Токопроводи - це лінії електропередач, струмопровідні частини яких виконані з жорстко закріплених алюмінієвих або мідних проводів або шин, що відносяться до них підтримують і опорних конструкцій і ізоляторів, захисних оболонок (коробів). Залежно від виду провідників струмопроводи поділяють на гнучкі (при використанні проводів) і жорсткі (при використанні жорстких шин). У мережах 6 ... 10 кВ промислових підприємств економічно доцільно замість кабелів застосовувати гнучкі або жорсткі струмопроводи при переданої потужності 15 ... 40 МВА на напрузі 6 кВ і 20 ... 70 МВА на напрузі 10 кВ (рис. 3.14).
Переваги токопроводов в порівнянні з кабельними лініями:
· Велика надійність, в основному через відсутність кабельних муфт;
· Менші вартість і трудомісткість виготовлення;
· Кращі умови експлуатації, так як можливий візуальний огляд;
· Велика перевантажувальна здатність завдяки кращим умовам охолодження.
· Модульна конструкція шинних систем дозволяє застосовувати її в будівлях або спорудах будь-якого типу і будь-якої конфігурації, але, на відміну від кабельних, шинні системи можна легко змінювати, доповнювати або переносити в інше приміщення без особливих капітальних витрат.
Мал. 3.14. Магістральний комплектний токопровод
Модульна конструкція шинних систем відрізняється гнучкістю і мобільністю. У той же час більше індуктивний опір, втрати електроенергії в шінодержателях, арматурі і конструкціях при токах 1 кА і більш від впливу магнітного поля, різне опір фаз призводять до несиметрії напруги фаз протяжних токопроводов при токах 2,5 кА і більш і є, звичайно, недоліками застосування струмопроводів в порівнянні з кабелями.
Найбільш широке поширення в мережах 6 ... 35 кВ промпідприємств отримали жорсткі магістральні струмопроводи з розташуванням шин у вертикальній площині і з шинами, розташованими по вершинах рівностороннього трикутника (рис. 3.15). Ці конструкції можуть бути виконані як на опорних, так і на підвісних ізоляторах або приховано - в тунелях (рис. 3.16) і галереях.
Мал. 3.15. Симетричний підвісний токопровод з жорсткими шинами
і опорними ізоляторами для прокладки:
а - на відкритому повітрі; б - в приміщеннях
Мал. 3.16. Прокладка жорсткого симетричного струмопроводу 6 ... 10 кВ в тунелі
Для зниження і вирівнювання індуктивного опору токопроводов передбачається ряд заходів: у своєму розпорядженні смуги в прольотах по сторонам квадрата, застосовують спарені фази, про-профільні шини, виконують внутріфазние транспозиції і т.д.
У відключеною лінії Дволанцюгова струмопроводу в результаті впливу неврівноваженого електричного і магнітного полів, що залишився під напругою струмопроводу наводиться напруга, яке залежить від довжини струмопроводу, розташування фаз на опорі, відстані між фазами. Для зменшення значення наведеної напруги фази ланцюга протяжного струмопроводу рекомендується розташовувати по вершинах рівностороннього трикутника.
Кожна фаза гнучкого струмопроводу виконується з декількох алюмінієвих або сталеалюмінієвих проводів, розташовуючись-ваних по колу за допомогою кріпильних деталей (рис. 3.17), які здійснюють їх кріплення до ізоляторів і протидію схлестиванію при КЗ. Механічне навантаження зазвичай несуть два сталеалюмінієвих дроти, струмовий - інші. Щоб уникнути схлестиванія проводів при КЗ між проводами гнучких і жорстких підвісних токопроводов передбачають в прольоті одну-дві міжфазні розпірки.
