استاندارد مونتاژ تابلو برق فشار ضعیف

استاندارد IEC 61439 با عنوان مونتاژ سوئیچگیر و کنترل گیر فشار ضعیف یا استاندارد مونتاژ تابلو برق فشار ضعیف، به گونه ای توسعه داده شده تا سطح بالایی از ایمنی و قابلیت اطمینان را برای کاربر نهایی تابلو برق ایجاد کند. جنبه های ایمنی در طراحی تابلو برق ها عبارتنداز:

• ایمنی افراد و خطرات برقگرفتگی
• خطر آتش سوزی
• خطر انفجار

تداوم سرویس دهی و در دسترس بودن انرژی یک مسئله ی اصلی و بسیار مهم در تاسیسات مختلف است. قطعی های بلند مدت بعلت اشکال در سوئیچبرد یا تابلوهای توزیع باعث ایجاد خسارت های مالی سنگین خواهد شد. میزان و نوع خسارت با توجه به اهمیت تاسیسات مشخص می شود. استانداردها به منظور مشخص کردن الزامات طراحی و تست تابلو برق ها تدوین شده اند تا بروز خطا، اختلالات یا بهره برداری در شرایط سخت باعث خرابی و از کار افتادن آنها نشود. انطباق با استانداردهای مونتاژ تابلو برق باید تضمین کننده عملکرد صحیح تابلوها نه تنها در شرایط عادی، بلکه در شرایط سخت نیز باشد.

سه بخش استاندارد IEC 61439-1 و 2 به میزان قابل توجهی در ارتقاء قابلیت اطمینان نقش دارند:

• تعریف واضح واحدهای عملیاتی یا فانکشنال
• مدل های جداسازی بین واحدهای عملیاتی بر اساس نیازهای کاربر
• شرح کامل و واضح تست های خاص و تست های روتین

ساختار استاندارد مونتاژ تابلو برق

مجموعه استاندارد IEC 61439 دارای یک استاندارد پایه با عنوان IEC 61439-1 جهت ارائه ی قوانین کلی است. در IEC 61439 چندین استاندارد مرتبط دیگر وجود دارد که تعیین می کند هر یک از قوانین اصلی برای چه نوعی از مونتاژها باید یا نباید به کار گرفته شود. بخش های 1 تا 7 استاندارد IEC 61439 عبارتند از:

• IEC/TR 61439-0: راهنمای تعیین روش ساخت یا مونتاژ تابلو برق
• IEC 61439-1: قوانین اصلی
• IEC 61439-2: مونتاژ سوئیچگیر و کنترل گیرهای قدرت
• IEC 61439-3: تابلوهای توزیع جهت بهره برداری افراد عادی
• IEC 61439-4: الزامات خاص جهت مونتاژ تابلوهای قابل نصب در سایت های ساختمان
• IEC 61439-5: مونتاژ تابلو جهت توزیع نیروی برق در شبکه های عمومی
• IEC 61439-6: سیستم های باسبار و ترانکینگ (باسداکت)
• IEC/TS 61439-7: مونتاژ تابلو برای کاربردهای خاص مانند تفرجگاه، کمپینگ، بازار، ایستگاه های شارژ وسایل نقلیه الکتریکی

پیشرفت های مهم استاندارد IEC 61439

اولین ویرایش استاندارد IEC 61439-1 و 2 در سال 2009 و با تجدید نظر در سال 2011 منتشر شده است. این استاندارد در مقایسه با ویرایش های قبلی دارای چند پیشرفت یا بهبود اصلی جهت ارتقاء مزایای مربوط به کاربر نهایی داشته است. الزامات مختلفی در استاندارد گنجانده شده تا انتظارات کاربر نهایی را برآورده کند. برخی از مقررات مبتنی بر نیازهای کاربر نهایی عبارتنداز:

• قابلیت بهره برداری از تاسیسات الکتریکی
• قابلیت تحمل تنش های ولتاژی
• قابلیت عبور جریان
• قابلیت ایستادگی در برابر اتصال کوتاه
• سازگاری الکترومغناطیسی
• حفاظت در برابر شوک الکتریکی
• قابلیت نگهداری و تعمیرات
• حفاظت در برابر خطرات آتش سوزی
• حفاظت در برابر شرایط محیطی

تعریف واضح مسئولیت ها

در تصویر زیر نقش هر یک از گروه ها به صورت واضح تعریف و مسئولیت آن ها خلاصه سازی شده است. مونتاژ تابلو برق یا سوئیچبرد شامل نصب تجهیزات سوئیچ، کنترل، اندازه گیری، حفاظت، رگولاتور یا تنظیم کننده ها و غیره به همراه تمام اتصالات داخلی الکتریکی، مکانیکی و بخش ساختاری آن ها در محفظه می شود. در مونتاژ تابلو از اجزای الکتریکی و مکانیکی مانند بدنه یا استراکچر، باسبار، واحدهای عملیاتی و غیره استفاده خواهد شد.

