Токопроводы

В зависимости от вида проводников токопроводы подразделяют на гибкие (при использовании проводов) и жесткие (при использовании жестких шин). Токопроводы защищены от попаданий твердых тел, от капель и пыли.

Жесткие токопроводы до 1 кВ, поставляемые комплектно, называют ши-нопроводами; их комплектуют секциями унифицированной длины, которые могут быть прямыми, угловыми, гибкими, вводными, ответвительными, ком­пенсационными, переходными, подгоночными. Технические данные шино­проводов приведены в табл. 8.5-8.7.

Типы шинопроводов в зависимости от назначения: 1) магистральные, предназначенные в основном для присоединения к ним распределительных шинопроводов и силовых распределительных пунктов, щитов и отдельных мощных приемников (см. рис. 2.5); 2) распределительные - для присоедине­ния к ним электроприемников; троллейные - для питания передвижных эле­ктроприемников; 3) осветительные - для питания светильников и электро­приемников небольшой мощности и специальные.

Магистральный шинопровод предназначен для распределительных шинопро­водов и пунктов, в том числе по схеме трансформатор ЗУР — магистраль, от­дельных крупных электроприемников в системе четырехпроводных электричес­ких сетей с глухозаземленной нейтралью. Номинальный ток 1600, 2500, 4000 А.

Кожух ШМА-73 (рис. 8.16) состоит из двух алюминиевых профилирован­ных боковин, используемых в качестве нулевого провода, и крышек (обойм). Нулевым проводом в ШМА-68Н является четвертая шина. ШЗМ-16 имеет rnnnniHvio изоляцию шин и плотное сжатие их профилированных алюмини-

8.7. Токопроводы

Таблица 8.5. Технические данные магистральных шинопроводов переменного тока

Показатель

ШМА4-1250 ШМА4-1600 ШМА4-2500 ШМА4-3200 ШМА4-4000

1 8x140

Номинальный ток, А Амплитудное значение тока короткого замыкания, кА Сопротивление фазы (среднее) при номинальном токе и установившемся режиме, Ом/км:

активное

индуктивное

полное Полное сопротивление петли фаза—нуль (наибольшее значение), Ом/км Потеря напряжения на длине 100 м при номинальном токе и нагрузке, сосредоточенной в конце линии (cos(p = 0,8), В Количество шин на фазу Сечение шин, мм

0,033	0,030	0,017	0,015	0,011
0,018	0,014	0,008	0,005	0,009
0,038	0,033	0,019	0,016	0,014
0,112	0,095	0,092	0,083	0,046

8,1

9,1

8,2

8,3

10,2

8x140

8x160

12x160

Примечания:

1. Материал шин — алюминий марки АДО.

2. Максимально допустимое расстояние между точками крепления 6 м.

3. Допустимые механические нагрузки в вертикальной плоскости 900 Н, в горизонтальной -

4. По ГОСТ 14254—96 степень защиты IP44.

450 Н.

Таблица 8.6. Технические данные распределительных шинопроводов переменного тока <V_HO„ = 380/220 В)

Показатель

ШРА-73

ШРМ-75

ШРА-74

Номинальный ток, А 250

Активное сопротивление на фазу, Ом/км 0,20
Реактивное сопротивление на фазу, Ом/км 0,10
Размеры шин на фазу, мм 35x5

Максимальное расстояние между точками 3000 крепления, мм

0,13	0,085	—	0,15	0,15	0,14
0,10	0,075	—	0,20	0,20	0,10
50x5	80x5	—	35x5	50x5	80x5

Таблица 8.7. Технические данные осветительных шинопроводов переменного тока

Показатель

ШОС-2-25-44

ШОС-4-25-44

ШОС-80-43

Номинальный ток, А Номинальное напряжение, В

25 220

25 380/220

16 220

Примечание. Ударный ток КЗ при проверке на электродинамическую стойкость равен 3 кА.

