Лекції 9 модуль іі. Основні схеми станцій і підстанцій
Тема 4. Шинні конструкції
4. 1. Збірні електричні шини
Збірними шинами називають спеціальну конструкцію в розподільчій установці РУ, об'єднуючу окремі електричні лінії і призначену для прийому і розподілу електроенергії.
У відкритих РУ збірні шини виконуються на основі неізольованих гнучких провідників. У закритих РУ аеропортів та інших об'єктів їх виконують на основі жорстких неізольованих провідників.
Ошинуванням називають шини невеликої довжини, що з'єднують електричні апарати зі збірними шинами або між собою.
4.2. Форма шин
На практиці використовують шини прямокутного, круглого, квадратного і коритоподібного перетину.
Шини прямокутного перерізу (рис. 4.1,а) випускають у вигляді смуг розмірами від h = 15 × b = 3 мм2 до 120 × 10 мм2. Останні допускають тривале протікання змінного струму до 2000 А. Такі властивості шин прямокутного перерізу як легке зчленування з електричними апаратами і між собою, хороші умови охолодження, достатня механічна міцність при електродинамічних діях струмів КЗ і невисоке значення коефіцієнта поверхневого ефекту зумовили практично повсюдне їх використання в електроустановках напругою до 35 кВ і з струмом до 2000 А.
При великих струмах можна використовувати пакети, складені з двох або трьох паралельних шин на кожну фазу. Однак такі складені шини знаходять все менше застосування через складність монтажу, недостатньої механічної міцності при великих струмах КЗ, більш високого значення коефіцієнта поверхневого ефекту і необхідності застосування через певні відстані прокладок між смугами шин. Прокладки виключають можливість злипання смуг однієї фази при КЗ.
Рис. 4.1. Електричні шини прямокутного (а), круглого (б), квадратного (в) і коритоподібного (г) перетину
Шини квадратного і коритоподібного перетину (рис. 4.1,в,г) позбавлені ряду названих недоліків складових шин і більш ефектно використовують матеріал провідника, допускаючи більшу щільність струму. Крім того, шини такого перетину володіють більшою механічною міцністю на вигин.
Шини круглого перетину (рис. 4.1,б) широко використовуються в установках 110 кВ і вище. Така форма шин дозволяє уникнути підвищеної напруженості електричного поля на різких вигинах поверхні провідника, рівномірно розподіляючи електричне поле. У місцях високої напруженості поля відбувається посилена іонізація повітря і можуть виникати коронні розряди, що знижують електричну міцність повітря. З цієї причини можливі перекриття ізоляторів і пробою між фазами.
4.3. Матеріал шин
Матеріал, з якого виготовляють шини, повинен володіти достатньою електричною провідністю і механічною міцністю, щоб протистояти електродинамічним силам, що виникають в шинах при струмах КЗ. Таким матеріалом може бути алюміній, мідь чи сталь.
Алюмінієві шини мають досить хорошу провідність, що в сукупності з невисокою вартістю і легкістю алюмінію зумовило їх практично повсюдне використання.
Мідні шини значно дорожчі, але вони добре протистоять дії хімічних реагентів. Їх доцільно використовувати в електроустановках, розташованих поблизу хімічних заводів, морського узбережжя і солоних озер.
Сталеві шини мають значно гіршу провідність, при змінному струмі в них мають місце втрати на вихрові струми і гістерезис. Однак завдяки дешевизні, великій механічній міцності і меншої дефіцитності, стальні шини можна використовувати в електроустановках з струмами до 325 А.