Шинопровод: надежное и экономичное решение для электроснабжения без потерь

№ 5’2016
PDF версия
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. Но в настоящее время все большую популярность набирают шинопроводные системы — шинопроводы.

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 (2, 3, 4 м), 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 630 до 6300 А.

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

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.

Конструкция шинопровода Canalis KT

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. Расчеты показывают, что при применении шинопровода на ток 2000 А 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 = 100 м, напряжением U = 400 В на ток I = 2000 А при cosϕ = 0,9, температура окружающей среды t = +35 °С.

Решение

Падение напряжения в шине питания (ШП) KTA2000 исполнение 3L+N+PER:

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 (КЛ) ВВГнг-FRLS 5×240-1:

ДUкл = (P × R × L+Q × X × L) / U = 33 В,

где P и Q — активная и реактивная мощности соответственно; R и X — активное и реактивное сопротивления кабеля соответственно.

Таким образом, разница 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 ч в сутки, составят:

ДPсут = 3 × I × ДU × cosϕ × 10 = 3 × 2000 × 27 × 0,9 × 10 = 1458 кВт·ч.

Стоимость 1 кВт электроэнергии при одноставочном тарифе для предприятий составляет 5,03 руб/кВт·ч. Следовательно, дополнительные затраты на потери, которые будут возникать в случае установки кабельных трасс, по отношению к трассам шинопроводов ежемесячно, при условии, что предприятие работает 22 дня в месяц, составят:

ДСдоп/мес = 22 × ДPсут × 5,03 = 22 × 1458 × 5,03=161 340 руб.

Дополнительные затраты в год:

ДСдоп/год = 12 × ДСдоп/мес = 12 × 161340 = 1 936 110 руб.

 

Эффективность и экономия

Еще один миф, который хочется развеять, — утверждение о том, что стоимость шинопровода значительно выше стоимости кабельной системы. В качестве примера используем данные, которые приводились выше, а именно: магистральная трасса длиной L = 100 м, напряжение U = 400 В, ток I = 2000 А.

В данном случае будем сравнивать стоимость кабельной системы с применением кабелей ВВГнг-FRLS-5×240-1 в количестве 5 шт. (т. к. ток одного кабеля, согласно техническим данным завода-производителя, составляет 472 А) и шинопровода с усиленным исполнением земли 3L+N+PER — KTA2000. Расчет представлен в виде таблицы.

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

Наименование оборудования

Количество, ед.

Усредненная стоимость, руб./ед.

Стоимость итого, руб.

Кабельная линия длиной 100 м номиналом 2000 А

5 кабелей с 10% запасом по длине ВВГнг-FRLS 5×240-1

550

6 105,00

3 357 750,00

Лоток монтажный прямой перфорированный,
длиной L = 2 м ЛМ 300×65УХЛ2,5

100

1 314,00

131 400,00

Стойка кабельная высотой 600 мм К1151цУТ1,5

100

121,75

12 175,00

Полка кабельная шириной 300 мм К1162цУТ1,5

200

68,70

13 740,00

Скоба для крепления кабельных стоек К1157цУТ1,5

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 2000 А

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 г. стоимость системы шинопровода оказывается меньше стоимости кабельной системы на 86 441 руб. Это является еще одной причиной интереса и спроса на шинопроводы.

 

Компактные, надежные и безопасные

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, 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 трехмерном 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 массо-габаритные 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 2000 А (рис. 2). Данный факт позволяет экономить на металлических конструкция здания — колоннах, фермах и т. д., а также обеспечить эстетичный вид трасс электроснабжения.

Массогабаритные параметры трасс

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 двух 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 надежность передачи и распределения электроэнергии.
  • За счет плотной укладки изолированных проводников без воздушного зазора и их соприкосновения друг с другом и с корпусом, который выступает в роли радиатора охлаждения, обеспечивается легкий 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, значительная экономия средств при монтаже шинопровода, экономия места, простота монтажа, безопасность и надежность.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *