты, панельные щиты, шинопроводы и полный ассортимент автоматических выключателей с литым корпусом и малых автоматических выключателей под брендами Cutler Hammer и Eaton. Сила Eaton заключается в большой производственной и дистрибьюторской сети в Северной Америке, обширном опыте на рынках коммерческих зданий и промышленности, а также конкурентоспособных средних ценах.
HUYU (Китай) является производителем низковольтного электрооборудования для защиты и распределения электроэнергии. Ассортимент продукции включает миниатюрные автоматические выключатели (MCB), автоматические выключатели в литом корпусе (MCCB), устройства остаточного тока (RCD и RCBO), автоматические выключатели с номиналом постоянного тока (DC) для солнечных панелей и аккумуляторных систем, устройства защиты от перенапряжений и автоматические переключатели нагрузки. HUYU также сотрудничает с Eaton в их проекте по объединению глобального инженерного опыта и управления качеством с экономичным и ориентированным на качество производством. Для корпоративных клиентов, таких как сборщики щитов, дистрибьюторы или менеджеры объектов, HUYU предлагает как проверенные, так и сертифицированные защитные устройства по средней цене, при этом обеспечивая самые короткие сроки поставки и постоянную инженерную поддержку. В распределительной системе любого масштаба регуляторы и защитные устройства, заполняющие щиты, являются важными компонентами, которые должны работать правильно, и продукция HUYU производится с учетом этого, имея сертификаты UL, TUV и CE. Для подробного ознакомления с сертификацией, которую должен иметь каждый автоматический выключатель в корпоративной системе, наша статья о том, что такое автоматические выключатели UL 489 объясняет структуру тестирования и внесения в реестр.
Часто задаваемые вопросы
Кто являются ведущими дистрибьюторами электротехники в Соединенных Штатах?
В США Sonepar (включая Hagemeyer и OneSource), WESCO (с Anixter), Graybar, Rexel (включая Gexpro) и CED (Consolidated Electrical Distributors) входят в число ведущих оптовых поставщиков электротехнической продукции по объему выручки и охвату сети распределения. Эти дистрибьюторы не производят распределительное оборудование, а являются поставщиками, доставляющими оборудование, произведенное такими компаниями, как Schneider Electric, Siemens, Eaton и ABB, конечным пользователям, поставщикам систем и инженерам по обслуживанию.
Какая компания db box является лучшей?
Выбор производителя распределительного щита (db box) зависит от области применения, местных стандартов и требуемой сертификации. Среди ведущих производителей в этой области — Hager, Schneider Electric и Legrand на рынках Великобритании и IEC, а также Eaton, Siemens и Schneider Electric (Square D) в Северной Америке. HUYU предлагает сертифицированные, конкурентоспособные по цене распределительные щиты и устройства безопасности для рынка IEC, а также необходимую документацию для профессионального монтажа.
Какие существуют четыре типа систем распределения электроэнергии?
Согласно международному стандарту IEC 60364, принятому во многих странах, существует четыре основных категории систем распределения электроэнергии, определяемых по способам заземления. Первая из них называется TN-S (заземление с использованием отдельных проводников нейтрали и защитного заземления). Второй тип — TN-C-S (заземление с использованием нейтрали в системе распределения и разделением их на входе в сервис). Третий — система TT (заземление источника с установкой собственного независимого заземляющего электрода). Наконец, четвертая категория — система IT (заземление источника путем изоляции от земли или подключения к ней через высокоомное сопротивление). Выбор системы заземления определяет тип необходимых защитных устройств и максимальное сопротивление петли заземления, которое должно быть соблюдено. Наше руководство по системам электроснабжения объясняет каждый тип подробно.
Кто является крупнейшим дистрибьютором электротехники в мире?
Sonepar, частная французская компания, является крупнейшим в мире дистрибьютором электротехники по объему выручки, с операциями более чем в 40 странах и ежегодным объемом продаж свыше €30 миллиардов. WESCO (включая Anixter) и Rexel занимают следующие позиции, имея значительное глобальное присутствие в Северной Америке, Европе и Азиатско-Тихоокеанском регионе. Эти дистрибьюторы не производят оборудование; они обеспечивают логистику, управление запасами и сервис, связывая производителей с конечными пользователями, которые устанавливают и обслуживают оборудование.
Ссылки
- Schneider Electric — решения для корпоративного распределения электроэнергии. Производитель средневольтного и низковольтного коммутационного оборудования, распределительных щитов, панелей, шинных систем и автоматических выключателей с интегрированным программным обеспечением для мониторинга мощности и управления энергопотреблением.
- Siemens — распределение электроэнергии и мониторинг мощности. Производитель средневольтного и низковольтного коммутационного оборудования, автоматических выключателей Sentron и платформы мониторинга мощности SENTRON.
- ABB — решения для электрификации и распределения. Производитель средневольтного коммутационного оборудования, низковольтного коммутационного оборудования (MNS), воздушных автоматических выключателей Emax 2 и платформы мониторинга мощности ABB Ability.
- Eaton — оборудование для распределения электроэнергии для коммерческих и промышленных применений. Производитель средневольтного и низковольтного коммутационного оборудования, распределительных щитов, шинных систем и автоматических выключателей в литом корпусе для североамериканского и мирового рынков.
Высококлассные системы распределения электроэнергии для корпоративных масштабных объектов определяются не одной маркой или одним компонентом, а архитектурой, которая интегрирует эти компоненты в скоординированное, масштабируемое и прозрачное целое. Система, которая избирательно координирована, чтобы неисправность в ответвлении не отключала все здание. Система, оснащённая приборами, чтобы потребление энергии каждого контура было известно и управлялось. Система, которая обслуживаема, чтобы критические компоненты можно было ремонтировать без остановки объекта. И система, построенная на сертифицированных, испытанных и документированных защитных устройствах — автоматических выключателях, УЗО, ограничителях перенапряжения — которые сработают, когда должны, и удержатся, когда нужно, обеспечивая десятилетия надежной службы. HUYU производит эти защитные устройства для корпоративных систем, которые питают дата-центры, заводы, больницы и установки возобновляемой энергии будущего.
