Передача, распределение и накопление электроэнергии

Шинопровод: надежное и экономичное решения для эффективного электроснабжения без потерь

19 января 2017 г. в 11:02

В данной статье рассматриваются технические особенности и сферы применения набирающих все большую популярность сегодня шинопроводных систем, или шинопроводов. Способ передачи и распределения электрической мощности в сетях напряжением до 1000 В является одной из главных задач в электроэнергетике. Как правило, в качестве проводников используются кабели, которые нашли широкое применение в многоэтажных домах, торговых комплексах, промышленных предприятиях и т.д. В статье автор описывает как технические, так и экономические преимущества шинопроводов перед кабельными системами.

Типология и назначение

Шинопровод представляет собой устройство из неизолированных или изолированных проводников, изоляторов и конструкций, которые служат для передачи и распределения электроэнергии в производственных помещениях, на территориях промышленных предприятий, стояках многоквартирных домов, торговых помещениях и пр. Согласно ГОСТ 28668.1-91 (МЭК 439-2-87), шинопровод — комплектное устройство в виде системы проводников, состоящее из шин, разделенных промежутками и опирающихся на изолирующий материал, помещенных внутри трубы, лотка или другой подобной оболочки, прошедшее типовые испытания.

Шинопровод может включать в себя следующие элементы: прямые секции стандартной длины (2м, 3м, 4м), секции для распределения, блоки для соединения секций (у компании Schneider Electricс самозатягивающимися гайками), элементы подключения к щитам и трансформаторам, секции специального назначения — транспозиции фаз, компенсационные, гибкие, отводные блоки для установки автоматических выключателей и иной коммутационной аппаратуры.

По назначению шинопроводы подразделяют на магистральные, распределительные, осветительные и троллейные.

Магистральными называются шинопроводы, предназначенные для сооружения магистральных линий, связи подстанций по стороне низкого напряжения, для питания распределительных шинопроводов, распределительных пунктов, отдельных крупных электроприемников напряжением до 1000 В частотой 50 Гц. Шинопроводы представляют собой комплектную электрическую сеть, состоящую из конструкций для крепления и отдельных секций, соединяемых между собой предусмотренным способом. Они изготавливаются отдельными секциями нормализованной длины — прямые и фигурные (угловые и ответвительные), что позволяет собрать шинопровод любой конфигурации. Номиналы магистральных шинопроводов составляют от 630А до 6300А.

Распределительные шинопроводы — это шинопроводы, состоящие из специальных секций для распределения с установленными отводными блоками, непосредственно к которым присоединятся электропотребители. Номиналы распределительных шинопроводов составляют от 100А до 6300А.

Осветительные шинопроводы применяют для создания сетей освещения и подключения осветительных приборов, а также потребителей небольшой мощности. Осветительные шинопроводы производят на токи от 25 до 40 А.

Троллейные шинопроводы применяют для питания цеховых электроприемников подвижного состава (например, кранов, кран-балок, монорельсовых дорог, напольных тележек, установок для раскроя тканей) и выпускают на токи от 35 А до 1 кА.

Преимущества конструкции

Конструкция большинства современных шинопроводов представляет собой пакет шин, плотно прижатых друг к другу, изолированных при помощи полиэфирной пленки и помещенных в кожух. Шины изготавливаются из меди или алюминия прямоугольной формы. Кожух, в зависимости от производителя, может быть либо алюминиевый, либо стальной. В качестве примера, на Рис. 1 представлено сечение шинопровода Canalis KT производства Schneider Electric.

Рис.1 Конструкция шинопровода Canalis KT

Благодаря именно такой конструкции шинопровода обеспечивается равномерное распределение плотности тока по сечению проводника, в отличие от кабеля. Эта особенность приводит к значительному сокращению падения напряжения и потерь энергии в магистрали. Расчёты показывают, что при применении шинопровода на ток 2000А длиной 100 м вместо кабельной линии такой же длины на аналогичную нагрузку можно сэкономить 1 936 110 руб. в год только на потерях, которые возникают в линии при передаче электроэнергии.

Пример:

В качестве примера рассмотрим линию для передачи электроэнергии длиной L=100м, напряжением U=400В и на ток I=2000А при cosϕ=0,9, температура окружающей среды t=35°С.

