Aparatura modułowa Siemens - dlaczego warto ją wybrać?

Artykuł sponsorowany przez Siemens

 

Aparatura modułowa Siemens – dlaczego wybrałem tę firmę?

Z zawodu jestem elektrykiem, od wielu lat zajmuję się montażem kompleksowych instalacji elektrycznych i teletechnicznych. Bardzo często spotykam się z koniecznością wymiany lub modernizacji istniejących instalacji elektrycznych, a w szczególności rozdzielnic i zabezpieczeń. 

Na przestrzeni lat miałem styczność z różnorodną aparaturą modułową zabezpieczającą różnych producentów. Niedawno otrzymałem zlecenie pomiarów instalacji elektrycznej w domu jednorodzinnym. Na miejscu okazało się, że instalacja niedawno została rozbudowana o nowe obwody oraz wyposażona w elementy inteligentnego domu. Niestety, nikt nie pomyślał o dostosowaniu rozdzielnicy. Wszystkie obwody podłączono pod sześć wyłączników nadprądowych i jeden wyłącznik różnicowoprądowy. Przedstawiłem właścicielowi argumenty, które przekonały go do wymiany rozdzielnicy:

• dostosowanie rozdzielnicy do aktualnie obowiązujących przepisów, 
• dostosowanie zabezpieczeń do instalacji, która zawiera rozwiązania inteligentnego domu, przez zastosowanie osobnych wyłączników różnicowonadprądowych dla każdego obwodu zawierającego sterowniki. W tej chwili uszkodzenie któregokolwiek elementu powoduje zadziałanie różnicówki i wyłączenie całego systemu, łącznie z routerem,
• podniesienie poziomu bezpieczeństwa porażeniowego i pożarowego oraz komfortu użytkowania i niezawodności.

Wiązało się to z wymianą starych wyeksploatowanych zabezpieczeń na nowoczesne, spełniające powyższe założenia. Stare wyłączniki nadprądowe grzały się, a różnicówka nie reagowała na przycisk testu.

Na prośbę właściciela wybór padł na aparaturę modułową Siemensa (do tej pory nie pracowałem na Siemensie). Z oferty producenta wybrałem modułówkę serii Siemens SENTRON. Znalazłem tu wszystkie potrzebne zabezpieczenia do modernizacji rozdzielnicy, a przy okazji dostrzegłem wiele zalet oraz ciekawych i nowatorskich rozwiązań, z którymi nie spotkałem się w aparaturze modułowej innych producentów, więc postanowiłem się tym podzielić.

Siemens SENTRON – to szeroka gama różnych aparatów, ale ja skupiłem się na modułówce.

Wyłączniki nadprądowe Siemens, czyli „eski”

Tu mamy podział na wyłączniki przemysłowe i mieszkaniowe. Poza tym, że wyłączniki przemysłowe są przystosowane do zabezpieczania urządzeń przemysłowych, takich jak silniki czy duże lampy, i muszą podołać silnym udarom prądowym, to różnicą między tymi dwiema kategoriami jest też to, że wyłączniki mieszkaniowe obsługują osoby nieposiadające kwalifikacji (nie są elektrykami) i w przypadku zadziałania takiego wyłącznika będą próbowały kilkukrotnie go załączyć, nie zastanawiając się nad przyczyną „wybijania” wyłącznika. 

W skrajnych przypadkach taki wyłącznik nadprądowy po kilkukrotnym załączeniu na zwarciu może wybuchnąć, doprowadzając do pożaru i obrażeń ciała u osoby, która ją obsługiwała. Wyłącznik „Eska” do zastosowań domowych i podobnych musi mieć wyższą odporność na działania, które mogą wykonać osoby nieznające się na elektryce, dzięki czemu zapewnia niewykwalifikowanej obsłudze większy poziom bezpieczeństwa. W obiektach przemysłowych obsługą instalacji i urządzeń elektrycznych zajmują się (przynajmniej powinni) wykwalifikowani elektrycy i po nieudanej próbie załączenia poszukają i usuną przyczynę wyłączania „eski”. Oczywiście różnice pomiędzy aparatami przeznaczonymi do stosowania w budownictwie mieszkaniowym a tymi, które są stosowane w przemyśle, są bardziej złożone i jest to temat na oddzielny artykuł. W związku z tym osoby zainteresowane szczegółami odsyłam do lektury norm: EN 60898-1 vs EN 60947-2. 