Мал. 3.17. Варіанти конструкції фази гнучкого струмопроводу:
1 - провід; 2 - сталеві скоби; 3 - скоби з алюмінієвого сплаву;
4 - несучий дріт
Поєднана прокладка гнучких струмопроводів напругою вище 1 кВ і технологічних токопроводов на загальних опорах не допускається. Жорсткі струмопроводи до 1 кВ, що поставляються комплектно, називають шинопроводами; їх комплектують секціями уніфікованої довжини, які можуть бути прямими, кутовими, гнучкими, вступними, відгалужувальними, компенсаційними, перехідними, підгінним (рис. 3.18). Все шинопроводи мають схожу конструкцію: плоскі шини розташовуються широкими сторонами один одному. При великих токах в магістральних мережах шини спарені.
Мал. 3.18. Способи прокладки жорстких струмопроводів:
а - в закритій естакаді; б - на залізобетонній опорі; в - на залізобетонних кронштейнах, прикріплених до стіни будівлі; 1 - фіксатор; 2 - припливні вентиляційні отвори; 3 - Зйомна азбестоцементні хвилясті листи; 4 - магістраль заземлення
Конструкція шинопровода є самонесущей, де шини визначають жорсткість конструкції. У коробах є вікна, через які здійснюються відгалуження, штепсельні приєднання (рис. 3.19).
Мал. 3.19. Типова секція струмопроводу з вступної коробкою
Відгалужувальні коробки можуть бути виконані з запобіжниками, установочними автоматами, вимикачами, рубильниками. Типи шинопроводов в залежності від призначення поділяють на магістральні, розподільні, тролейні і освітлювальні.
Магістральні шинопроводи (МШ) застосовують на змінному струмі для з'єднання трансформатора з головним розподільчим щитом (ГРЩ) або вступним розподільним пристроєм (ВРУ) або в блоці трансформатор-магістраль для споживачів великої потужності. На відходять від ГРЩ або ВРП лініях МШ застосовують для харчування енергоємних споживачів, розподільних щитів або для підключення розподільчих шинопроводів. Їх застосовують в системі чотирьох провідних електричних мереж з глухозаземленою нейтраллю. Нульовим проводом може бути або четверта шина, або алю-мініевие профільовані боковини (ШМА-73) (рис. 3.20). Номінальний струм досягає 4000 А.
Мал. 3.20. Магістральний шинопровід ШМА-73:
а - пряма секція; б - поперечний розріз; 1 - фазні шини; 2 - ізолятор;
3 - еластична прокладка; 4 - верхня кришка; 5 - обойма; 6 - болт;
7 - бічна кришка; 8 - ізоляційна перегородка між шинами;
9 - косинець кріплення шинопровода до опорної конструкції
На змінному струмі великий вплив на технічні характеристики засобів передачі електроенергії надають конфігурація провідників, їх взаємне розташування і схема їх з'єднання в силу явищ поверхневого ефекту і ефекту близькості. У сучасних конструкціях МШ застосовують шини з співвідношенням висоти до її товщині кратним від 10 до 30.
Існуючі конструкції МШ (крім ШМА4, ШМА5) дозволяють застосовувати їх для вертикальних стояків в житлових і громадських будівлях підвищеної поверховості або в будівлях середньої поверховості з великими навантаженнями. На вертикальних ділянках деякі МШ вентильованих типів оснащують внутрішніми протипожежними перегородками. Для шинопроводів, наприклад, типу КВ такі перегородки встановлювати не потрібно, так як повітря всередині сталевої оболонки корпусу витіснений і практично відсутній. Протипожежного ізолювання підлягає тільки саме місце проходу МШ через перекриття. На рис. 3.21 дан приклад компонування МШ на вертикальній ділянці траси.
Мал. 3.21. Приклад компонування МШ на вертикальній ділянці траси:
h - висота поверху, А, В - висоти висновків, а - товщина перекриття
З розвитком хімічної промисловості з'явилися електроізоляційні матеріали, що володіють поряд з великою електричною міцністю і високим ступенем нагревостойкости. Ця обставина викликала новий підхід до конструювання шинопроводів. З'явилися МШ зі схемою з'єднання, званої умовно «Пакет», що набули широкого поширення аж до теперішнього часу.
