Шини та з'єднувачі в ВВ та ДВВ установках

Шини та з'єднувачі в закритих та відкритих установках

Що таке електрична шина?

Електрична шина визначається як окремий провідник або група провідників, що служать для збирання електричної енергії з входячих підхідних ліній та розподілу її на виходячі підхідні лінії. В суті, вона діє як важлива точка, де струми входячих та виходячих підхідних ліній зустрічаються, ефективно агрегуючи електричну енергію в одній точці електричної системи. Ця функція робить шини необхідними компонентами для забезпечення ефективного потоку та розподілу електроенергії в різних енергетичних установках.

Шини для відкритих установок

У високовольтних (ВВ), надвисоковольтних (НВВ) установках, а також у відкритих середньовольтних (СВ) установках, часто використовуються голі шини та з'єднувачі. Провідники, які використовуються в цих сценаріях, можуть бути двох основних типів: трубчасті або жильчасті дроти.

Трубчасті шини, зазвичай, підтримуються колонковими ізоляторами, які, зазвичай, виготовлені з кераміки. Ці ізолятори відіграють ключову роль у підтриманні електричної ізоляції між шинами та опорною конструкцією, забезпечуючи безпечне та правильне функціонування електричної системи. З іншого боку, жильчасті шини фіксуються за допомогою кінцевих зажимів, які прочно тримають дроти та запобігають будь-якому руху або ослабленню, що може порушити електричний з'єднання.

Рисунки 1 та 2 надають візуальні приклади, що ілюструють описані вище концепції, демонструючи типовий вигляд та встановлення відкритих шин та їх пов'язаних компонентів.

Шини для встановлень комутаційного обладнання

Шини, використовувані в встановленнях комутаційного обладнання, зазвичай виготовляються з міді, алюмінію або алюмінієвих сплавів, таких як Al-Mg-Si (алюміній-магній-силикон) сплави. Ці матеріали вибираються через їх електричну провідність, механічні властивості та економічність, що робить їх придатними для ефективного розподілу електричної енергії в системах комутаційного обладнання.

Основні характеристики голих шин

• Фізичні розміри: Для трубчастих провідників, діаметр є критичним параметром, тоді як для жильчастих провідників, переріз є найважливішим. Ці розміри безпосередньо впливають на струмопровідну здатність та електричний опір шини. Більший діаметр або переріз дозволяє передавати більші струми з меншими втратами.

• Механічні властивості: Голі шини мають мати достатню механічну міцність, щоб витримувати різні сили, з якими вони зустрічаються під час експлуатації. Ключові механічні параметри включають міцність на розтяг (здатність протистояти розтяганню), міцність на стиск (протистояння стиску), міцність на згин (здатність витримувати згинні сили) та міцність на стискування (протистояння деформації під стиснучими навантаженнями). Додатково, моменти опору та інерції є важливими для розуміння того, як шина буде реагувати на механічні напруження, забезпечуючи її структурну цілісність з часом.

• Номінальний струм: Номінальний струм шини вказує максимальний постійний струм, який вона може безпечно передавати без надмірного нагріву або виродження своєї продуктивності. Це значення визначається на основі факторів, таких як властивості матеріалу, переріз та оточуючі умови експлуатації. Вибір шини з відповідним номінальним струмом є важливим для запобігання перегріву та потенційних відмов в електричній системі.

Важливо зазначити, що оскільки голі шини не ізольовані, поняття номінального напруги не застосовується таким же чином, як для ізольованих провідників. При підключенні шин до контактів обладнання, повинні використовуватися спеціалізовані з'єднувачі. Ці з'єднувачі, як показано на рисунку 3, забезпечують надійне, низькоопірне електричне з'єднання, що сприяє надійному перенесенню електричної енергії між шинами та іншими компонентами системи комутаційного обладнання.

З'єднання шин та ізольовані системи шин

З'єднання шин

При з'єднанні шин, вибір з'єднувачів є ключовим і залежить від матеріалів шин, які з'єднуються. Для медних-до-медних з'єднань, зазвичай, використовуються бронзові з'єднувачі. Ці з'єднувачі надають відмінну електричну провідність та механічну міцність, забезпечуючи надійне з'єднання. Для алюмінієвих-до-алюмінієвих з'єднань, ідеальним вибором є алюмінієві сплави. Вони спеціально розроблені для відповідності властивостям алюмінієвих шин, забезпечуючи надійне та стабільне з'єднання, мінімізуючи ризик корозії.

