Выбор шинопровода по трансформатору

Обновлено: 26.01.2025

Что такое шинопровод. Типы, изоляция, конструкции

В ГОСТ 28668.1-91 (МЭК 439-2-87) указано, что шинопровод — это комплектное устройство, прошедшее типовые испытания, в виде системы проводников, размещенных внутри лотка, трубы или иной подобной оболочки, которое состоит из разделенных промежутками шин, которые в свою очередь опираются на изоляционный материал. Шинопроводы производят из алюминиевых или медных шин, размещенных в защитной оболочке.

Очевидно, сам термин «шинопровод» не дает представления о сечении, геометрической форме или размерах самого проводника. Другими словами, шинопровод представляет собой систему жестких медных или алюминиевых шин, помещенных в защитную металлическую оболочку; изолированную систему шин, предназначенную для передачи и распределения электрической энергии. Типичный шинопровод рассчитан на напряжение до 1000 В, и поставляется в виде комплектных секций.

Шинопровод, как конструкция, легко поддается модификации для оптимальной подачи электроэнергии к потребителям. Если требуется изменить конфигурацию, то всегда допустим демонтаж. Шинопровод может быть, например, направлен из одного помещения к другому.

Области применения шинопроводов

Шинопроводы предназначены для передачи и распределения электроэнергии. Они применяются как в электрощитовых для подключения трансформаторов к распределительным щитам (ячейкам) или подключения распределительных щитов между собой, так и для распределения электроэнергии между электроприемниками на промышленных, коммерческих и административных объектах.

Достоинства шинопроводов

простота монтажа;
гибкость в эксплуатации – в отличие от кабельных, шинные системы можно легко изменять, дополнять или переносить в другое помещение, здание и устанавливать заново без особых капитальных затрат;
компактность конструкции, простота осмотра и высокая эксплуатационная надежность;
шинопроводы в меньшей степени горючи по сравнению с обычными силовыми кабелями.

К недостаткам шинопроводов можно отнести их более высокую стоимость по сравнению с кабелями. Однако, если сравнивать в целом проект системы электроснабжения с использованием шинопроводов и кабельных линий, учитывая затраты на выполнение монтажных работ и эксплуатационные расходы, то применение шинопроводов выглядит экономически оправданным.

Шинопроводы по назначению делятся на:

Магистральные шинопроводы — предназначенные для монтажа в производственных помещениях. Шинопровод магистрали прокладывается прямо от подстанции. В производственных цехах предприятий, где станки и другие электрические механизмы располагаются по всей площади в виде рядов, или регулярно перемещаются в связи с изменениями в технологиях производственного процесса, в качестве распределительной сети и питающих магистральных линий применяют непосредственно распределительные и магистральные закрытые шинопроводы. Из отдельных секций и элементов собирается трасса шинопровода. Пример трассы магистрального шинопровода приведен ниже.

Распределительные шинопроводы – предназначены для распределения электроэнергии от главной магистрали к нескольким потребителям. Распределительные шинопроводы рассчитаны на токи до 7500 А и на большее количество мест подключения потребителей (от 3 до 6) на 3 метровой секции. В цехах различных предприятий закрытые распределительные шинопроводы используют довольно широко. Их поставляют в виде комплекта секций, длина каждой из которых 3 м, снабженных соединительными элементами для соединения секций в последовательные ряды, ответвительных коробок, и вводных коробок, для подключения шинопроводов к питающей сети.

Троллейные шинопроводы – применяются для питания монорельсов, подъемных кранов, подвесных дорог и прочих передвижных электрических систем. Троллейные шинопроводы допускается применять на напряжение до 660 В в электрических сетях, имеющих глухозаземленную нейтраль.

1 — Концевой подвод питания.
2 — Скользящий подвес.
3 — Жесткий подвес.
4 — Концевая заглушка.
5 — Токосъемник.
6 — Стыковая крышка.
7 — Альтернативное питание.

Этот вид шинопровода укомплектован прямолинейными секциями до 3 м, и угловыми секциями на 45 градусов и прямой угол. Это дает возможность выполнить сборку линии любой сложности. Секции шин соединяют специально предназначенными муфтами.

Шинопроводы по типу изоляции делятся на:

Шинопроводы с воздушной изоляцией – отличаются меньшей степенью компактности и ограничением по току до 6000 А. По конструктивному исполнению бывают закрытого и открытого вида. Открытые шинопроводы – шины установлены на раме с изоляторами, шины могут быть в изоляции, и , или иметь внешний кожух. Как правило такая технология проста, дешева и очень надежна. Соединение секций болтовым соединением, с шайбами большой площади и компенсационными тарелками. Имеют ограниченное применение вследствие ряда своих недостатков. По этой технологии изготавливают бюджетные шинные мосты. Монтаж осуществляется посредством сварочных работ с привлечением к их выполнению специалиста высокой квалификации.