У промислових установках постійного струму застосовують МШ на напругу до 1200 В і струми від 1600 до 6300 А (ШМАД, ШМАДК), наприклад для з'єднання машинних або статичних перетворювачів з електродвигунами головних приводів прокатних станів.
Номенклатура розподільних шинопроводів (РШ) багато в чому схожа з номенклатурою МШ, за винятком секцій транспозіціонних і приєднувальних трансформаторів, які в РШ відсутні. Конструкції РШ випускають з однієї шиною на фазу з зазорами між шинами. Дія поверхневого ефекту в такій конструкції трохи більше, ніж в МШ, але значно менше, ніж в кабелях круглого перетину. З іншого боку, спрощуються умови приєднання до РШ можливо більшого числа споживачів (рис. 3.22).
Мал. 3.22. Застосування розподільних шинопроводів
ШРА (з алюмінієвими жилами) і ШРМ (з мідними шинами) призначені для передачі і розподілу електроенергії напругою 380/220 В при можливості безпосереднього приєднання до них електроприймачів в системах з глухозаземленою нейтраллю, а також для подачі живлення на освітлювальні шинопроводи (рис. 3.22) . Розподільні шинопроводи випускаються на струми до 630 А. Кріплять РШ так само, як і магістральні: на стійках, кронштейнах, підвісах.
У мережах до 1 кВ розрізняють закриті, захищені і відкриті шинопроводи. Закриті шинопроводи комплектуються з елементів, що виготовляються на заводах. Їх застосування в 4 ... 5 разів зменшує час монтажу, вони можуть прокладатися на НЕ-великій висоті, в безпосередній близькості від будь-яких комунікацій і установок, безпечні в обслуговуванні (рис. 3.23).
Мал. 3.23. Приклад установки закритого магістрального струмопроводу серії ШМА
Конструкції РШ сучасного типу (КО) мають чотири-і п'ятипровідні виконання. На рис. 3.24, 2 і 3 наведено приклад можливого підвищення ступеня захисту конструкції РШ з використанням ущільнюючих прокладок, що робить їх застосування більш універсальним. При проході через перекриття встановлюється секція КО з протипожежної внутрішньою перегородкою.
Різновидом РШ можуть бути підлогові шинопроводи, прокладаються під фальшполами для виконання модульних суміщених мереж. Такі мережі зазвичай застосовують в адміністративних, торговельних, виставкових та інших будівлях, наприклад, при поєднанні електромережі з мережами персональних комп'ютерів, радіо, зв'язку, телебачення, джерел безперебійного живлення, для робочих місць операторів. Покриття для РШ випускають на струми від 25 до 63 А.
Мал. 3.24. Розподільчий шинопровід типу КО:
1 - з'єднувальний блок контактних вставок; 2 - ущільнювальні прокладки
на сполучному елементі; 3 - ущільнювальні
прокладки на приєднувальному віконце; 4 - одноболтовому сжим
Освітлювальні шинопроводи ШОС мають в своїй номенклатурі секції прямі, підганяльні, вступні та пристрої відгалужувальні, з захистом або без неї для підключення освітлювальних приладів або споживачів невеликої потужності і випускаються на струм 25, 63, 100 А для групових чотирьох провідних ліній в мережах до 1 кВ з нульовим проводом. Як струмоведучих елементів в освітлювальних шинопроводах застосовують мідні ізольовані проводи або шини - мідні або алюмінієві, плаковані міддю. Відгалужувальні пристрої для живлення однофазних споживачів можуть бути забезпечені шнурами, в яких з метою забезпечення рівномірного навантаження на трифазну лінію ШОС штепселя марковані для підключення їх до відповідних фазах. Також в номенклатуру ШОС можуть входити кутові і тройникові секції. Іноді для цих цілей застосовують гнучкі секції.
