Шини и конектори в ВН и ЕВН инсталации

Шини и връзки във вътрешни и външни инсталации

Какво е електрическа шина?

Електрическата шина се дефинира като единичен проводник или група проводници, които служат за събиране на електрическа енергия от входящите питащи линии и разпределение към изходящите. По същество, тя действа като важен възел, където токовете от входящите и изходящите питащи линии се събират, ефективно агрегирайки електрическата енергия в една точка в електрическата система. Тази функция прави шините ключови компоненти за осигуряване на ефективен поток и разпределение на електроенергията в различни съоръжения, свързани с енергията.

Шини за външни инсталации

В високонапрегнати (HV), изключително високонапрегнати (EHV) инсталации, както и във външни среднонапрегнати (MV) инсталации, често се използват голи шини и връзки. Проводниците, използвани в тези случаи, могат да бъдат от два основни типа: цилиндрични или жицени.

Цилиндричните шини обикновено са поддържани от колонни изолатори, които обикновено са направени от керамика. Тези изолатори играят ключова роля в поддържането на електрическо разделение между шините и опорната конструкция, гарантирайки безопасното и правилно функциониране на електрическата система. От друга страна, жицени шини са фиксирани на място с помощта на краеви халки, които здраво държат жиците и предотвратяват всякакво движение или разхлабване, което може да наруши електрическата връзка.

Фигури 1 и 2 предоставят визуални примери, които илюстрират описания по-горе концепт, показвайки типичния вид и монтаж на външни шини и техните съответстващи компоненти.

Шини за инсталации на комутационни устройства

Шините, използвани в инсталации на комутационни устройства, обикновено се произвеждат от мед, алуминий или алуминиеви сплави като Al-Mg-Si (алуминий-магнезий-силиций) сплави. Тези материали се избират поради техните електрически проводимост, механични свойства и икономичност, което ги прави подходящи за ефективно разпределяне на електрическа енергия в системите на комутационните устройства.

Основни характеристики на голите шини

• Физически размери: За цилиндричните проводници диаметърът е ключов параметър, докато за жицени проводници първостепенно значение има площта на сечението. Тези размери директно влияят върху способността на шината да пренася ток и електрическото съпротивление. По-голям диаметър или сечение позволяват пренасянето на по-високи токове с по-ниски загуби.

• Механични свойства: Голите шини трябва да разполагат с достатъчна механична устойчивост, за да издържат различни сили, срещани при операцията. Ключови механични параметри включват тегловна устойчивост (способността да се противопоставя на изтягане), компресионна устойчивост (устойчивостта към притискане), извивна устойчивост (способността да издържа извивни сили) и устойчивост към деформация при компресионни натоварвания. Освен това моментите на устойчивост и инерция са важни за разбирането как ще реагира шината на механични напрежения, гарантирайки нейната структурна целост с течение на времето.

• Номинален ток: Номиналният ток на шина указва максималния непрекъснат ток, който тя може да пренася без излишно нагряване или намаляване на производителността. Тази стойност се определя на основата на фактори като материалните свойства, площта на сечението и условията на околната среда. Изборът на шина с подходящ номинален ток е съществен, за да се предотврати прекомерно нагряване и потенциални откази в електрическата система.

Трябва да се отбележи, че тъй като голите шини не са изолирани, концепцията за номинално напрежение не се прилага по същия начин, както за изолирани проводници. При свързването на шини към терминалите на оборудването, трябва да се използват специализирани връзки. Тези връзки, както е показано на Фигура 3, осигуряват сигурна, с ниско съпротивление, електрическа връзка, облекчавайки надеждната прехвърляне на електрическа енергия между шините и другите компоненти на системата на комутационните устройства.

Свързване на шини и изолирани шинни системи

Свързване на шини

Когато става дума за свързване между шини, изборът на връзки е ключов и зависи от материалите на свързаните шини. За мед-мед връзки обикновено се използват бронзови връзки. Тези връзки предлагат отлична електрическа проводимост и механична устойчивост, гарантирайки надеждна връзка. За алуминий-алуминий връзки, алуминиеви сплавни връзки са идеален избор. Те са специално проектирани, за да съответстват на свойствата на алуминиевите шини, осигурявайки сигурна и стабилна връзка, като минимизират риска от корозия.

В случая на мед-алуминий връзки, двуметални връзки са необходими. Използването на тези връзки е необходимо, за да се предотврати корозия, която може да се появи поради електролитния ефект, когато две различни метала се срещнат в присъствието на електролит (като влагата във въздуха). Електролитната реакция между мед и алуминий може да доведе до деградацията на връзката с течение на времето, потенциално причинявайки електрически откази. Двуметалните връзки са инженерно проектирани, за да преодолеят този проблем, гарантирайки продължителна и надеждна връзка между медните и алуминиевите шини.

Изолирани шини & системи за каналове

Във вътрешни среднонапрегнати (MV) и нисконапрегнати (LV) инсталации, където се използват високи токове и пространството е ограничено, често се използват изолирани шини и системи за каналове. В тези настройки шините са заключени в метални кабини, които служат за двойна цел - осигуряване на механична защита и електрическа изолация. Кабините защитават шините от физически повреди, като случайни удари или контакт с чужди предмети, и също така предотвратяват електрически шокове, изолирайки живите проводници от околната среда.

Обаче, тази кабина има своя ценен размен. Присъствието на кабината намалява разпирането на топлина от шините. То ограничава потока на охлаждащ въздух около шините и намалява радиационните загуби, които са важни за разпиране на топлината, генерирана при протичане на ток. В резултат, токовите оценки на шините в кабини често са значително по-ниски в сравнение с тези на шини, изложени на свободен въздух.

За да се справи с този проблем и да се минимизира намалението на способността да пренася ток, могат да се използват вентилирани кабини. Тези кабини са проектирани с отвори или решетки, които позволяват по-добро циркулиране на въздуха, облекчавайки по-ефективно разпиране на топлина. Това помага да се поддържат по-високи токови оценки, докато все още се осигурява необходимата механична защита и изолация.

Фигура 4 предоставя илюстративен пример на заключена шина, показвайки типичната структура и вида на такава система и подчертавайки как кабината е интегрирана с шините, за да отговаря на изискванията на вътрешните електрически инсталации.

Изолирани шини и системи за каналове

Изолирани шини

Изолираните шини обикновено се изграждат, използвайки плоски ленти от мед или алуминий. Броят на лентите за фаза може да варира, в зависимост от величината на тока, който те трябва да пренасят. В тази настройка всяка индивидуална фаза или полюс е обграден в отделно задържан корпус. Крайните точки на този корпус са свързани с лента, оценена за пълен ток при кратко замыкание.

Основната функция на корпуса е да предотврати появата на междифазни токове при кратко замыкание. Освен това той предлага важна предимство, свързано с магнитните полета. Когато ток протича през проводниците, се генериращи силни магнитни полета. Обаче, равен и обратен ток се индуцира в корпуса или обвивката, което почти напълно компенсира тези магнитни полета. Тази компенсация на магнитните полета помага да се намалят електромагнитните интерференции и да се минимизира потенциалът за нежелани ефекти върху близки електрически и електронни устройства.

Често използвани изолиращи материали за изолирани шини включват въздух и сулфур хексафлуорид (SF6). Въздухът е наличен и икономичен вариант, докато SF6 предлага по-добри изолиращи свойства, правейки го подходящ за приложения, където се изискват по-високи нива на изолация и електрическа производителност.

Системи за каналове

В нисконапрегнати (LV) инсталации, един икономичен подход за разпределение на енергия, както и за доставяне на енергия към множество устройства и облекчаване на връзките между комутационни табла или между комутационно табло и трансформатор, е използването на система за каналове. Както е показано на Фигура 5, системите за каналове предоставят структуриран и ефективен начин за маршрутизиране на електрически проводници, защитавайки ги от физически повреди и облекчавайки инсталацията и поддръжката на електрическите системи.

Системи за каналове: характеристики и предимства

Системата за каналове се състои от предварително събрани плоски проводници (включително фазни и нулеви проводници), заключени в един метален корпус. Този дизайн предлага стримерен и организиран подход към разпределението на електрическа енергия.

