Выбираем щит по погоде

Правильный выбор климатического исполнения и степени пылевлагозащиты металлического корпуса влияет на безаварийную работу установленного в нём электротехнического оборудования и гарантирует защиту окружающих от поражения электрическим током. Чтобы сохранять функциональность на протяжении всего срока службы, шкаф должен обладать необходимыми конструктивными особенностями и соответствовать условиям эксплуатации.

Проверка холодом и влажностью: УХЛ3 IP31

Большую часть распределительных щитов монтируют внутри зданий, поэтому одни из самых востребованных оболочек сочетают климатическое исполнение УХЛ3¹ и степень пылевлагозащиты IP31.

Макроклиматический район с умеренным и холодным климатом (УХЛ) согласно ГОСТ 15150-69² охватывает значительную часть страны и характеризуется широким температурным диапазоном, от -60 до +40 °С. Исключение составляют побережья Охотского и Баренцева морей (не включая Камчатский полуостров) и антарктические территории.

«Изделия данного типа можно эксплуатировать в закрытых помещениях (без отопления) с естественной вентиляцией в большинстве городов России: от Мурманска до Краснодара, от Калининграда до Владивостока. Но необходимо учитывать, что колебания температур и влажности должны быть существенно меньше, чем на открытом воздухе. В противном случае потребуется уличное исполнение, в маркировке обозначаемое цифрой один, например У1», — отмечает Александр Титов, руководитель завода «Энергоцентр» (г. Петрозаводск).

Степень защиты IP31, обеспечиваемая оболочкой, означает, что внутрь не могут проникнуть частицы диаметром больше 2,5 мм, а также вертикально падающие капли воды. Для подтверждения заявленного качества пылевлагозащиты согласно ГОСТ 14254-96³ проводятся сертификационные испытания с использованием стального стержня диаметром 2,5 мм и ёмкости, создающей равномерное падение капель сверху на корпус щита. Чтобы в указанных условиях тестирования вода не проникала внутрь, отверстия для ввода кабеля чаще всего выполняются снизу.

Испытания оболочек на соответствие климатическому исполнению производится по стандарту ГОСТ 16962.1-89⁴. Шкафы с маркировкой УХЛ3, эксплуатация которых предусмотрена в закрытых помещениях, должны отвечать требованиям к воздействию влажности, холода, жары и перепадов температуры. На практике это означает, что оболочка сохранит свои характеристики после влияния и верхнего (+40 °С), и нижнего (-60 °С) значения температуры. Рекомендуемая относительная влажность составляет 75 % при +15 °С, допускается 100 % при +25 °С.

Необходим также контроль качества лакокрасочного покрытия (ЛКП), ведь при работе в таком широком спектре температур и при высокой влажности оно оказывается самым уязвимым. Оценка адгезии проводится согласно ГОСТ 15140-78⁵, результаты зависят от выбранного способа окраски. Надёжность сцепления металла и слоя ЛКП различается: при ручном нанесении из пульверизатора невозможно добиться таких же высоких показателей, какие достигаются при роботизированном поэтапном напылении специальных полимерных составов.

Так, испытания, регулярно проводимые технологами на ясногорском заводе Группы компаний IEK, одного из крупнейших производителей и поставщиков электротехники и светотехники, показывают, что долговечность покрытия достигается при помощи нанесения порошковой краски электростатическим способом. 

«Оболочка помещается в автоматизированную покрасочную камеру (на нашем производстве, например, от швейцарского концерна ITW Gema), оборудование которой обеспечивает слой полимера заданной толщины без наплывов, потёков и непрокрашенных участков, — поясняет Денис Рябов, руководитель управления по развитию производства ГК IEK. — Технология подразумевает многоступенчатую подготовку оболочки к напылению эпоксидно-полиэфирной порошковой краски, регулярный контроль адгезии на образцах. Целый комплекс мер позволяет продлить срок службы готового изделия до 15–25 лет без необходимости повторного нанесения ЛКП».

Щит, открытый всем ветрам: У1 IP54

Наиболее распространённое сочетание климатического исполнения и пылевлагозащиты металлокорпусов для установки на открытом воздухе — щиты с маркировкой У1 IP54. Эксплуатация данного типа оболочек допускается без навеса или какой-либо дополнительной защиты от воздействия окружающей среды в диапазоне температур от −45 до +40 °С.

При проверке на влагопроницаемость (IPХ4) используется разбрызгиватель или качающаяся труба, способная отклоняться на 360°, а проникновение пыли (IP5X) определяется в камере с тальком с размером частиц до 75 мкм, находящихся во взвешенном состоянии. «При сплошном обрызгивании вода, падающая на оболочку с любого направления, не воздействует на установленные внутри аппараты. В свою очередь, пыль может попадать внутрь корпуса, но не оказывает влияния на работоспособность оборудования: не создаёт токопроводящие следы, мостики для пробоя», — комментирует Александр Титов («Энергоцентр»).

Климатические тесты, которым подвергается щит, кроме воздействия крайних температур и высокой (до 98 %) влажности, дополняются испытанием на влияние инея с оттаиванием.

«На практике степень защиты IP54 и долговечная работа под дождём и в снегопад достигается при помощи ряда конструктивных и технологических особенностей, — рассказывает начальник цеха компании „Электрофф-Инжиниринг“ Александр Железнов. — К ним относятся козырёк на фасаде и жёлоб на внутренней части корпуса, предотвращающие попадание грязи и воды на аппараты в момент открытия дверцы, пылевлагонепроницаемый замок для запирания щита, качественный уплотнитель».

Прямое влияние на срок службы оболочки и её влагонепроницаемость оказывает процесс изготовления, начиная с качества сварных соединений. 

«При ручной сварке шов представляет собой набор точек и „стежки“ (зазоры между точками), способные пропускать пыль и влагу. Надлежащую герметичность стыка элементов корпуса обеспечивает сплошная роботизированная сварка, — комментирует Денис Рябов (ГК IEK). — Швы, выполненные роботом, с лёгкостью выдерживают даже испытания на сейсмостойкость при сертификации для использования на АЭС».

В производстве щитов уличного исполнения применяется более устойчивое к перепадам температур и влаге лакокрасочное покрытие: вместо эпоксидно-полиэфирного состава наносится порошковая полиэфирная краска. Как отмечает ведущий инженер-технолог по окраске ГК IEK Татьяна Шейка, для контроля качества необходимо убедиться в отсутствии сколов, отслоения или шелушения порошкового покрытия. 

«С этой целью мы тестируем сопротивление краски отслаиванию (адгезия методом решётчатого надреза порошкового покрытия). Для точного определения сцепления на отрыв мы проводим испытание по высверливанию и вырезанию отдельных фрагментов поверхности щита. Такая процедура включена в тестирование, так как заказчикам, которые пробивают отверстия произвольной формы в корпусе и на дверях, важна устойчивость ЛКП и коррозионная стойкость изделий», — дополняет эксперт.

Мнение: в гонке за качеством выиграют роботы 
«Регулярно анализируя производственные показатели, мы убеждаемся в том, что только современный станочный парк способен обеспечить точное исполнение операций с высокой скоростью и качеством, соответствующим утверждённым техническим требованиям. Это важно как для раскроя, сварки и покраски металла, так и для нанесения полиуретанового уплотнителя, — рассказывает Денис Рябов (ГК IEK). — Поэтому до конца 2019 года мы реализуем программу, предусматривающую последовательную полную автоматизацию производства металлических щитов с самыми популярными габаритами и климатическим исполнением».

Солёная участь щита: M1 IP65

Оболочки в климатическом исполнении М1 с повышенной до IP65 степенью пылевлагозащиты применяются для установки на морских причалах и в портах.

Чтобы проверить устойчивость к коррозии, данные корпуса дополнительно к стандартным испытаниям тестируются в камере соляного тумана. Струи воды для контроля водонепроницаемости (IPХ5) направляются под разными углами из гидронасоса с расходом 12,5 литра в минуту. Оболочки с индексом IP6Х пыленепроницаемы — после пребывания в камере с взвесью талька его частицы не должны обнаружить внутри изделия.

«Заказчики не всегда понимают различия между электрощитовым оборудованием обычного исполнения и адаптированным к монтажу на первой береговой линии. В установленных изделиях можно встретить ряд ошибочных технических решений, например ошиновку из меди без защитного покрытия или отсутствие специальной смазки в разборных контактных соединениях. Под воздействием влаги и содержащихся в морском воздухе солей на поверхности металла образуется слой окисла, из-за которого переходное сопротивление таких контактов значительно возрастает, — делится Михаил Богач, директор по производству компании „Регионэлектро“ (г. Краснодар). — Чтобы минимизировать риск выхода из строя электроустановки, при работе с заказчиком мы настаиваем на использовании в агрессивной среде и подходящего корпуса, например полиэстерного с армированием стекловолокном, и отвечающих сложным условиям эксплуатации комплектующих, в том числе лужёных и никелированных шин и смазок для разборных контактных соединений. Такие были недавно применены нами в электрощитах, предназначенных для установки на АЭС „Куданкулам“ в индийском штате Тамилнад».

На причалах на реках и озёрах агрессивным фактором является не солёная, а пресная вода. Поэтому в таких местах достаточно повысить степень пылевлагозащиты корпуса стандартного климатического исполнения до IP65 при помощи дополнительных аксессуаров. К ним относятся полиамидные сальники с неопреновым уплотнителем и полипропиленовые накладки на замки, позволяющие также опломбировать щит для контроля доступа.

Испытание ливнями и плесенью: Т1 IP54

Тропическое исполнение корпусов Т1 подходит для районов как с сухим, так и с влажным тропическим климатом. Средний ежегодный абсолютный максимум температуры воздуха, который должна выдерживать оболочка, выше +40 °С, одновременно с высокой среднегодовой относительной влажностью. В России подобное сочетание факторов встречается на побережье Чёрного моря.

Для проверки возможности эксплуатации в регионе с тропическим климатом дополнительно к воздействию температур в диапазоне от -10 до +50 °С проводится испытание на влияние плесневых грибов. Оно заключается в заражении оболочки суспензией заранее выращенных спор, выдерживании образца в камере в течение 28 суток и последующей оценке уровня развития грибов. Как и для остальных типов изделий, предназначенных для эксплуатации на открытом воздухе, обязательным является испытание на воздействие осадков. Отличие для тропического климатического исполнения состоит в повышенной интенсивности дождя — 5 мм/мин против 3 мм/мин для У1.

«Чтобы обеспечить бесперебойную работу оборудования под палящим солнцем, в любом случае придётся прибегнуть к установке дополнительных приспособлений для контроля климата, — подчёркивает Александр Железнов („Электрофф-Инжиниринг“). — Например, использовать термостат и вентилятор, сменный фильтр которого позволяет сохранить степень защиты оболочки от влаги и пыли не ниже IP54».

Важно, чтобы климатическое исполнение и степень пылевлагозащиты не только заявлялись на упаковке и в рекламных материалах, но и действительно подтверждались соответствующими лабораторными испытаниями. Только тогда будут гарантированы и высокий уровень качества, и долговечность металлической оболочки при любых, даже самых агрессивных, условиях эксплуатации.

¹ УХЛ — умеренный и холодный климат, цифра три во второй части маркировки означает, что корпус предназначен для установки в помещении.

² ГОСТ 15150-69 «Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды».

³ ГОСТ 14254-96 «Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (код IP)».

⁴ ГОСТ 16962.1-89 «Изделия электротехнические. Методы испытаний на устойчивость к климатическим внешним воздействующим факторам».

⁵ ГОСТ 15140-78 «Материалы лакокрасочные. Методы определения адгезии».