Шинопровод: надежное и экономичное решения для эффективного электроснабжения без потерь

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 Electric с 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 мвместо 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

P и Q – соответственно - активная и реактивная мощности,

R и 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.

Расчет предоставим в виде таблицы:

Таблица 1. Сводная спецификация стоимости материалов и монтажа линии 2000А длиной 100 м для вариантов а) кабельная система и б) шинопровод магистральный

Наименование оборудования	Количество	Усредненная стоимость	Стоимость итого
Кабельная линия длиной 100 м номиналом  - 2000А	ед.	руб. за ед.	руб.
ВВГнг-FRLS 5х240-1  - 5 кабелей с 10% запасом по длине	550	6 105, 00	3 357 750, 00
ЛМ 300х65УХЛ2, 5 - Лоток монтажный прямой перфорированный, длиной L=2 м	100	1 314, 00	131 400, 00
К1151цУТ1, 5 - Стойка кабельная высотой600 мм	100	121, 75	12 175, 00
К1162цУТ1, 5 - Полка кабельная шириной300 мм	200	68, 70	13 740, 00
К1157цУТ1, 5 - Скоба для крепления кабельных стоек	200	41, 80	8 360, 00
Стяжка для внешнего монтажа ПА6.6	500	8, 20	4 100, 00
Кабельные наконечники ТМЛ 10-6.2-6 JG-10	50	18, 10	905, 00
Монтажные работы по установке трассы составят 50% от стоимости материалов			1 764 215, 00
Финальная стоимость трассы			5 292 645, 00
Линия шинопроводная длиной 100 м номиналом 2000А
СЕКЦИЯ ПРИСОЕДИНИТЕЛЬНАЯ N5, KTA2000ER55	1	184 464, 00	184 464, 00
ПРЯМАЯ СЕКЦИЯ 2М, KTA2000ET520	3	82 554, 00	247 662, 00
ПРЯМАЯ СЕКЦИЯ 4М, KTA2000ET540	23	144 194, 00	3 316 462, 00
СЕКЦИЯ ТЕРМОКОМПЕНСАЦИИ 1М, KTA2000DB510	2	226 660, 00	453 320, 00
СЕКЦИЯ ПРИСОЕДИНИТЕЛЬНАЯ N6, KTA2000ER56	1	179 361, 00	179 361, 00
СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ БЛОК, KTA2000YA5	1	26 921, 00	26 921, 00
ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ КРЕПЕЖ СНИЗУ, KTB0000ZA1	35	3 398, 00	118 944, 00
Монтажные работы по установке трассы составят 15% от стоимости материалов			679 070, 00
Финальная стоимость трассы			5 206 204, 00

Таким образом, легко сделать вывод, что в современных условиях 2016 года, стоимость системы шинопровода оказывается меньше стоимости кабельной системой на 86 441 руб. 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 Brass II от компании Schneider Electric, которые позволяют прочертить трассы шинопроводов в DWG расширении в 3D виде 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.

Размещено компанией Schneider Electric [28.12.2016]