Преимущества шинопроводов с воздушной изоляцией:

Небольшая стоимость относительно шинопроводов закрытого типа;
Простота конструкции;
Допускает прохождение тока до 6000 А, а иногда и выше;
Сравнительно высокий срок службы (30 – 40 лет);
Естественное воздушное охлаждение, что позволяет пропускать через них заметно большую нагрузку при одном и том же сечении токопроводника;
Высокая огнестойкость;
Повреждения, как правило, не имеют необратимого характера, поэтому работоспособность таких шинопроводов восстанавливается достаточно быстро.

Недостатки шинопроводов с воздушной изоляцией:

Проигрыш в габаритах;
Сложный монтаж, требующий сварки и квалифицированных специалистов;
Необходимость периодического технического обслуживания;
Надежность и безопасность низкого уровня.

Шинопроводы типа «сэндвич»

Преимущества шинопроводов типа сэндвич:

Невысокая масса;
Компактность габаритов;
Быстрота и легкость монтажа;
Большой срок службы (не менее 25-30 лет);
Допустимый ток до 7 500 А;
Высокий уровень защиты – до IР 66;
Стоимость – средняя по рынку;
Удобство корректировки трассы, оперативной замены, добавлений и многократность использования сендвич-секций;
Не нуждаются в техобслуживании.

Герметичность сэндвич-конструкций, исключающая дымоходный эффект, повышает пожаробезопасность электропередачи и позволяет использовать данный ее вид в помещениях, где присутствует большое количество людей – торговые центры, вокзалы, больницы, аэропорты, высотные здания, гостиницы и т.д.

К недостаткам шинопроводов сэндвич-типа с полимерной изоляцией можно отнести использование в бюджетных конструкциях полимерной пленки с низкими пожаростойкими свойствами, что, как раз, исключает применение этих конструкций в вышеуказанных помещениях.

На месте прокладки шинопровода все места соединения секций также заливают тем же компаундным составом. Таким образом конструктивно создается монолитная, равномерно изолированная шинопроводная трасса, не требующая технического обслуживания весь срок своей службы, как правило, это несколько десятков лет. Иногда изолированные шины помещают в металлический кожух. Кожух обеспечивает и дополнительное предохранение токопроводящих элементов, и их изоляции от механического воздействия, а также служит в качестве теплоотвода, забирая на себя тепло от шин и передавая его в окружающую среду.

Основные достоинства шинопроводов с литой изоляцией:

Высокие диэлектрические характеристики;
Допустимая сила тока до 8 000 А;
Повышенная стойкость к коротким замыканиям и другим кратковременным перегрузкам;
Малые потери мощности;
Уровень защиты до IР 68/69K;
Высокая механическая и химическая стойкость;
Не требуют технического обслуживания в течение всего срока службы;
Высокая теплопроводность;
Стойкость к влажной и агрессивной среде;
Повышенная пожаробезопасность, не огнепроводны, не выделяют при пожаре вредных газов;
Компактные габариты.

Недостатки шинопроводов с литой изоляцией:

Проигрыш по массе;
Более сложная технология изготовления;
Более высокая стоимость.

По конструктивному исполнению шинопроводы подразделяют на:

трехфазные;
трехфазные с нулевым рабочим проводником;
трехфазные с нулевым рабочим и нулевым защитным проводником.

Основные элементы распределительных шинопроводов:

прямые секции — для прямолинейных участков линии, имеющие места для присоединения одного или двух ответвительных устройств для секций длиной до 2 м включительно, двух, трех, четырех или более устройств — для секций длиной 3 м;
прямые подгоночные секции — для прямолинейных участков линий, где присоединение ответвительных устройств не требуется;
угловые секции — для поворотов линии на 90° в горизонтальной и вертикальной плоскостях;
Z-образные секции — для обхода линией различных препятствий;
вводные секции или вводные коробки с коммутационной, защитной и коммутационной аппаратурой или без нее — для подвода питания к шинопроводам кабелем, проводами или магистральным шинопроводом;
переходные секции или устройства — для соединения двух шинопроводов на различные номинальные токи или шинопроводов разных конструкций;
ответвительные устройства (коробки, штепсели) — для разъемного присоединения приемников электрической энергии. Коробки выпускаются с разъединителем, с разъединителем и с предохранителями или автоматическим выключателем;
присоединительные фланцы — для сочленения оболочек шинопроводов с оболочками щитов или шкафов;
торцовые крышки (заглушки) — для закрытия торцов крайних секций шинопровода;
устройства для крепления шинопроводов к элементам строительных конструкций зданий и сооружений.