евых оболочек, что обеспечивает непрерывное крепление шин по всей длине секции и надежность нулевого провода. Выпускаются также шинопроводы постоянного тока ШМАД, ШМАДК на напряжение 1200 В и ток 1600-6300 А и магистральные шинопроводы специального назначения. Шинопроводы допускают применение в пожароопасных зонах классов П-I, П-Иа и не пред-

Глава 8. Транспорт (канализация) электрической энергии

Ш_

~\

Рис. 8.16. Магистральный шинопровод ШМА-73: а - прямая секция; б — поперечный разрез; 1 — фазные шины; 2 — изолятор; 3 — эластичная про­кладка; 4 — верхняя крышка; 5 — обойма; 6 -болт; 7 — боковая крышка; 8 — изоляционная пе­регородка между шинами; 9 — угольник крепления шинопровода к опорной конструкции

назначены для эксплуатации в химически активных средах и взрывоопасных зонах.

Распределительные шинопроводы (рис. 8.17) ШРА (с алюминиевыми жилами) и ШРМ (с медными шинами) предназначены для передачи и распре­деления электроэнергии напряжением 380/220 В при возможности непосред­ственного присоединения к ним электроприемников в системах с глухозазем-ленной нейтралью. Номинальный ток ШРА — 250, 400, 630 А; ШРМ — 100, 250 А. Сопротивление петли фаза-нуль (полное) 0,29-0,55 Ом/км. Линейная потеря напряжения на длине 100 м при равномерно распределенной нагрузке и cos ф = 0,8 лежит в пределах 7,5-8,5 В. Степень защиты по ГОСТ 14254—96-IP32. Материал шин шинопровода климатического исполнения: УЗ — алюминий, плакированный медью АПМ-2, ТЗ — медь ШМТ. Распре­делительные шинопроводы крепят так же, как и магистральные: на стойках, кронштейнах, подвесах.

Осветительные шинопроводы ШОС выпускаются на ток 25, 63, 100 А для групповых четырехпроводных линий в сетях до 1 кВ с нулевым проводом. В ШОС-67 используют: медный изолированный провод; в ШОС-73А — алю­миниевые шины, плакированные медью; в ШОС-73 (см. рис. 8.20) — медные шины.

В последнее десятилетие стали широко применять осветительные шино­проводы ШОС2-25 (однофазные) и ШОС4—25 (трехфазные) для выполнения на промышленных предприятиях, в общественных и административных зда-

8.7. Токопроводы

Рис.8.17. Распределительные шинопроводы ШРА:

а — общий вид прямой секции ШРА-73; б — шинопровод ШРА-73В для вертикальной прокладки; в — элементы шинопровода ШРА-73; / — шина; 2 — короб; 3 — изолятор; 4 — универсальная сек­ция; 5 — прямая секция; 6 — кронштейн; 7 — ответвительная коробка; 8 — крышка; 9 — секция с изгибом шин на плоскость; 10, 13, 18 — конструкции для установки и крепления токопровода; 11, 14, 15 — ответвительная коробка с автоматом (П), с предохранителем (14) и с пусковым аппа­ратом (15); 12 — секция с изгибом шин на ребро; 16 — прямая секция; 17 — коробка с указате­лем наличия напряжения; 19 — вводная коробка; 20 — заглушка торцевая

Глава 8. Транспорт (канализация) электрической энергии

ниях осветительных линий, питающих однофазные нагрузки в электрических сетях с глухозаземленной нейтралью. Шинопровод можно применять в пожа­роопасных зонах классов П-1 и П-IIa. Основные технические данные: номи­нальный ток 25 А, номинальное напряжение 500 В, частота 60 Гц, потеря на участке 100 м напряжения 6,1 В, электродинамическая стойкость при сквоз­ных токах (амплитудное значение) — 4,5 кА. Поперечное сечение шинопро-водов приведено на рис. 8.18 а, б.

кЗЗ

Рис. 8.18. Осветительные шинопроводы:

а, б— поперечное сечение шинопровода ШОС2 (а) и ШОС4 (б), в—ж — шинопровод ШОС80: по­перечное сечение (в); прямая секция (г); соединитель {д); угловая секция (е); штепсель (ж): 1 — шнур штепселя; 2 — патрубок для установки светильника

8.7. Токопроводы

Осветительный шинопровод ШОС80 (рис. 8.18, в—ж) предназначен для осветительных линий в помещениях общественных зданий, а также в админи­стративных и бытовых помещениях промышленных зданий. Шинопроводы не предназначены для эксплуатации в химически активных средах, взрыво- и пожароопасных зонах и помещениях с токопроводящей пылью. Основные технические данные: номинальный ток 16 А; номинальное напряжение 380/320 В; частота 50, 60 Гц, номинальный ток штепселя 6 А; электродинами­ческая стойкость 3 кА; полное сопротивление (при температуре 20 °С) 5,4 Ом/км; потеря напряжения на участке 100 м при номинальном токе — 3,48 В; по ГОСТ 14254-96 степень защиты IP20; допустимое расстояние меж­ду местами крепления шинопровода при интенсивности нагруки от массы ус­танавливаемых светильников не более 2 кг — 4 м, не более 1,5 кг — 8 м; мак­симальная масса светильников,устанавливаемых на осветительных штепселях, 1 кг; материал шин (1x5 мм) — медь; материал короба — алюминий АД31Т.

На прямых секциях снизу через каждые 500 мм смонтированы соединитель­ные розетки, закрытые откидными крышками. Розетки предназначены для подключения светильников втычным контактом через штепсель 10 А. Короб заземлен нулевым проводом. Светильники подвешивают к несущим конструк­циям или непосредственно к ШОС. Общая нагрузка на 1 м, определяемая ти­пом (видом) шинопровода и максимальным пролетом, регламентируется.

Экономичное выполнение цеховой электрической сети по схеме блок-трансформатор—магистраль представлено на рис. 8.19. В этом случае линия, питающая распределительную сеть цеха (которая может быть выполнена на 2УР как распределительными шинопроводами ШРА, так и кабелями, ради-ально питающими шкафы и щиты 0,4 кВ), является главной магистралью. Число отходящих от подстанций питающих магистралей не должно превы­шать количество трансформаторов.

В сетях 6-10 кВ промышленных предприятий экономически целесообраз­но применять гибкие или жесткие токопроводы при передаваемой мощности 15-40 МВА на напряжении 6 кВ и 20-70 МВА на 10 кВ.

Преимущества токопроводов по сравнению с кабельными линиями:

1) большая надежность, в основном из-за отсутствия кабельных муфт;

2) меньшие стоимость и трудоемкость изготовления;

3) лучшие условия эксплуатации, так как возможен визуальный осмотр;

4) большая перегрузочная способность благодаря лучшим условиям охлаж­дения.

Недостатки токопроводов:

1) большее индуктивное сопротивление, что вызывает дополнительные по­тери напряжения; различное сопротивление фаз приводит к несимметрии на­пряжения фаз протяженных токопроводов при токах 2,5 кА и более;

2) дополнительные потери электроэнергии в шинодержателях, арматуре и конструкциях при токах 1 кА и более от воздействия магнитного поля;

3) укрупнение единичной мощности токопровода по сравнению с несколь­кими кабельными линиями.

Глава 8. Транспорт (канализация) электрической энергии

*777

Рис. 8.19. Магистральный комплектный шинопровод

Для увеличения надежности применяют, как правило, токопроводы, состо­ящие из двух линий с секционированием и автоматическим включением ре­зерва.

Из-за значительного реактивного сопротивления шинопроводов при токах 2,5 кА и более предусмотрены меры по снижению и выравниванию индуктив­ного сопротивления (расположение полос в пролетах по сторонам квадрата, применение спаренных фаз, профильных шин, круглых и квадратных полых труб, внутрифазных транспозиций для протяженных гибких токопроводов).

В отключенной линии двухцепного токопровода в результате влияния не­уравновешенного электрического и магнитного полей оставшегося под напря-

8.7. Токопроводы

жением токопровода наводится напряжение. Это напряжение зависит от дли­ны токопровода, расположения фаз на опоре, расстояния между фазами. Для уменьшения значения наведенного напряжения фазы цепи протяженного то­копровода рекомендуется располагать по вершинам равностороннего треу­гольника.

Каждая фаза гибкого токопровода выполняется из нескольких алюминие­вых или сталеалюминиевых проводов, располагаемых по окружности с помо­щью крепежных деталей (рис. 8.20), которые осуществляют их крепление к изоляторам и противодействие схлестыванию при КЗ. Механическую нагруз­ку обычно несут два сталеалюминиевых провода, токовую — остальные. Во избежание схлестывания проводов при КЗ между проводами гибких и жест­ких подвесных токопроводов предусматривают в пролете одну-две междуфаз­ные распорки.

Совмещенная прокладка гибких токопроводов напряжением выше 1 кВ и технологических токопроводов на общих опорах не допускается.

Переменный ток в отличие от постоянного по сечению токопровода рас­пределяется неравномерно, смещаясь к периферии сечения, в результате ак­тивное сопротивление R~ (сопротивление на переменном токе) одного и того

Глава 8. Транспорт (канализация) электрической энергии

же участка больше омического R— (на постоянном токе). Неравномерность распределения тока по сечению проводника оценивается коэффициентом по­верхностного эффекта К_ПЗ = R-/R- > 1, который определяется в зависимос­ти от конструктивных размеров проводника и частоты (с увеличением часто­ты поверхностный эффект усиливается).

В токопроводах магнитные поля близко расположенных проводников влия­ют на распределение тока по их сечению: при одинаковом направлении ток вы­тесняется к периферии, при противоположном — стягивается к середине рас­положения проводников; это явление называется эффектом близости и характеризуется коэффициентом близости К_эЪ. В отличие от коэффициента по­верхностного эффекта, который всегда больше единицы, коэффициент близос­ти может быть больше единицы и меньше ее, т. е. может как увеличивать, так и уменьшать неравномерность распределения тока по сечению (для круглых шин К_эЪ > 1, для прямоугольных — зависит от их взаимного расположения). При расчетах токопроводов поверхностный эффект и эффект близости учиты­вают через коэффициент дополнительных потерь К_ап = К_пэ /К_{э 6}. В жестких то­копроводах, состоящих из шин, смонтированных на штыревых или подвесных изоляторах, расстояние между фазами и диаметр фаз меньше, чем в гибких, по­этому при их расчете дополнительные потери учитываются коэффициентом К_{Л п}

Более экономичны гибкие и жесткие токопроводы с расположением фаз в вершинах равностороннего треугольника (рис. 8.21) по сравнению с токопро-водами с вертикальным или горизонтальным расположением фаз благодаря взаимной компенсации магнитных полей фаз. Такие токопроводы являются

Рис. 8.21. Способы прокладки жестких токопроводов:

а — в закрытой эстакаде; б — на железобетонной опоре; в — на железобетонных кронштейнах, прикрепляемых к стене здания; 7 — фиксатор; 2 — приточные вентиляционные отверстия; 3 — г>ишыыо ягйппрмйнтные волнистые листы; 4 — магистраль заземления

8.7. Токопроводы

симметричными. Жесткие токопроводы более компактны, чем гибкие, имеют разнообразное крепление к поддерживающим конструкциям.

Фазы токопровода из неизолированных алюминиевых шин для зашиты от пыли могут находиться в одном общем немагнитном кожухе (например, из алюминия); монтируются на опорных изоляторах в вершинах равносторонне­го треугольника.

Вопросы для самопроверки

1. Сформулируйте принципы выбора проводниковых устройств для кабельной канализации электроэнергии по заводу.

2. Изложите основные сведения по воздушным линиям в системах электроснаб­жения.

3. Назовите основные применяемые кабели в системах электроснабжения и рас­шифруйте их маркировку, увязав ее со способами прокладки.

4. Каковы особенности и ограничения на прокладку кабелей в траншеях?

5. Посчитайте увеличение сечения при прокладке кабелей в блоках, поясните физический смысл изменения величины электрической нагрузки в зависимости от места прокладки в блоке и особенности использования центральных труб блока.

6. Почему прокладка кабелей в туннелях и каналах стала основной для предпри­ятий с большой нагрузкой и насыщенной кабельной канализацией?

7. Чем вызвано появление способа прокладки кабелей на эстакадах?

8. Обоснуйте область применения токопроводов и рассмотрите особенности их конструктивного выполнения.

9. Проиллюстрируйте разнообразие электропроводок.

10. Укажите особенности применения магистрального, радиального и смешан­
ного питания потребителей и электроприемников.

Глава 9. Расчет токов короткого замыкания

Дата добавления: 2015-07-17