У випадку медних-до-алюмінієвих з'єднань, необхідні двометалеві з'єднувачі. Використання цих з'єднувачів є необхідним, щоб запобігти корозії, яка може виникнути через електролітичний ефект, коли два різні метали контактуєть в присутності електроліту (такого як волога в повітрі). Електролітична реакція між міддю та алюмінієм може призвести до виродження з'єднання з часом, потенційно викликаючи електричні відмови. Двометалеві з'єднувачі розроблені для зниження цього питання, забезпечуючи тривале та надійне з'єднання між медними та алюмінієвими шинами.

Ізольовані шини та системи каналізації

У закритих середньовольтних (СВ) та низьковольтних (НВ) установках, де використовуються великі струми, а простір обмежений, часто використовуються ізольовані шини та системи каналізації. У цих системах, шини розташовані всередині металевих корпусів, які виконують подвійну функцію: забезпечують механічну захисту та електричну ізоляцію. Корпуси захищають шини від фізичних пошкоджень, таких як непередбачені удары або контакт з іншими предметами, а також запобігають електричним ударом, ізольюючи живі провідники від оточуючого середовища.

Однак, цей корпус має свій недолік. Наявність корпусу зменшує теплові втрати шин. Він обмежує потік охолоджувального повітря навколо шин та зменшує радіаційні втрати, які важливі для відведення тепла, що виникає під час потоку струму. В результаті, струмові характеристики шин всередині корпусів часто значно нижчі, ніж у шин, які відкриті для вільного повітря.

Для вирішення цього питання та зменшення зниження струмопровідної здатності, можна використовувати вентиловані корпуси. Ці корпуси розроблені з відкриттями або вентиляційними отворами, які дозволяють кращий потік повітря, сприяючи більш ефективному відведення тепла. Це допомагає підтримувати більш високі струмові характеристики, одночасно забезпечуючи необхідну механічну захисту та ізоляцію.

Рисунок 4 надає ілюстративний приклад закритої шини, демонструючи типову структуру та вигляд такої системи, підкреслюючи, як корпус інтегрується з шинами для задоволення вимог внутрішніх електричних установок.

Ізольовані шини та системи каналізації

Ізольовані шини

Ізольовані шини, зазвичай, виготовляються з плоских пластин міді або алюмінію. Кількість пластин на фазу може змінюватися, залежно від величини струму, який вони повинні передавати. У цьому встановленні, кожна окрема фаза або полюс розташована всередині окремо заземленого покриття. Кінці цього покриття з'єднуються за допомогою пластина, розрахованого на повний струм короткого замикання.

Основна функція покриття полягає в тому, щоб запобігти виникненню міжфазних струмів короткого замикання. Додатково, воно надає важливу перевагу, пов'язану з магнітними полями. Коли струм проходить через провідники, він генерує сильні магнітні поля. Однак, рівний і протилежний струм індукується в корпусі або покритті, який майже повністю знищує ці магнітні поля. Це зниження магнітних полів допомагає зменшити електромагнітні завади та мінімізувати потенційні небажані ефекти на поблизьке електричне та електронне обладнання.

Зазвичай використовувані ізоляційні матеріали для ізольованих шин включають повітря та гексафторид сульфуру (SF6). Повітря є доступним та економічним варіантом, тоді як SF6 надає кращі ізоляційні властивості, що робить його придатним для застосувань, де потрібні вищі рівні ізоляції та електричної продуктивності.

Системи каналізації

У низьковольтних (НВ) установках, одним з економічних підходів до розподілу електричної енергії, а також підключення багатьох видів обладнання та забезпечення з'єднання між комутаційними панелями або між комутаційною панеллю та трансформатором, є використання системи каналізації. Як показано на рисунку 5, системи каналізації надають структурований та ефективний спосіб маршрутизації електричних провідників, захищаючи їх від фізичних пошкоджень та спрощуючи встановлення та обслуговування електричних систем.