تصویر 1: مسئولان اصلی و مسئولیت های آن ها طبق استاندارد IEC 61439-1&2

سازنده اصلی، شرکتی است که طراحی اولیه و تائید تابلوهای مونتاژ شده را طبق استاندارد مربوطه انجام می دهد. این شرکت مسئول کنترل و تائید نهایی طرح ها طبق لیست موجود در استاندارد IEC 61439-2 است. انجام بسیاری از تست های الکتریکی پس از ساخت تابلو ها نیز از وظایف این شرکت می باشد. پروسه ی تائید ممکن است توسط یک نهاد صدور گواهینامه، نظارت شود. این نهاد گواهینامه ها را به سازنده اصلی اعطا می کند. گواهینامه ها را می توان طبق درخواست برای کارفرما یا کاربر نهایی ارسال کرد.

شرکت مونتاژ کننده ی تابلو برق اصطلاحا Panel Builder نام دارد. این شرکت مسئولیت مونتاژ کامل تابلوها را برعهده خواهد داشت. مونتاژ تابلوها باید بر اساس دستورالعمل های سازنده ی اصلی انجام شود. اگر شرکت مونتاژ کننده از الزامات درج شده در دستورالعمل تخطی کرده و یا بخشی را ویرایش کند، باید تائید طراحی جدید را از شرکت اصلی انجام دهد. به عبارت دیگر تمام ویرایش ها و تغییرات باید به اطلاع شرکت اصلی رسیده و تائید انجام یا عدم انجام آن ها دریافت شود.

پس از اتمام پروسه ی مونتاژ باید تست های روتین توسط شرکت مونتاژ کننده انجام شود. نتیجه ی پروژه یک یا چند تابلو برق کامل و تست شده است. وظیفه ی کنترل طراحی بر عهده ی شرکت اصلی و انجام تست های روتین بر عهده ی شرکت مونتاژ کننده می باشد. این روش نسبت به ویرایش قبلی استاندارد IEC 60439 دید بهتری به کاربر نهایی ارائه می کند. در ویرایش های قبلی روش تایپ تست جزئی و کلی پیشنهاد شده بود. در استاندارد IEC 61439 مطالب مهمی جهت تائید طراحی، تائید طراحی جدید یا به روز رسانی شده و تست های روتین وجود دارد. به عنوان مثال:

• الزامات طراحی جدید یا به روز کردن آن
• روش های شفاف تائید طراحی قبل از ساخت و روش های قابل قبول برای این تائیدها که باید یا نباید انجام شوند.
• فهرستی از تست های روتین و تست های سختگیرانه تر برای صدور مجوزها

پاراگراف های بعدی جزئیات بیشتری در خصوص این تحولات ارائه می کند.

الزامات طراحی

جهت انطباق سیستم مونتاژ یا سوئیچبرد با استاندارد مونتاژ تابلو برق، الزامات متفاوتی باید رعایت شود. الزامات به صورت کلی به دو بخش الزامات ساخت و الزامات عملکرد تقسیم می شود. جهت بررسی لیست دقیق الزامات به جدول بعدی توجه کنید. طراحی سیستم مونتاژ باید بر اساس الزامات با مسئولیت سازنده اصلی انجام شود.

تائید طراحی

تائید طراحی با مسئولیت شرکت سازنده اصلی و به منظور انطباق طرح یا سیستم مونتاژ تابلو برق با الزمات ذکر شده در استاندارد انجام می شود. تائید طراحی می تواند در گام های زیر صورت بگیرد:

• تست: آزمایش ها باید در سخت ترین شرایط و بدترین حالت انجام شود.
• محاسبات: محاسبات باید با حاشیه ی ایمنی مناسب انجام شود.
• مقایسه با طرح مرجع آزمایش شده

لیست موارد تائید طراحی به همراه گزینه های ممکن از جدول D1 از پیوست D استاندارد IEC61439-1

[a]: تائید محدوده ی افزایش دما توسط ارزیابی به عنوان مثال با محاسبه، در استاندارد IEC 61439(2011) شرح داده شده است:

• برای سوئیچبرد یا تابلو با جریان کمتر-مساوی 630 آمپر و یک محفظه: محاسبه بر اساس مقایسه بین تمام تلفات تجهیزات نصب شده داخل تابلو و قابلیت اتلاف تابلو (این پارامتر با تست توسط مقاومت های گرمایشی اندازه گیری می شود) و کاهش اجباری 20 درصدی جریان مدارها، مجاز است.
• برای سوئیچبرد با جریان کمتر-مساوی 1600 آمپر و یک یا چند محفظه و حداکثر 3 جدا کننده افقی در هر بخش: محاسبه بر اساس استاندارد IEC/TR 60890 با کاهش اجباری 20 درصدی جریان نامی مدارها، مجاز است.
• برای جریان های بالاتر از 1600 آمپر محاسبه مجاز نبوده و باید تست ها انجام شوند.

[b]: تائید پایداری اتصال کوتاه در مقایسه با طرح اصلی در استاندارد IEC61439 شرح داده شده است. در عمل و در خصوص بیشتر موارد، انجام این تست ها (تایپ تست) الزامی است. در هر صورت مقایسه با طرح مرجع فقط برای تجهیزات حفاظت اتصال کوتاه از یک شرکت سازنده امکان پذیر می باشد. تست ها مشروط بر این هستند که سایر موارد چک لیست مقایسه نیز تائید شود. این چک لیست باید به صورت دقیق تهیه شده باشد. (جدول 13 تائید اتصال کوتاه با مقایسه بین طرح مرجع: چک لیست IEC61439-1)

بررسی های روتین

تست های روتین جهت شناسایی عیب در مواد، قطعات تشکیل دهنده و روش مونتاژ تجهیزات طراحی شده است. با تست های معمول می توان از عملکرد صحیح تجهیز یا مجموعه های مونتاژ شده اطمینان حاصل کرد. مسئولیت اصلی تست های روتین با شرکت مونتاژ کننده یا تابلو ساز است. تست های روتین باید در هر شرکت مونتاژ کننده یا سیستم مونتاژ انجام شود. بررسی ها طبق چک لیست زیر انجام خواهد شد:

فهرست تست های روتین که باید انجام شود

یک رویکرد دقیق

سری استاندارد IEC 61439 معرف یک رویکرد دقیق بوده که هدف آن دستیابی به سطح مناسب کیفیت و عملکرد مورد انتظار برای کاربر نهایی تابلو برق است. در این استاندارد مونتاژ تابلو برق، الزامات طراحی و پروسه ی تست به صورت منحصر به فردی توضیح داده می شود. اطلاعات فوق باعث جدا شدن تاییدیه طراحی از تست های روتین خواهد شد. مزیت دیگر این استاندارد، شفاف سازی مسئولیت ها بین شرکت اصلی و شرکت مونتاژ کننده است. شرکت اصلی مسئول طراحی و شرکت مونتاژ کننده مسئول ساخت و تحویل تابلو برق به کاربر نهایی است.

واحدهای عملیاتی

استاندارد IEC واحدهای عملیاتی را اینگونه تعریف می کند:

• بخشی از یک مجموعه شامل تمام موارد الکتریکی و مکانیکی که برای انجام یک عملکرد طراحی شده اند.
• یک تابلوی توزیع یا سوئیچبرد که شامل یک واحد عملیاتی ورودی یا Incoming و یک یا چند واحد عملیاتی برای مدارهای خروجی یا Outgoing بوده که بر اساس نیازهای تاسیسات طراحی شده اند.

علاوه بر این، با توجه به تکنولوژی سوئیچبرد ممکن است در آن از واحدهای عملیاتی ثابت، قابل جدا شدن یا کشویی استفاده شود. این موارد در بخش 4.2 از فصل D و تصویر 30 از همین فصل آورده شده است. فصل های A تا D در کتاب تاسیسات فشار متوسط بررسی شده اند.

شکل ظاهری تابلو برق

جدا سازی واحدهای عملیاتی تابلو بر اساس نوع بهره برداری تعیین شده و به شکل های مختلفی قابل اجرا است. ترکیب یا فرم تابلو با اعداد 1 تا 4 و حروف a یا b مشخص می شود. بالا رفتن هر مرحله از 1 تا 4 به معنی کامل تر شدن خصوصیات تابلو است. به عبارت دیگر عدد بالاتر، دارای ویژگی های عدد یا اعداد پائین تر می باشد. استاندارد اعداد را به این شکل از یکدیگر متمایز می کند:

• فرم 1: بدون جدا سازی
• فرم 2: جدا سازی باسبار از واحدهای عملیاتی
• فرم 3: جدا سازی باسبار از واحدهای عملیاتی و جدا سازی واحدهای عملیاتی از یکدیگر به غیر از ترمینال های خروجی خودشان.
• فرم 4: مانند فرم 3 به همراه جدا سازی ترمینال های خروجی تمام فانکشن های عملیاتی نسبت به یکدیگر

انتخاب نوع پیکربندی تابلو با توافق سازنده و کارفرما انجام می شود. فرم های 1، 2b، 3b، 4a و 4b توسط تابلوهای اشنایدر سری Prima قابل ارائه هستند. در تصویر فرم های 1 تا 4 در شکل های a و b را مشاهده می کنید. در کل بر اساس این دسته بندی، هفت فرم مختلف برای یک سوئیچبرد یا تابلوی توزیع قابل انتخاب است.

تصویر2: نمایش فرم های مختلف تابلوی توزیع عملیاتی فشار ضعیف یا LV functional distribution switchboard

فراتر از استاندارد مونتاژ تابلو برق

با وجود بهبودهای حاصل شده در استاندارد IEC 61439 در مقایسه با IEC 60439 می توان گفت که هنوز محدودیت هایی وجود دارد. به عنوان مثال ترکیب تجهیزات از برندهای مختلف در ساخت تابلو توسط شرکت مونتاژ کننده یا تابلو ساز را در نظر بگیرید. تاییدیه طراحی در این حالت نمی تواند به صورت کامل انجام شود.

علت عدم تائید این است که نمی توان تمام ترکیب های مختلف از تجهیزات با برندهای متفاوت را در مرحله ی طراحی تست کرد. به عبارت دیگر انطباق با استاندارد مونتاژ تابلو برق در تمام پیکربندی های خاص ممکن نیست. با استفاده از تجهیزات مختلف و ترکیب آن ها با یکدیگر، درصد انطباق با استاندارد کاهش پیدا می کند. در این شرایط، کاربر نهایی علاوه بر دریافت گواهی نامه های عمومی به دریافت گواهی تست مربوط به پیکربندی خاص خود نیز تشویق می شود.

از طرفی استاندارد IEC 61439 محدودیت های شدید تری را برای جایگزین کردن یک تجهیز با تجهیزی از سری دیگر تعین کرده است. این محدودیت ها به ویژه جهت تائید افزایش دما یا پایداری در برابر اتصال کوتاه در نظر گرفته شده اند. جایگزین کردن تجهیزات فقط در صورت برابر بودن برند و سری به عنوان مثال از همان شرکت سازنده با مشخصات بهتر یا یکسان مجاز است. این محدودیت مانند پارامترهای \(I^2t\) یا \(I_{pk}\) تضمین می کنند که سطح عملکرد تجهیزات حفظ خواهد شد. جایگزین کردن یک تجهیز از برند دیگر تنها با انجام آزمایش به عنوان مثال تایپ تست های منطبق با استاندارد IEC 61439 امکان پذیر است. آزمایش ها باید تضمین کننده ی ایمنی تابلوی مونتاژ شده باشند.

علاوه بر الزامات ارائه شده در سری استاندارد IEC 61439، یک سیستم کامل و پیشنهاد شده توسط شرکت سازنده مانند اشنایدر الکتریک، حداکثر سطح اطمینان را فراهم خواهد کرد. در این حالت تمام قسمت های تابلو و تجهیزات آن توسط شرکت سازنده اصلی ارائه و تست می گردد. سیستم های فوق نه تنها به صورت ترکیب های کلی بلکه با تمام ترکیب های ممکن و مجاز قابل مونتاژ در شرکت های تابلو سازی آزمایش و تائید می شوند.

سطح بالای کارایی از طریق هماهنگی حفاظتی هنگامی ایجاد می شود که عملکرد تجهیزات ترکیب شده ی حفاظتی و سوئیچینگ به همراه تمام اتصالات داخلی الکتریکی، مکانیکی و ساختاری آن ها تضمین شده باشد. این تجهیزات همواره با هدف فوق طراحی شده و تمام ترکیب های آن ها با تجهیزات مرتبط نیز تست می شود. با توجه به انجام تست ها، ریسک کمتری در مقایسه با ارزیابی بر اساس محاسبات یا اطلاعات ثبت شده در کاتالوگ باقی می ماند. هماهنگی حفاظتی در فصل H توضیح داده شده است. تنها یک سیستم کامل می تواند آرامش کاربر نهایی را صرف نظر از اختلالات احتمالی در سیستم الکتریکی فراهم کند.