Seria wyłączników nadprądowych 5SL przeznaczona do podstawowych zastosowań w budynkach: 

• 5SL6 – wyłączniki na prąd nominalny od 0,3 do 63 A o zdolności łączeniowej 6 kA i charakterystyce B, C.
• 5SL4 – wyłączniki na prąd nominalny od 0,3 do 63 A o zdolności łączeniowej 10 kA i charakterystyce B, C, D.

Seria wyłącznik nadrpądowych 5SY może być używana do zaawansowanych zastosowań w budynkach mieszkaniowych oraz w przemyśle (jest uniwersalna). Ta seria wyłączników nadprądowych Siemensa obejmuje:

• 5SY6 – wyłączniki o prądzie nominalnym od 0,3 do 63 A, zdolność łączeniowa 6 kA, charakterystyka B, C. 
• 5SY4 – wyłączniki o prądzie nominalnym od 0,3 do 80 A, zdolność łączeniowa 10 kA, charakterystyka A, B, C, D.
• 5SY7 – wyłączniki o prądzie nominalnym od 0,3 do 63 A, zdolność łączeniowa 15 kA, charakterystyka B, C, D.
• 5SY8 – wyłączniki o prądzie nominalnym od 0,3 do 63 A, zdolność łączeniowa 25 kA charakterystyka C, D.

Serie wyłączników nadprądowych 5SY4, 5SY5 (AC/DC) oraz 5SY7 posiadają certyfikaty pozwalające stosować te zabezpieczenia w przemyśle morskim oraz kolejowym (np. norma przeciwpożarowa EN 45545-2, odporność na wibracje EN 61373).

Charakterystyka wyłączania wyłączników nadprądowych A, B, C, D - gdzie jaką stosować? 

Może tak na szybko przypomnę. W wyłącznikach nadprądowych:

• charakterystyka wyzwalania A – krotność prądu 2-3 x In. Wyłączniki nadprądowe o tej charakterystyce służą do ochrony obwodów z wrażliwymi odbiornikami elektronicznymi.
• charakterystyka wyzwalania B – krotność prądu 3-5 x In. Jest to charakterystyka przeznaczona do zabezpieczania obwodów gniazd wtykowych i oświetleniowych. Te wyłączniki stosujemy najczęściej w mieszkaniach, domkach jednorodzinnych, ale także lokalach komercyjnych. 
• charakterystyka wyzwalania C – krotność 5-10 x In. Do zabezpieczania obwodów z urządzeniami o zwiększonym prądzie rozruchowym, przede wszystkim są to silniki (najczęściej 3-fazowe), ale mogą to być też większe lampy wyładowcze. Oczywiście nasze elektronarzędzia też posiadają silniki, ale ich prąd rozruchowy jest stosunkowo mały i wystarczy tu charakterystyka B, podobnie jest ze sprzętem AGD.
• charakterystyka wyzwalania D – krotność prądu 10-20 x In. Stosowana głównie w zakładach przemysłowych do obwodów z urządzeniami o dużych udarach prądowych (np. transformatory, wielkie silniki, turbiny).

Przykład dla wyłącznika nadprądowego „eski” o znamionowym prądzie 10 A, która podczas zwarcia wyzwala błyskawicznie (w ściśle określonym czasie), natomiast podczas przeciążenia wyzwoli również w ściśle określonym czasie, ale przy prądach rzędu:

• A – 20 do 30 A
• B – 30 do 50 A
• C – 50 do 100 A
• D – 100 do 200 A 

To tyle w skrócie, jeśli chodzi o wyłączniki nadprądowe, przejdźmy teraz do wyłączników różnicowoprądowych.

Wyłączniki różnicowoprądowe Siemens (RCCB)

Również wśród różnicówek Siemens SENTRON ma duży wybór aparatów do różnych zastosowań. 

Typy wyłączników różnicowoprądowych

Ważnym parametrem wyłączników różnicowoprądowych jest zastosowany typ wyzwalacza różnicowego. Rozróżniamy dwa typy wyzwalaczy: elektroniczny (ELE) i elektromechaniczny (ELM).