Решение:

Падение напряжения в ШП KTA2000 исполнение Per(табличное значение стр.144 каталога 2016 года):

ДUт= 0,003 (В/100 м/А);

Падение напряжения в ШП при распределенной нагрузке:

ДUшп = ДUт·L·I = (0,003·100·2000)/100 = 6 В.

Падение напряжения в кабельных линиях ВВГнг-FRLS 5х240-1:

ДUкл = (P·R·L+Q·X·L)/U = 33 В, где

Pи Q – соответственно – активная и реактивная мощности,

Rи X - соответственно - активное и реактивное сопротивления кабеля.

Таким образом, дельта в падениях напряжения между кабелем и шинопроводом составит:

ДUкабель – ДUшинопровод = 33 – 6 = 27 В

Эквивалентные потери мощности при условии, что линия работает в течение 10 часов в сутки составит:

ДPсут = 3·I·ДU·cosϕ·10= 3·2000·27·0,9·10 = 1458 кВт/час

1 кВт электроэнергии при одноставочном тарифе для предприятий равен 5,03 руб./кВт.ч. Следовательно дополнительные затраты на оплату потерь, которые будут возникать в случае установки кабельных трасс по отношению к трассам шинопроводов в месяц, при условии, что предприятие работает 22 дня в месяце составит:

ДСдоп.з.мес=22·ДPсут·5,03 = 22·1458·5,03=161 340 руб

Дополнительные затраты в год:

ДСдоп.з.год=12·ДСдоп.з.мес=12·161340=1 936 110 руб

Еще один миф, который хочется развеять — это то, что стоимость шинопровода значительно выше стоимости кабельной системы. В качестве примера используем данные, которые даны выше, а именно: магистральная трасса длиной L=100м, напряжением U=400В и на ток I=2000А.

В данном случае будем сравнивать стоимость кабельной системы с применением кабелей ВВГнг-FRLS-5x240-1, в количестве 5 штук (так как ток одного кабеля согласно тех данных 472А) и шинопровода с усиленным исполнением земли Per - KTA2000.

Таким образом, легко сделать вывод, что в современных условиях 2016 года, стоимость системы шинопровода оказывается меньше стоимости кабельной системой. Это является еще одной причиной интереса и спроса на шинопроводы.

Компактные, надежные и безопасносные

Помимо двух важных технико-экономических показателей рассмотренных выше стоит отметить ряд других технических преимуществ шинопровода по сравнению с кабелями.

К примеру, простота планирования и проектирования трасс. Все трассы шинопроводов могут быть прорисованы на этапе проектирования в 3D виде, что позволяет четко оценить граф сети и расположение возможной установки отводных блоков для питания потребителей. Некоторые производители шинопроводов предлагают специальное программное обеспечение, например, CanBrass или BrassII от компании Schneider Electric, которые позволяют прочертить трассы шинопроводов в DWG расширении в 3Dвиде с последующей возможностью загрузки трасс в чертежи проектов.

В связи с тем, что шинопроводы поставляются в виде отдельных секций конечной длины и понятной формы, монтаж представляет собой последовательный сбор модулей: как будто вы собираете конструктор, следуя четкой и понятной инструкции. Это позволяет сэкономить до 70% рабочего времени по сравнению с монтажом аналогичной трассы кабельной системы. Подключение потребителей даже к уже имеющейся шине осуществляется очень быстро благодаря специальным стыковочным модулям. Возможен монтаж на любые несущие конструкции.

Следует отметить массогабаритные размеры шинопровода по сравнению с кабелями. Трасса шинопровода всегда будет занимать меньше места по сравнению с кабельной трассой независимо от номинала. В качестве примера приведем чертеж сравнения габаритов и нагрузки на метр длины шинопровода и кабельной трассы для линии на 2000А (Рис. 2). Данный факт позволят экономить на металлических конструкция здания — колоннах, фермах и т.д., а также обеспечить эстетичный вид трасс электроснабжения.

Рис.2 Массогабаритные параметры трасс

Гибкость трансформации системы — еще один плюс шинопроводов. Это особенно важно при распределенной нагрузке, когда мощность потребителей часто меняется или они переносятся с место на место. Возможность отбора мощности в разных точках сети без перерыва в электроснабжении является существенным преимуществом шинопроводов.

Стоит также отметить возможность многоразового использования. Трасса шинопровода может быть разобрана и собрана и пригодна к использованию неограниченное количество раз при условии, что монтаж-демонтаж проводились без нарушений.