Системи каналізації: Основні характеристики та переваги

Система каналізації складається з попередньо зібраних плоских пластин провідників (включаючи фазові та нейтральні провідники), розташованих всередині одного металевого корпусу. Цей дизайн надає структурований та організований підхід до розподілу електричної енергії.

У системах каналізації, виведення електричної енергії з шини каналізації здійснюється за допомогою відводних блоків. Ці блоки з'єднуються в певних, попередньо визначених місцях вздовж шини каналізації. Вони дозволяють безпечне та контролюване виведення електричної енергії з системи, зазвичай, через відповідні захисні пристрої, такі як автомати або предохранители. Цей встановлення забезпечує, що електрична енергія може бути розподілена точно на різні навантаження, як вимагається.

Системи каналізації мають кілька значних переваг порівняно з традиційними кабельними системами:

• Економічність та легкість встановлення: Системи каналізації є більш економічними та простішими для встановлення, особливо при високострумових застосуваннях. У таких сценаріях, досягнення необхідних струмових характеристик за допомогою одножильних кабелів часто вимагає використання декількох кабелів, щоб задовольнити специфікації відносно випадів напруги та провалів напруги. Це не тільки збільшує складність та вартість встановлення кабелів, але й підвищує ризик перегріву між кабелями, що потенційно може призвести до коротких замикань. Насупильно, системи каналізації надають більш ефективне та надійне рішення для розподілу електричної енергії при високих струмах.

• Механічна міцність та ефективність встановлення: Вони мають вищу механічну міцність на довгих відстанях з мінімальною потребою у кріпленнях. Ця характеристика значно зменшує час встановлення, оскільки вимагається менше опор та кріплень порівняно з кабельними системами. Міцність систем каналізації також забезпечує більшу довговічність та надійність під час експлуатації.

• Економія простору та спрощений дизайн: Системи каналізації усувають потребу у багатьох кабельних трасах разом з їхніми пов'язаними металевими опорами, спрощуючи загальну електричну інфраструктуру. Це зменшення складності не тільки економить простір, але й робить систему простішою для управління та обслуговування.

• Зменшення потреби у терміналізації: Вони вимагають менше простору для терміналізації всередині комутаційних панелей. Це важлива перевага, особливо в дизайнах комутаційних панелей, де простір обмежений, дозволяючи більш компактні та ефективні електричні панелі.

• Відсутність потреби у кабельних спайщиках: Оскільки системи каналізації є попередньо зібраними та не вимагають спайки кабелів на місці, відпадає потреба у спеціалізованих кабельних спайщиках. Це не тільки зменшує витрати на роботу, але й мінімізує потенційні помилки, пов'язані з з'єднанням кабелів, підвищуючи загальну якість та надійність електричного встановлення.

• Гнучкість у розподілі електричної енергії: Багато відводних виходів надають гнучкість для адаптації до змін у потребах електричної енергії після початкового встановлення, залежно від рейтингу шини каналізації. Ця характеристика дозволяє легко переконфігурувати електричну систему для забезпечення нових навантажень або змін у потребах навантаження, роблячи системи каналізації високоадаптивними до змінних електричних потреб.

• Легкість перепозиціонування та розширення: Перепозиціонування розподільчих виходів є простим процесом у системах каналізації. Крім того, система може бути легко розширена, як міняються електричні потреби об'єкту, надаючи масштабоване рішення для розподілу електричної енергії.

• Естетична привабливість: У зонах, де електрична система видима, системи каналізації надають естетично привабливий вигляд порівняно з пучками кабелів. Їх стильний та однорідний дизайн може підвищити візуальну привабливість внутрішнього оформлення будівлі, роблячи їх вибраним варіантом у комерційних та громадських просторах.

• Перевикористання: Системи каналізації можна розбирати та повторно використовувати в інших зонах, надаючи економічне рішення для об'єктів, які проходять реставрацію або розширення. Цей фактор перевикористання не тільки зменшує відходи, але й дає значні економії відносно матеріалів та вартості встановлення.

• Покращена стійкість до пожежі: Вони надають кращу стійкість до поширення пожежі порівняно з традиційними кабельними системами. Металевий корпус каналізації допомагає утримувати пожежу та запобігати її поширенню через електричну систему, вносячи внесок у покращення пожежної безпеки в будівлях.