В системите за каналове, извличането на енергия от шината за каналове се постига чрез използването на модули за извличане. Тези модули се свързват на конкретни, предварително дефинирани места по шината за каналове. Те позволяват безопасно и контролирано извличане на енергия от системата, обикновено чрез подходящи защитни устройства като автомати или предпазни предохранители. Тази настройка осигурява, че електрическата енергия може да бъде разпределена точно към различни потребители, както е необходимо.

Системите за каналове предлагат няколко значителни предимства пред традиционните системи с кабели:

• Икономичност и лесна инсталация: Системите за каналове са по-икономични за изпълнение и по-лесни за инсталация, особено при високотокови приложения. В тези случаи, постигането на необходимите токови оценки с едножилни кабели често изисква използването на множество кабели, за да се удовлетворят спецификациите за падане на напрежението и депресия на напрежението. Това не само увеличава сложността и разходите за инсталация на кабели, но и повишава риска от прекомерно нагряване между кабелите, което може потенциално да доведе до кратко замыкание. В сравнение, системите за каналове предоставят по-ефективно и надеждно решение за разпределение на високотокова енергия.

• Механична устойчивост и ефективност на инсталацията: Те демонстрират по-голяма механична устойчивост на дълги разстояния с минимална нужда от крепежи. Тази характеристика значително намалява времето за инсталация, тъй като се изискват по-малко опори и фиксатори в сравнение с кабелни линии. Робустността на системите за каналове също осигурява по-голяма издръжливост и надеждност при експлоатация.

• Спестяване на пространство и опростен дизайн: Системите за каналове елиминират нуждата от множество кабелни линии, както и техните съответстващи метални опори, опростявайки общата електрическа инфраструктура. Това намаление на сложността не само спестява пространство, но и прави системата по-лесна за управление и поддръжка.

• Намалени изисквания за завършване: Те изискват по-малко пространство за завършване в комутационните табла. Това е ключово предимство, особено в дизайни на комутационни табла, където пространството е ограничено, позволявайки по-компактен и ефективен разположение на електрическите панели.

• Елиминиране на нуждата от специализирани съединители на кабели: Тъй като системите за каналове са предварително събрани и не изискват настанаване на кабели на място, нуждата от специализирани съединители на кабели се елиминира. Това не само намалява трудовите разходи, но и минимизира потенциалните грешки, свързани със съединяването на кабели, подобрявайки общата качество и надеждност на електрическата инсталация.

• Гъвкавост в разпределението на енергия: Многочислените модули за извличане предоставят гъвкавост за адаптиране към промени в изискванията за енергия след първоначалната инсталация, съобразно оценката на шината за каналове. Тази функция позволява лесно преорганизиране на електрическата система, за да се акомулират нови потребители или промени в изискванията за енергия, правейки системите за каналове много адаптивни към развиващите се електрически нужди.

• Лесно преместване и разширяване: Преместването на точки за разпределение е прост процес с системите за каналове. Освен това, системата може лесно да бъде разширена, когато електрическите изисквания на обекта нарастват, предлагайки скалабилно решение за разпределение на енергия.

• Естетична привлекателност: В области, където електрическата система е видима, системите за каналове предлагат естетично привлекателен вид в сравнение с пуктици от кабели. Ихъ стриен и единен дизайн може да подобри визуалния вид на вътрешността на сградата, правейки ги предпочитан избор в комерсиални и обществени пространства.

• Повторна употреба: Системите за каналове могат да бъдат демонтирана и повторно използвана в други области, предоставяйки икономично решение за обекти, подлежащи на ремонти или разширяване. Тази способност за повторна употреба не само намалява отпадъците, но и предлага значителни спестявания във връзка с материали и разходи за инсталация.

• Подобряване на устойчивостта към огън: Те предоставят по-добра устойчивост към разпространението на огън в сравнение с традиционните кабелни системи. Металната обвивка на системите за каналове помага да се съдържа огънът и да се предотврати разпространението му чрез електрическата система, допринасяйки за подобрената пожарна безопасност в сградите.