Шинопроводная система является более безопасной и надежной по сравнению с кабельной трассой по следующим параметрам:

  • благодаря экранирующим свойствам кожуха шинопровода обеспечивается низкий уровень электромагнитного излучения. Это позволяет прокладывать трассу шинопровода в непосредственной близости к сети передачи данных или располагать рядом с радиоэлектронной аппаратурой;
  • стандартное исполнение шинопровода имеет высокую степень защиты IP55 и механическую прочность IK08. Конструкция шинопровода предотвращает попадание воды от спринклеров систем, а также высокую степень защиты кожуха от ударов и вибростойкость;
  • все элементы шинопровода не содержат галогены и ПВХ. При пожаре шинопровод не выделяет дым и токсичные газы, а также сам является противоогненным барьером и предотвращает распределение огня в течение 2-х часов при использовании дополнительных огнезащитных барьеров;
  • устройства блокировки исключают монтажные ошибки, а также установку и снятие отводного блока под напряжением. Степень защиты от прикосновения к токоведущим частям электроустановки IP**D обеспечивает абсолютно безопасные условия труда для обслуживающего персонала вследствие отсутствия доступа к токоведущим частям;
  • специально разработанная конструкция шинопровода, узлов присоединения по питающей стороне, стороне потребителя, стыковые моноблочные соединения, ответвительные модули. Соблюдение усилий затяжки и положения узлов при монтаже гарантируют надёжность передачи и распределения электроэнергии;
  • за счёт плотной укладки изолированных проводников без воздушного зазора и их соприкосновения друг с другом и с корпусом, который выступает в роли радиатора охлаждения, обеспечивается лёгкий отвод тепла, выделяемого при протекании тока.
  • при нормальной эксплуатации шинопроводы практически не нуждаются в обслуживании в течение всего срока службы, составляющего 25-30 лет.

Таким образом, налицо явные преимущества шинопроводных систем для электроснабжения любых объектов: сокращение падения напряжения и потерь энергии в магистрали, значительаня экономия средств при монтаже шинопровода, экономия места, простота монтажа, безопасность и надежность.

Литература:

  1. Библия электрика: ПУЭ, МПОТ, ПТЭ. — М.: Эксмо, 2012. — 752 с. — (Российское законодательство. Техническая литература).
  2. ГОСТ 28668.1-91 (МЭК 439-2-87) Низковольтные комплектные устройства распределения и управления.
  3. Техническая коллекция Schneider Electric, Выпуск №29.

Источник: Анатолий Францович Афтенюк, инженер по проектированию шинопроводов, компания Schneider Electric

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: «Подольсккабель»: кабельно-проводниковая продукция от надежного производителя

В современном мире разнообразная кабельная продукция широко применяется практически во всех отраслях промышленности и в быту. Различающиеся по материалу токопроводящей жилы, классу изоляции и форме кабели, провода и шнуры применяются в энергетике, на сотнях тысяч объектов промышленного и гражданского строительства, на транспорте и в машиностроении, в других сферах. Без кабельно-проводниковой продукции не может жить не только столичная Москва, но даже самый маленький современный поселок. Сегодня кабельная продукция представлена огромным многообразием кабелей и проводов. Так, на объектах энергетики и для подачи электропитания для очень мощных потребителей в различных сферах промышленности используется отличающийся высоким уровнем электрической и механической прочности силовой кабель; для цепей управления механическими устройствами — обладающие повышенной устойчивостью к возгоранию сигнальные или контрольные кабели. Существуют также кабели коммутационные, монтажные, измерительные, радиочастотные, осветительные и большое количество других типов кабелей. При этом современная кабельно-проводниковая продукция должна отвечать очень жестким требованиям по качеству и надежности (требования устанавливаются едиными для разных стран стандартами). В числе производителей кабельно-проводниковой продукции, способных обеспечить полное ее соответствие требованиям стандартов — завод «Подольсккабель», производственная история которого началась в 1941 г. На сегодняшний день наш завод является предприятием европейского уровня, располагающим современной производственной базой и профессиональным штатом сотрудников. Основные законы рынка знают все: купить товар у производителя — значит купить лучший товар по лучшей цене. Отвечая потребностям сегодняшнего дня, завод осуществляет и такую деятельность, как продажа кабельной продукции (в розницу и оптом). К тому же, наши клиенты имеют возможность заказать изготовление кабелей со специфическими параметрами. Полный каталог...
Бюро информации · ПОДОЛЬСККАБЕЛЬ · Вчера · Россия · Московская обл
НП ПОДОЛЬСККАБЕЛЬ, АО

ПРОДАМ: Изоленты Энергия

Электроизоляционная лента (изолента) предназначена для обмотки проводов и кабелей с целью их электроизоляции. Технические характеристики — Номинальное напряжение: 600 В; — Напряжение изоляции, кВ: 4; — Коэффициент растяжения: 1.5; — Условия эксплуатации, ⁰С: от -50 до +70; — Срок службы: 5 лет; — Гарантийный срок эксплуатации: 12 месяцев.
Рыжов Сергей · ЭТК Энергия · 25 марта · Россия · г Москва
Изоленты Энергия

ПРОДАМ: Кабель NYM

В ПРОМТЕХ-электро всегда в наличии кабель NYM — силовой кабель, используется в электрических сетях с напряжением до 0,66 кВ. Имеет изоляцию проводников из ПВХ пластиката (как правило, серого цвета), а также внутренний заполнитель из вулканизированной резины (с примесью мела). Предназначен для стационарной прокладки внутри помещения. Не распространяет горения при одиночной прокладке. Благодаря круглой форме сечения, очень удобен при монтаже. В кабеле используются исключительно медные одножильные или многожильные проводники. NYM 2×1.5 NYM 2×2.5 NYM 2×4 NYM 3×1.5 NYM 3×2.5 NYM 3×4 NYM 4×1.5 NYM 4×2.5 NYM 4×4 NYM 5×1.5 NYM 5×2.5
Отдел Продаж · ПТКС · Вчера · Россия · г Санкт-Петербург
Кабель NYM

ПРОДАМ: Удлинители на каркасе, переноски

ООО «РВМ Электромаркет» предлагает электроудлинители на пластиковом каркасе собственного производства: — на проводе ПВС от 2×0,75 до 3×1 — от 10 до 50 метров (в зависимости от сечения провода) — с заземляющим контактом и без — от 1 до 4 розеток — 2200 Вт и 3500 Вт Продукция сертифицирована. Безналичный расчет. Отгрузки во все регионы РФ.
Радченко Сергей · ООО «РВМ Электромаркет» · Вчера · Россия · г Москва
Удлинители на каркасе, переноски

ПРОДАМ: Вакуумные выключатели

Главной проблемой в сетях среднего напряжения и высоковольтных линий является возникновение электростатической дуги при разрыве под нагрузкой. Дуга способно привести в негодность устройство защиты и является опасным фактором, который может привести к замыканию и неконтролируемому выходу энергии. Защитные выключатели в таких сетях снабжаются дугогасящими устройствами. Одни гасят дугу при помощи потока воздуха, который создается специальными сепарационными устройствами, другие устройства снабжены вакуумными камерами (сопротивление вакуума намного выше сопротивления воздуха, поэтому пробой не возникает). Устройства с такими камерами называются вакуумные выключатели. Данный тип выключателей является перспективным направлением развития устройств защиты, так как при сравнительно небольших размерах не требует особенного обслуживания, а скорость срабатывания обеспечивает надежность и безопасность электроснабжения потребителей. Наша компания с 2005 года профессионально решает задачи на электротехническом рынке в области поставок низковольтного оборудования партнерам по всей России. Сегодня "Элснаб" является крупнейшим дистрибьютором и сервис-партнером чешского завода OEZ (Siemens AG) в России. Наши технические специалисты проводят обучающие семинары и презентации по всему оборудованию, осуществляют полную техническую поддержку и сервисное обслуживание. Электротехническое оборудование "Элснаб" приобретают крупнейшие предприятия и организации страны, работающие в различных отраслях хозяйства: электроэнергетике, атомной, лесной и химической промышленности, агропромышленном комплексе, машиностроении и судостроении, сферах связи и IT. Тщательно продуманная логистика, высокий сервис, надежные поставки, оперативная обработка клиентских запросов - все эти исключительные качества «Элснаб» помогают нашим партнерам реализовать крупные проекты и решать важные задачи в области электротехники. Благодаря собственному складу и сотрудничеству с ведущими транспортными компаниями,...
Отдел продаж · Элснаб · 26 марта · Россия · г Москва
Вакуумные выключатели
Российский производитель и бренд низковольтной аппаратуры: электрооборудования для ввода, распределения и учета электричества, локальной автоматизации технологических процессов, а также комплексных энергоэффективных решений для любой отрасли индустрии.