Основные элементы магистральных шинопроводов являются:

прямые секции — для прямолинейных участков линий;
угловые секции — для поворотов линий на 90° в горизонтальной и вертикальной плоскостях;
тройниковые (Т-образные) секции — для разветвления в трех направлениях под углом 90° в горизонтальной и вертикальной плоскостях;
подгоночные секции — для подгонки линии шинопроводов до необходимой длины;
разделительные секции с разъединителем — для секционирования магистральных линий шинопроводов;
компенсационные секции — для компенсации температурных изменений длины линии шинопроводов;
переходные секции — для соединения шинопроводов на разные номинальные токи;
ответвительные устройства (секции, коробки) — для неразборного, разборного или разъемного присоединения распределительных пунктов, распределительных шинопроводов или приемников электрической энергии. Коробки выпускаются с разъединителем, с разъединителем и предохранителями или с автоматическим выключателем; секции могут выпускаться без указанных аппаратов;
присоединительные секции — для присоединения шинопроводов к комплектным трансформаторным подстанциям;
проходные секции — для прохода через стены и перекрытия;
устройства для крепления шинопроводов к элементам строительных конструкций зданий и сооружений;
крышки (заглушки) торцовые и угловые для закрытия торцов концевых секций шинопровода и углов.

Примеры стандартных секций, о отводных блоков шинопровода:

Из отдельных секций и элементов собирается трасса шинопровода. Пример трассы магистрального шинопровода приведен ниже.

Принципиальных отличий осветительных шинопроводов в типах секций от распределительных и магистральных нет. Осветительные шинопроводы имеют в своей номенклатуре секции прямые, подгоночные, вводные и устройства ответвительные, с защитой или без нее для подключения к ним осветительных приборов или потребителей небольшой мощности. Также в номенклатуру могут входить угловые и тройниковые секции, однако в некоторых типах осветительных шинопроводов для этих целей применяют гибкие секции.

Конструктивное отличие троллейного шинопровода в том, что короб снизу имеет сплошную продольную щель. Внутри короба шинопровода укреплены медные шины – троллеи. Подвижная каретка катится по нижним внутренним краям короба вдоль щели и с помощью установленных на ней медно-графитовых щеток снимает питание с троллеев.

Троллейный шинопровод: вид в разрезе; 1 – медная шина; 2 – подвижная каретка; 3 – медно-графитовая щетка

Выбор шинопровода по трансформатору

В этом вводном разделе:

• даны ссылки на базовые нормативные документы;

• определено понятие «степень защиты от проникновения» для шинопроводов и токопроводов;

• рассмотрены общие физические свойства, присущие шинопроводам любого типа;

• описаны причины, по которым шинопроводы повсеместно вытесняют кабельные системы распределения электроэнергии на современных объектах со значительным количеством потребителей электроэнергии.

Количество нормативных документов по электротехнике в России (как и во всём мире) огромно. Но, начав с документов, приведенных здесь, можно найти требуемые.

В России одним из основных регламентирующих документов в области электротехники являются «Правила устройства электроустановок», ПУЭ. Сейчас действует седьмая редакция этого документа.

Ввиду объёмности ПУЭ редакции 7 утверждается Министерством энергетики России по частям. Так, например, Раздел 1 «Общие правила» утверждены Приказом Минэнерго от 08.07.2002 № 204, глава 1.8. «Нормы приемо-сдаточных испытаний» — Приказом Минэнерго От 09.04.2003 № 150 и т.д.

Глава 2.2 ПУЭ «Токопроводы напряжением до 35 кВ. Область применения, определения» вводит основные определения для токопроводов и шинопроводов.

Раздел 2.2.2 этой главы определяет, что:

«Токопроводом называется устройство, предназначенное для передачи и распределения электроэнергии, состоящее из неизолированных или изолированных проводников и относящихся к ним изоляторов, защитных оболочек, ответвительных устройств, поддерживающих и опорных конструкций».

Раздел 2.2.3. ПУЭ определяет, что:

«В зависимости от вида проводников токопроводы подразделяются на гибкие (при использовании проводов) и жесткие (при использовании жестких шин).

Основные типы токопроводов рассматриваются в разделе „Токопроводы“.

Жесткий токопровод до 1 кВ заводского изготовления, поставляемый комплектными секциями, называется шинопроводом.

Упрощенно шинопровод — это жесткие проводники — шины, как правило, прямоугольной формы, используемые для передачи электроэнергии.