Nie wdając się w szczegóły, wyzwalacz elektroniczny jest zależny od poziomu napięcia zasilającego. W przypadku spadku napięcia poniżej wartości nominalnej wyłącznik nie zadziała. Również w przypadku przerwania przewodu neutralnego (N) wyłącznik staje się nieaktywny i mimo że jest w obwodzie, może dojść do porażenia prądem elektrycznym.

W przypadku wyzwalacza elektromechanicznego wyłącznik zadziała niezależnie od poziomu napięcia zasilającego, a także w przypadku uszkodzenia przewodu neutralnego. Ten typ wyzwalacza różnicowoprądowego zapewnia więc większy poziom bezpieczeństwa.

Przepisy dopuszczają stosowanie wyłączników różnicowoprądowych z wyzwalaczem elektronicznym, ale zalecane są elektromechaniczne.

Typy wyzwalania urządzenia różnicowoprądowego

Drugim podstawowym parametrem jest typ wyzwalania. Podstawowe typy wyzwalania to Typ AC i Typ A. Typ wyzwalania AC chroni przed upływem prądu przemiennego sinusoidalnego. Obecnie, kiedy każdy posiada w domu sporo sprzętu elektronicznego zasilanego zasilaczami impulsowymi (ładowarki, zasilacze LED, zasilacze laptopów i sprzętu RTV…), zalecanym typem wyłącznika różnicowoprądowego jest typ A, który chroni zarówno przed upływem prądu przemiennego, jak i prądu wyprostowanego jednopołówkowo. 

Niestety, ze względu na cenę wciąż najpowszechniej stosowany jest wyłącznik różnicowoprądowy typu AC, który w tym przypadku nie zadziała i mimo że będzie sprawny, dojdzie do porażenia prądem. Warto wspomnieć, że w domowych urządzeniach, takich jak np. pralki automatyczne, zmywarki, klimatyzatory, rekuperatory, stosuje się falowniki (przemienniki częstotliwości), do zabezpieczenia których należy stosować wyłączniki różnicowoprądowe typu F. 

W ofercie Siemensa wyłączniki różnicowoprądowe typu A (5SV3) są niewiele droższe od wyłączników różnicowoprądowych typu AC (5SV4), tym bardziej warto je stosować.

Nie będę się tu rozpisywał na temat różnorodności oferowanych wyłączników różnicowoprądowych i innych oferowanych przez Siemensa aparatów, wystarczy zajrzeć na: https://www.tim.pl/aparatura-elektryczna/aparatura-modulowa/?filters[manufacturer.keyword]=siemens, gdzie ilość i dostępność sprzętu jest naprawdę zaskakująca. Wspomnę tylko, że znajdziemy tam wyłączniki 2-polowe (1-fazowe), 4-polowe (3-fazowe) typu A, AC, F, B, B+, a także bloki różnicowoprądowe.

Wyłączniki różnicowoprądowe Siemens wykonane są w dwóch wariantach. N z lewej lub N z prawej strony, co w wielu przypadkach bardzo ułatwia łączenie zabezpieczeń w rozdzielnicy.

Wyłączniki kombinowane Siemens (RCBO)

W mojej rozdzielnicy będą również wyłączniki różnicowoprądowe zintegrowane z wyłącznikiem nadprądowym, czyli wyłączniki kombinowane (5SU1). Tu również znajdziemy rozwiązanie do każdej aplikacji. Mamy tu wyłączniki typu:

• AC, 1+N, o prądzie różnicowym 30, 100 i 300 mA, z członem nadprądowym od 6 do 40 A i charakterystyce B i C
• A, 1+N, o prądzie różnicowym 10, 30, 300 mA, prąd nominalny od 6 do 40 A, charakterystyka B i C
• F, 1+N, 30 mA, prąd nominalny od 6 do 40 A, charakterystyka B i C
• AC i A, 2-biegunowe, 30 i 300 mA, prąd nominalny od 6 do 125 A, charakterystyka B i C
• AC, 4-biegunowe, 30 i 300 mA, prąd nominalny 125 A, charakterystyka B i C
• A, 4-biegunowe, 30, 300 i 1000 mA, prąd nominalny 125 A, charakterystyka B i C

Ponieważ w rozdzielnicy zrobiło się ciasno i nie mam miejsca na dołożenie jeszcze dwóch wyłączników różnicowonadprądowych o standardowej szerokości, idealnym dla mnie rozwiązaniem będzie zastosowanie RCBO, 1+N z wyzwalaczem elektromagnetycznym o szerokości 1 modułu, które znalazłem w ofercie wyłączników kombinowanych Siemensa.

Aparatura modułowa Siemens o zmniejszonej szerokości

Siemens posiada w swojej ofercie aparaturę modułową o zmniejszonej szerokości, np. wyłączniki kombinowane, czyli różnicowonadprądowe 2-polowe (1+N), które standardowo mają szerokość dwóch modułów, w wersji wąskiej mają szerokość jednego modułu (18 mm). Są to wyłączniki Siemens z serii 5SV1 na prąd różnicowy 30 mA i 300 mA z członem nadprądowym od 2 do 16 A.

Rozwiązanie takie pozwala na oszczędność miejsca w rozdzielnicy oraz daje możliwość montażu dodatkowych zabezpieczeń w istniejących rozdzielnicach, w których mamy ograniczoną ilość wolnego miejsca.

W dobie rozwoju instalacji inteligentnych, gdzie konieczne jest stosowanie wyłączników różnicowoprądowych oddzielnie dla każdego obwodu, użycie wyłączników o szerokości jednego modułu radykalnie zmniejsza zapotrzebowanie na miejsce w rozdzielnicy.

Oprócz wąskich RCBO znalazłem również wąskie ograniczniki przepięć T2 (5SD7), 3-biegunowy o szerokości 24 mm i 4-biegunowy o szerokości 48 mm.

Przeciwpożarowe detektory iskrzenia AFDD Siemens

Modułową aparaturę zabezpieczającą Simensa uzupełniają przeciwpożarowe detektory iskrzenia. Są to zabezpieczenia, które w znaczący sposób podnoszą bezpieczeństwo użytkowania instalacji elektrycznych. W dużym uproszczeniu: wykrywają one iskrzenie w danym obwodzie.

Świetnym rozwiązaniem według mnie jest zintegrowanie detektora iskrzenia z wyłącznikiem nadprądowym (5SV6 AFDD), który ma szerokość jednego modułu. Dzięki temu możemy zastosować takie detektory, nie tracąc cennego miejsca w rozdzielnicy.

Akcesoria Siemens SENTRON zwiększające funkcjonalność

Dla mnie niewątpliwą zaletą jest to, że akcesoria SENTRON są wspólne do wszystkich aparatów. Czyli te same styki pomocnicze pasują zarówno do wyłącznika nadprądowego, różnicowoprądowego, jak i wyłącznika kombinowanego. Ułatwia to dobór akcesoriów i przyspiesza pracę, ponieważ nie muszę przeszukiwać katalogów, żeby sprawdzić, jaki wyzwalacz mam kupić do konkretnego aparatu.

W ofercie Siemens znalazłem:

• styki pomocnicze (AS)
• styki alarmowe (FC)
• styk pomocniczy i alarmowy w jednym module (AS+FC)
• wyzwalacz wzrostowy (ST)
• wyzwalacz zanikowy (UR)
• napęd zdalny 5ST3 (RC)

Szyny łączeniowe Siemens (łatwość montażu)

Do łączenia aparatów służą szyny łączeniowe sztyftowe. Wybór szyn jest bardzo duży, zarówno tych „gotowych” o stałej długości w pełnej izolacji (2, 4, 6, 9, 11, 12 modułów), jak i tych przeznaczonych do cięcia (12, 54 modułów), co daje możliwość doboru szyn łączeniowych do praktycznie każdej aplikacji. Do tych do cięcia występują dedykowane końcówki / zaślepki. Dodatkowo możemy je łączyć równolegle (plecami do siebie), zwiększając tym samym przekrój (2 x 10 mm², 2 x 16 mm²). Do dyspozycji są również szyny 3-fazowe, przeznaczone do łączenia wyłączników nadprądowych z wyłącznikiem różnicowoprądowym z „N” po prawej stronie.

Osobiście wolę stosować szyny łączeniowe sztyftowe, bo ułatwia mi to łączenie („sznurowanie”) rozdzielni, gdyż szyny nie zasłaniają podłączanych przewodów.

Moduły komunikacyjne Siemens– zintegrowane funkcje pomiarowe i komunikacja w urządzeniach zabezpieczających

Nowością w ofercie aparatów modułowych Siemensa, która mnie zainteresowała, są aparaty modułowe z funkcją komunikacyjną i pomiarową. Na przykład zwykła „eska” wyposażona w takie funkcje pozwala nam na zdalny odczyt podstawowych parametrów, takich jak napięcie, prąd, częstotliwość, moc obciążenia, zużycie energii, temperatura. 

Do dyspozycji mamy szereg ustawień konfiguracyjnych, możemy np. otrzymywać powiadomienia o zadziałaniu wyłącznika nadprądowego, mało tego – otrzymamy informację, czy „eska” została wyłączona ręcznie przez użytkownika, czy wyłączenie nastąpiło w wyniku przeciążenia. 

„Sercem” komunikacji jest moduł komunikacyjny Siemens (o szerokości jednego modułu) 7KN Powercenter 1000. 

Komunikację z nim (POC1000) można nawiązać poprzez Bluetooth lub po podłączeniu do routera, za pomocą sieci lokalnej. Do dyspozycji jest protokół Modbus TCP, dzięki czemu możemy łatwo zintegrować się z innymi systemami. Nadajniki danych Siemens 7KN Powercenter 1000 zbierają dane z komunikacji bezprzewodowej z wyłącznikami nadprądowymi 5SL6 COM, 5SV6 COM, 

stykami pomocniczymi 5ST3 COM i stykami sygnalizacji awarii. 

Jeden nadajnik Siemens może obsłużyć do 24 urządzeń, a dane odczytane z tych urządzeń przechowuje przez 30 dni. Aby dłużej przechowywać dane, należy całość rozbudować, np. o sterownik LOGO, który dane przechowa w chmurze.

Do odczytu danych otrzymujemy na urządzenia mobilne dość intuicyjną w obsłudze aplikację.

System możemy też rozbudować o tak zwany system Siemens SENTRON powermanager Energy (trzeba dokupić 7KN Powercenter 3000). Możemy wtedy analizować i wizualizować dane bezpośrednio w serwisie internetowym (wbudowany WebSerwer) lub przesyłać do chmury.

Nie wiem, jak wielu użytkowników „domowych” będzie zainteresowanych takim rozwiązaniem. Ale jestem pewny, że jest to doskonałe rozwiązanie dla przemysłu, serwerowni i innych obwodów, których praca jest ważna, a przerwy w zasilaniu mogą być kosztowne. 

System Siemens daje nam możliwości monitorowania poszczególnych obwodów oraz bardzo szybkiego wykrywania i lokalizacji awarii. Oprócz tego na podstawie analizy czasu pracy poszczególnych obwodów można zaplanować prace konserwacyjne w taki sposób, aby ograniczyć do minimum przestoje, a nawet je wyeliminować. 

Można ustawiać powiadomienia, np. że wartość prądu zbliża się do wartości, w której obsługa powinna zainteresować się danym obwodem, lub że obciążenie w danym obwodzie spada, co w różnych sytuacjach również może być zagrożeniem. 

Podsumowanie aparatury modułowej Siemensa:

• Budowa aparatów modułowych najtańszej serii „mieszkaniowej” pozwala na łatwy montaż / demontaż, bez konieczności demontażu listwy łączeniowej.
• Większość aparatów modułowych posiada „spust” blokady umieszczony z przodu, co umożliwia zdjęcie aparatu z szyny montażowej TH bez użycia dodatkowych narzędzi.
• Akcesoria dodatkowe (styki pomocnicze, wyzwalacze…) wspólne dla wszystkich aparatów.
• Minimalizacja, czego przykładem są wyłączniki kombinowane RCBO 1+N o szerokości 1 modułu, wyłączniki nadprądowe MCB z detektorem iskrzenia AFDD w jednym module, wąskie ograniczniki przepięć T2.
• Nowatorskie rozwiązania, na przykład funkcje pomiarowe i komunikacyjne wyłączników nadprądowych, co w przyszłości może stać się standardem.
• Wysoka jakość wykonania.
• Korzystny stosunek ceny do jakości.