В останнє десятиліття стали широко застосовувати освітлювальні шинопроводи ШОС2-25 (однофазні) і ШОС4-25 (трифазні) для виконання на промислових підприємствах, в громадських і адміністративних будівлях освітлювальних ліній, що живлять однофазні навантаження в електричних мережах з глухозаземленою нейтраллю. Поперечний переріз шинопроводов наведено на рис. 3.25, а, б.
Мал. 3.25. Освітлювальні шинопроводи:
а, б - поперечний переріз шинопровода ШОС2 (а) і ШОС4 (б),
в-ж - шинопровід ШОС80: поперечний переріз (в); пряма секція (г);
з'єднувач (д); секція (е) штепсель (ж):
1 - шнур штепселя; 2 - патрубок для установки світильника
Освітлювальний шинопровід ШОС8О (рис. 3.26, в - ж) призначений для освітлювальних ліній в приміщеннях громадських будівель, а також в адміністративних і побутових приміщеннях промислових будівель. На прямих секціях знизу через кожні 500 мм змонтовані з'єднувальні розетки, закриті відкидними кришками. Розетки призначені для підключення світильників втичні контактом через штепсель 10 А. Короб заземлений нульовим проводом. Світильники підвішують до несучих конструкцій або безпосередньо до ШОС. Для мереж з ізольованою нейтраллю все більше застосування знаходять ШОС типу КАМ на струми 25 і 32 А (рис. 3.26).
Тролейні шинопроводи випускають як з захисним кожухом, наприклад ТВ ЕАЕ-Електрик "ВСК- Електро», так і у відкритому виконанні. У ТШ цього типу, так званих монотроллейних шинопроводах, шини ізольовані пофазно, і вони випускаються на струми від 35 до 1000 А.
Мал. 3.26. Застосування освітлювальних шинопроводів типу КАМ:
1 - секція пряма; 2 - секція вступна; 3 - відгалужувальна коробка
з запобіжником; 4 - відгалужувальна коробка з глухим приєднанням;
5 - гнучка вставка (кутова); 6 - кріплення світильника до шинопроводи;
7 - підвіс (стрижень М8); 8 - скоба кріплення шинопровода до підвісу;
9, 10 - освітлювальні прилади
Питання для самоконтролю
1. Як класифікуються лінії електропередач (ЛЕП) за конструктивним виконанням? Якими факторами визначається вибір типу ЛЕП?
2. Яким вимогам повинні задовольняти матеріали і конструкції ПЛ?
3. З яких основних конструктивних елементів складається ВЛ? Які її основні геометричні характеристики і чим вони визначаються?
4. У чому призначення опор? Які їх типи, що розрізняються за функціональним призначенням, а також їх переваги та недоліки?
5. Назвати матеріали, що застосовуються для виготовлення проводів і грозозахисних тросів. Які переваги і недоліки алюмінієвих, мідних і сталеалюмінієвих проводів?
6. Які типи ізоляторів використовуються на ВЛ?
7. Назвати основну арматуру ВЛ. Яке її призначення?
8. Сформулюйте принципи вибору провідникових пристроїв для кабельної каналізації електроенергії по заводу.
9. Назвіть основні використовувані кабелі в системах електропостачання та розшифруйте їх маркування, пов'язавши її з способами прокладки.
10. У яких випадках застосовуються кабельні лінії?
11. Назвіть переваги і недоліки кабельних ліній в порівнянні з ПЛ.
12. Якими умовами визначається вибір способу прокладки кабелю?
13. Чим викликана поява способу прокладки кабелів на естакадах?
14. Чим конструктивно відрізняються кабелі напругою 10 кВ і 110 кВ?
15. Які застосовують типи кабельних муфт?
16. Як конструктивно влаштовані жорсткі і гнучкі струмопроводи?
17. Види електропроводок.
18. У яких випадках доцільніше застосовувати повітряні, кабельні лінії і струмопроводи?