Так что шинопровод — это тоже токопровод.

Во избежание путаницы, следуя ПУЭ, токопроводами будем называть устройства распределения электроэнергии для работы с напряжениями свыше 1 кВ.

Наиболее распространены токопроводы для работы с напряжениями до 35 кВ. Основные требования к ним приведены в ПУЭ.

ПУЭ, в зависимости от назначения, подразделяют шинопроводы на (рисунок Ш-1):

• магистральные, предназначенные в основном для присоединения к ним распределительных шинопроводов и силовых распределительных пунктов, щитов и отдельных мощных электроприемников. См. раздел «Магистральные шинопроводы»;

• распределительные, предназначенные в основном для присоединения к ним электроприемников. См. раздел «Распределительные шинопроводы»;

• осветительные, предназначенные для питания светильников и электроприемников небольшой мощности«. См. раздел «Осветительные шинопроводы»;

• троллейные, предназначенные для питания передвижных электроприемников. См. раздел «Троллейные шинопроводы»

Требования к магистральным и распределительным шинопроводам заданы ГОСТ (2003). «Шинопроводы магистральные и распределительные переменного тока на напряжение до 1000 В. Общие технические условия, Mains and distribution busways up to 1000 V a. c. General specifications».

Ограничение срока действия снято по протоколу № 5-94 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС №№ 11-12-94). В разделах цитируется по изданию 2003 г.

Стандарт распространяется на шинопроводы климатических исполнений У, ХЛ и Т, категорий размещения 2 и 3 и климатических исполнений УХЛ, О, категории размещения 4 по ГОСТ 15150, предназначенные для электрических сетей переменного трехфазного тока частоты 50 и 60 Гц на напряжение до 1000 В для систем с глухозаземленной нейтралью.

Требования к троллейным шинопроводам заданы ГОСТ «Шинопроводы троллейные напряжением до 1000 В. Общие технические условия, Trolley bus bars of voltage to 1000 V. General specifications». Стандарт распространяется на троллейные шинопроводы, предназначенные для выполнения троллейных линий напряжением до 1000 В, питающих электрооборудование мостовых кранов, талей, передаточных тележек, подвижного состава однорельсовых дорог (в том числе с адресованием грузов), а также электрические ручные машины.

Дата последнего изменения — 18.10.2016.

Требования к осветительным шинопроводам заданы ГОСТ «Шинопроводы осветительные напряжением до 660 В переменного тока». В 1984 году Государственным комитетом СССР срок действия стандарта установлен 01.07.1985 до 01.07.1990.

В 1994 году ограничение срока действия снято по протоколу N Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС N 4, 1994 год), т.е. стандарт является действующим.

Конечно, за это время произошли серьёзные изменения в технологиях комплектных электротехнических устройств. В частности, разработан европейский стандарт IEC 61439 на комплектные электротехнические устройства. Стандарт объемный и сложный, состоит из шести частей. В РФ его решено принять в полном объёме. Сейчас на русском доступна первая часть стандарта IEC 61439.

Шестая часть, IEC 61439 −6 «Аппаратура коммутационная и механизмы управления низковольтные комплектные. Часть 6. Системы сборных шин (шинопроводов)», на языке оригинала — «Low-voltage switchgear and controlgear assemblies — Part 6: Busbar trunking systems (busways)», официально на русском ещё недоступна.

Тем не менее, компаниям, занятым производством, поставками, монтажом шинопроводов целесообразно ориентироваться на действующие главы ПУЭ редакции 7, ГОСТ (2003), ГОСТ ГОСТ 24752‑81 и IEC 61439 в составе всех шести частей, а в случае расхождения между этими нормативными документами следовать наиболее строгим требованиям, заданным в одном из них.

Следует иметь в виду, что производители шинопроводов используют иногда термин «шинопровод» для описания всей конструкции, включая элементы крепежа. Внутри термина «шинопровод» они иногда используют термин «токопровод» для обозначения части шинопровода, предназначенной именно для передачи электричества. Например, осветительный шинопровод на ток до 16 А с однофазным токопроводом.

На рисунке Ш-1 в качестве примеров магистральных, распределительных и осветительных шинопроводов (поз. 1 ‑ 6) показаны шинопроводы компании Siemens, в качестве троллейного шинопровода (поз. 7) ‑ шинопровод компании Vahle.

Степень защиты от проникновения

Для описания защищенности шин токопроводов и шинопроводов от прикосновения к ним твёрдыми предметами и проникновения к ним пыли и воды используется классификация Ingress Protection Rating (степень защиты от проникновения), определяющая степени защиты оболочки, обеспечиваемые ею для электрооборудования и других устройств. Эта классификация задана в международном стандарте IEC 60529 и в тождественном ему российском ГОСТ 14254 — «Степени защиты, обеспечиваемые оболочками, код IP».

Защита от доступа к опасным токоведущим (или механическим) частям, обеспечиваемая оболочкой, проверяется стандартными методами испытаний, и обозначается IPХХ, где на позициях Х находятся цифры.

Первая цифра — защита от проникновения посторонних предметов.

Если стоит Х, то параметр не определён.

Если стоит цифра, то уровень защищённости определяется по таблице 1.

Таблица 1. Уровень защиты от проникновения посторонних предметов, обеспечиваемый оболочкой.

Выбор сечений проводов, кабелей и шинопроводов

Во внутрицеховых сетях невзрывоопасных помещений при напряжении до 1 кВ сечения проводов и кабелей выбирают по условию нагрева длительно допустимым током:

где Ip.max – расчетный максимальный ток линии, А;

Ilon.al – длительно допустимый ток для стандартных сечений, А.

Марку проводника выбирают в зависимости от характеристик среды в цеху и способов прокладки. Окончательно к выбору сечений проводов и кабелей напряжением до 1 кВ приступают только после выбора защитных аппаратов, т.к. выбранное по условию нагрева сечение токоведущих частей необходимо проверить на соответствие защитам по условию:

где I_Np – номинальный ток расцепителя аппарата, А;

kpr – коэффициент защиты, определяемый по справочным таблицам,.

Для расчета кабелей цехов машиностроительных, металлургических производств и машинных залов электростанций коэффициент защиты k_pr может быть принят равным единице.

Сечение кабеля выбирают аналогично, по условию нагрева:

Потери энергии в кабелях определяют по закону Джоуля–Ленца, Дж:

где I – сила тока в проводнике, A; R – активное сопротивление проводника, Ом; t – время прохождения тока, с.

Часть выделяемого тепла идет на повышение температуры проводника, а часть отдается в окружающую среду. Отвод тепла в окружающую среду за счет излучения ничтожен из-за сравнительно малых перепадов температур в зоне нагрева. Главным образом отвод тепла идет за счет конвекции. Расчет нагрева по потерям энергии (мощности) в проводниках (кабелях) обычно сводится к определению тока, который, в свою очередь, ограничивается допустимым значением температуры шин и проводников. Кроме того, должны быть известны условия охлаждения и температура окружающей среды. Температура токопровода при прохождении тока повышается до наступления теплового равновесия, когда тепло, выделяемое в проводнике, оказывается равным теплу, отводимому с его поверхности в окружающую среду (режим S1).

При длительной работе шин с температурой, превышающей +110 °С, происходит естественный отжиг материала, что приводит к значительному снижению его механической прочности.

При кратковременном нагреве, например, токами КЗ, допустимы значительно большие температуры:

для медных шин (t_lon.cu) – до +300 °С;
для алюминиевых (_tlon.al) – до +200 °С.

Нагрузочная способность проводника характеризуется длительно допустимым током нагрузки, определенным из условий его нагрева при заданном значении разности температуры проводника (θ) и температуры окружающей среды (θ_о.с.). Температура окружающей среды для голых проводников, по действующим ПУЭ, принята +25°С.

Рассмотрим определение нагрузочной способности однородных неизолированных проводников. При тепловом равновесии количество тепла (ΔЭ), выделяемое за единицу времени током I в проводе с сопротивлением R, равно количеству тепла, отводимому в окружающую среду за то же время, Дж:

(1)

где k_θ – коэффициент теплоотдачи при конвективно-лучистом переносе тепла, который характеризует количество тепла, отводимого в окружающую среду с 1 см 2 поверхности при разности температур

F – поверхность охлаждения проводника, см 2 .

Длительно допустимый для конкретного проводника ток можно определить из условия теплового равновесия (1), А:

(2)

где θ_доп – длительно допустимая температура нагрева проводника, °С.

Таким образом, при заданных температурных условиях нагрузочная способность проводника возрастает с увеличением поверхности охлаждения F, коэффициента теплоотдачи kθ и при уменьшении его активного сопротивления R.

В практических расчетах используют готовые таблицы длительно допустимых токов нагрузки для шин из разных материалов, при разных условиях прокладки и при установившейся допустимой температуре окружающей среды. В этом случае проверка шинопроводов на нагревание сводится к проверке выполнения условия:

где I_p_.max – максимальный рабочий ток шины (проводника), А;

I_lon.al – длительно допустимый по условию нагрева ток нагрузки алюминиевого шинопровода по справочным данным, А. Для примера, алюминиевая шина прямоугольного сечения размером 120х10 мм2 имеет длительно допустимый переменный ток, равный 2070 А.

Для окончательного выбора недостаточно сравнить конструкции шинопроводов по расходу материалов, расчетному активному сопротивлению и технологии изготовления. Электрические потери необходимо определять с учетом явления поверхностного эффекта. Явление поверхностного эффекта приводит к тому, что активное сопротивление шинопровода при переменном токе всегда несколько больше, чем при постоянном. Поэтому, согласно (2), при прочих равных условиях допустимый переменный ток выбирают несколько меньшим, чем постоянный.

Явление поверхностного эффекта максимально проявляется при сплошном сечении шинопровода, поэтому более экономичны шинопроводы трубчатого сечения. В этом случае влияние поверхностного эффекта на сопротивление шины будет небольшим, и допустимые нагрузки при постоянном и переменном токах можно считать одинаковыми.

В электроустановках для всех значений напряжений жесткие шины окрашивают цветными эмалевыми красками, что облегчает работу обслуживающего персонала, предотвращает коррозию. Окраска также влияет на нагрузочную способность шин. Лучеиспускание с окрашенных шин больше, чем с неокрашенных, поэтому охлаждение окрашенных шин улучшается, что, в свою очередь, приводит к увеличению их нагрузочной способности: при постоянной температуре допустимый ток нагрузки окрашенных шин на 12÷15% больше, чем неокрашенных.

При большом токе нагрузки для каждой фазы используют несколько полос, собранных в общий пакет и укрепленных совместно на опорных изоляторах. Расстояние между полосами в пакете обычно принимают равным толщине полосы, что достаточно для их охлаждения. С увеличением числа полос допустимая нагрузка на фазу возрастает непропорционально числу полос в пакете, т.к. при переменном токе, кроме того, сказывается эффект близости. Поэтому суммарная нагрузочная способность пакета из нескольких шин меньше, чем нагрузочная способность сплошной шины таких же размеров.

Для того чтобы в условиях эксплуатации ЭП были обеспечены нормированным напряжением, шинопроводы рассчитывают на падение напряжения, В:

где I_N – номинальный ток проводника (шины), А;

l – длина проводника (шины), м;

R₀, x₀ – активное и индуктивное сопротивление проводника (шины) соответственно, Ом.

Для оптимизации выбираемых решений при проектировании и эксплуатации шинопроводов возможно использовать некоторые дополнительные приемы:

при температуре окружающей среды меньшей установленного значения ГОСТ-ом 28236-89 (+40 °С), возможно повышение нагрузки шинопровода, а при больших температурах окружающей среды номинальный ток шинопровода нужно снижать, рис. 1. Обычно меньшие температуры окружающей среды наблюдаются в вентилируемых помещениях, а более высокие температуры (более +40 °С) – в верхних зонах производственных предприятий, например, в цехах горячей прокатки металлургических заводов. В механических и машиностроительных цехах температура окружающей среды обычно меньше +40 ºС, и это следует использовать при выборе сечений шинопроводов;
для оптимизации расхода материала можно использовать ступенчатые шинопроводы, т.е. шинопроводы с разными сечениями по длине. Однако следует помнить, что при дальнейшей эксплуатации не исключена вероятность увеличения нагрузок, и пропускную способность шинопровода следует рассчитывать на перспективу;
в связи с ростом мощностей отдельных ЭП на отдельные распределительные щиты от трансформаторов иногда отводится практически вся мощность. При таком распределении электроэнергии появляется возможность полностью отказаться от использования магистральных шинопроводов и выполнить непосредственное соединение трансформатора со щитом;
не рекомендуется применять схему распределения, при которой от одного трансформатора отходит несколько магистральных шинопроводов с суммарной пропускной способностью, превышающей расчетную нагрузку трансформатора. Такую схему «трансформатор – магистральные шинопроводы» можно рекомендовать при питании от одного трансформатора разных производственных участков или цехов;
использование в шинопроводах шестифазных изолированных шин, расположенных по схеме спаренных фаз, обеспечит снижение индуктивного сопротивления шинопровода. При такой системе потери меньше, чем в открытых магистральных шинопроводах, а более высокая стоимость, вызванная сложностью изготовления и необходимостью обеспечения более надежной изоляции шин, компенсируется общей экономичностью такого шинопровода.

Рисунок 1 – Зависимость допустимой нагрузки на шинопровод ШMA-73 с номинальным током 1600 А от температуры окружающей среды

Также при выборе места расположения шин следует учитывать, что при прохождении тока вокруг шин образуется внешнее магнитное поле. С увеличением тока поле возрастает, и увеличиваются связанные с ним магнитные потери. Поэтому в шинопроводах с токами 1000 А и более, т.е. с токами, при которых потери становятся значительными, приходится принимать меры для уменьшения магнитного поля (экранировать). При токах 1600 А и более фазы выполняют в виде пакетов из нескольких изолированных шин. Также для уменьшения потока используется сближение шин на расстояние, меньше указанного в табл. 1.

Таблица 1 – Технические данные магистральных шинопроводов переменного тока

Ом/км: активное индуктивное

Схема с расщеплением неизолированных шин (рис. 2, а) позволяет эффективнее использовать сечение шин – повышать плотность тока. Это стало возможным благодаря улучшению охлаждения за счет увеличения поверхности охлаждения. Такая схема расположения шин допустима только при двух-трех шинах в пакете и применяется в установках напряжением выше 1000 В, когда сближение шин разных фаз затруднено изза необходимости их изоляции. При большем числе шин на фазу номинальный ток шинопровода увеличивается незначительно и схема расположения фаз с расщеплением неизолированных шин нерациональна.

Рисунок 2 – Схемы расположения фаз в шинопроводах: а – расщепленные фазы; б – спаренные фазы; в – шихтованные (переплетенные) фазы

Схема со спаренными фазами (рис. 2, б) позволяет создать относительно скомпенсированный шинопровод при несимметричном положении шин в пространстве. В этой схеме, при двух шинах на фазу, каждая половина фазы индуктивно связана с половинами всех остальных фаз, а суммарное магнитное поле заключено в пространстве между этими шинами. Взаимное положение каждой пары шин не имеет значения.

В этих шинопроводах все шины изолированы, что обеспечивает возможность уменьшить расстояние между ними в каждом пакете, определяемое только толщиной изоляции. Пропускная способность шинопровода со спаренными фазами больше чем у шинопровода, где каждая фаза состоит из двух расщепленных шин одинакового сечения, рис. 3. В шинопроводах, построенных по схеме со спаренными фазами, для возможности их соединения с помощью одноболтового сжима или сварки фазы спаривают не по всей длине. При этом в зависимости от средней длины секций доля участков с неспаренными фазами составляет 9–15 %. В местах стыка расщепленных секций фазы располагают по схеме А–В–С.

Исследования показали, что даже при равномерной фазной нагрузке токи в полуфазах разные. Это объясняется несимметричностью их положения в пакете шинопровода относительно других полуфаз шин, что приводит к различию индуктивных сопротивлений. В наибольшей степени это явление сказывается при неравномерных нагрузках.

Рисунок 3 – Схема расположения фаз в шинопроводе со спаренными фазами: 1 – присоединительная секция; 2 – прямая (или угловая) секция; 3 – ответвительная секция; 4 – присоединительная фазировочная секция с обратным чередованием фаз

Поэтому от спаренного расположения фаз стремятся отказаться, и ведутся поиски новых конструктивных решений шинопроводов для снижения потерь. Как вариант, предполагается использовать шихтованные (переплетенные) шины с минимальными расстояниями между разноименными фазными шинами (см. рис. 2, в).

В переплетенном шинопроводе шины разных фаз группируют в отдельные, плотные пакеты, что повышает электродинамическую стойкость шинопровода к токам КЗ. При этом отдельные трехфазные пакеты шин могут быть параллельно расположены в общей оболочке или в отдельных оболочках с образованием в этом случае самостоятельных модулей, из которых можно набрать шинопровод на требуемый ток. Можно считать, что в дальнейшем предпочтение будет отдано именно стандартным модульным шинопроводам на ограниченные значения токов, например, до 1600 А. При этом, благодаря возможности выполнения ступенчатого сечения без переходных секций, обеспечивается более экономный расход материалов и сокращается количества моделей модулей.

Для защиты от возможных прикосновений к токоведущим частям и механических повреждений неизолированных (или не полностью изолированных) шин используют перфорированные или сплошные оболочки. Эти оболочки, благодаря наличию отверстий и развитой поверхности, улучшают охлаждение шинопровода. Отверстия в оболочке также препятствуют значительному скоплению пыли внутри шинопровода, что благоприятно сказывается на его эксплуатации (например, уменьшаются периоды между чистками).

Степень защиты оболочки, в соответствии с ГОСТ 14254-96 (МЭК 529-89), зависит от возможности проникновения внутрь оболочки твердых частиц и воды, а также от возможности прикосновения к токоведущим частям, что определяется размерами отверстий и степенью уплотнения. Шины, изолированные лаками или другими изоляционными материалами, считаются недостаточно изолированными от прикосновения и возможности механических повреждений. Следует иметь в виду, что наличие изоляции на шинах не влияет на определение степени защиты оболочки шинопровода. В шинопроводах, имеющих оболочки с перфорацией, изоляция служит дополнительным фактором при определении области применения. Такой шинопровод лучше противостоит запыленной среде, чем шинопровод в такой же оболочке, но с неизолированными шинами.

28. Условия выбора шинопроводов.

При магистральных схемах питания и при передаче больших мощностей на промышленных предприятиях рекомендуется применять токопроводы.

В сетях 6 кВ промышленных предприятий при передаче мощности в одном направлении более 15…20 МВ·А, в сетях 10 кВ более 25…35 МВ·А, и в сетях

35 кВ более 35 МВ·А [2].

На напряжении 6; 10 и 35 кВ применяются как гибкие, так и жесткие токопроводы (шинопроводы).

Открытую прокладку токопроводов следует применять во всех случаях, когда она возможна по условиям генерального плана объекта электроснабжения и условиям окружающей среды промышленной зоны.

Условия выбора токопроводов:

- по классу напряжения;

- по допустимому току в нормальном режиме работы;

- по конструктивному исполнению с учетом условий окружающей среды.

35 кВ более 35 МВ·А [2].

На напряжении 6; 10 и 35 кВ применяются как гибкие, так и жесткие токопроводы (шинопроводы).

29. Выбор способа транспорта эл. Энергии в распределительных сетях выше 1 кВ.

Основные способы для передачи электрической энергии:

Выбор средства передачи электрической энергии системы распределения производится на основании ТЭР и зависит от:

- величины электрических нагрузок;

- размещения нагрузки на территории предприятия;

- насыщенности и конфигурации технологических коммуникаций;

- удаленности от ИП;

- степени загрязненности окружающей среды;

- уровня грунтовых вод.

Как правило, распределение электрической энергии осуществляется кабельными линиями или токопроводами.

Выбор трассы для передачи электроэнергии зависит от:

- назначения передачи электрической энергии;

- средства передачи и способа прокладки;

- конструкции и марки проводов и кабелей.

Трассы линий электропередачи выбираются наикратчайшими, с наименьшим числом пересечений между собой и с другими коммуникациями.

В общем случае все способы прокладки кабельных линий можно разделить на два вида:

- закрытая прокладка, когда отсутствует возможность непосредственного доступа к кабелям;

- открытая прокладка (по стенам зданий и конструкциям и в проходных кабельных сооружениях).

30. Выбор схемы распределительной сети системы потребления.

Распределение электроэнергии внутри подразделений предприятия выполняется по радиальной, магистральной или смешанной схемам.

Выбор схемы зависит от: территориального размещения ЭП их мощности, требуемой степени надёжности питания и других характерных особенностей технологического процесса производства проектируемого подразделения объекта.

Основные принципы построения схем электроснабжения на всех её уровнях:

– максимальное приближение источников высокого напряжения к ЭП;

– резервирование питания закладывается в самой схеме электроснабжения, с учётом допустимой нагрузочной способности элементов СЭС;

– секционирование всех звеньев СЭС от источника питания до сборных шин, питающих электроприёмники;

– выбор режима работы ЭП;

– обеспечение функционирования основных производств подразделения предприятия в послеаварийном режиме.

При построении общей схемы распределения электроэнергии следует стремиться к рациональному использованию СП, сокращению количества электрических аппаратов и длин, питающих ЛЭП, и тем самым к снижению приведённых затрат.Схемы распределения электрической энергии внутри подразделения предприятия подобны внутризаводским схемам распределения электрической энергии.

Радиальные схемыэлектроснабжения применяются для питания ЭП первой категории и ЭП особой группы. Данную схему применяют и для питания ЭП второй категории, перерыв электроснабжения которых влечет за собой нарушение технологического процесса или остановку производства.

Магистральные схемы электроснабжения целесообразно применять при питании распределённых нагрузок и при упорядоченном расположении ЭП на территории проектируемого объекта. Магистральные схемы выполняются как одиночные, так и двойные, а с точки зрения питания с односторонним и двусторонним питанием.

Двойные магистральные линии применяются для питания ЭП второй категории, а двойные магистрали с двусторонним питанием и для питания ЭП первой категории. Одиночные магистральные линии рекомендуется применять для питания неответственных потребителей (ЭП третьей категории) [2].

В практике проектирования и эксплуатации СЭС, как правило, применяются и радиальные и магистральные схемы питания (так называемые смешанные схемы). Такое решение позволяет создать схему внутрицехового электроснабжения с наилучшими технико-экономическими показателями.

Читайте также: