Назначение и типы сборных шин в электротехнике

1. Какова функция шин? Какие типы обычно используются?

Шина используется для подключения устройств распределения напряжения на разных уровнях подстанции, а также для подключения электрооборудования, например, трансформаторов и соответствующих распределительных устройств.

Обычно это неизолированный провод или жила прямоугольного или круглого сечения. Назначение шинопровода - собирать, распределять и передавать электрическую энергию.

Поскольку во время работы через шину проходит большое количество электрической энергии, она подвергается значительному нагреву и электромагнитному воздействию во время коротких замыканий.

Поэтому очень важно правильно выбрать материал, форму поперечного сечения и площадь шин, чтобы они отвечали требованиям безопасной и экономичной эксплуатации.

По структуре шинопроводы делятся на жесткие и мягкие. Жесткие шины дополнительно подразделяются на прямоугольные и трубчатые.

Прямоугольные шины обычно используются от главного трансформатора до распределительного щита. Они выгодны благодаря простоте монтажа, минимальным изменениям в работе, большой токопроводящей способности, но, как правило, более дороги.

Мягкие шины используются на открытом воздухе, где большие пространства гарантируют, что раскачивание проводов не приведет к недостаточному межлинейному расстоянию. Мягкие шины просты в установке и относительно недороги.

В последние годы при проектировании подстанций на напряжение свыше 35 кВ используются трубчатые шины, изготовленные из алюминиевых сплавов.

Такой тип конструкции шинопровода позволяет сократить расстояние между шинами, обеспечить четкую разводку, сократить объем технического обслуживания, однако крепеж шин несколько сложен.

2. Почему необходимо устанавливать компенсатор расширения для жестких шин?

Когда через шину проходит ток, она выделяет тепло. Количество тепла прямо пропорционально квадрату тока, проходящего через шину. Тепловое расширение и сжатие жесткой шины может вызвать опасную нагрузку на шинный изолятор. Установка шинного компенсатора может эффективно снизить эту нагрузку.

Компенсатор может быть изготовлен из медных или алюминиевых листов толщиной от 0,2 до 0,5 мм (для алюминиевые шины), а его общее сечение должно быть не менее чем в 1,2 раза больше сечения исходной шины.

Компенсатор не должен иметь трещин, складок или фрагментации, а слой оксида должен быть удален между каждой деталью. Алюминиевые листы должны быть покрыты нейтральным вазелином или композитной смазкой, а медные листы - лужеными.

3. Какие меры необходимо принять для предотвращения образования вихревых токов в зажиме фарфорового изолятора шинопровода?

Если зажим шины изготовлен из черного материала, он образует замкнутый магнитный контур. Под действием переменного тока в замкнутом контуре будет возникать индукционный или вихревой ток, вызывающий локальный нагрев шины и увеличивающий потери энергии.

Чем больше ток в шинах, тем сильнее эффект. Поэтому зажим шины не должен образовывать замкнутый магнитный контур.

4. Для предотвращения возникновения вихревых токов, какие меры необходимо принять?

На зажимах для крепления шин должны быть приняты следующие меры:

1) Один из двух зажимов может быть изготовлен из железа, а другой - из алюминия или меди.

2) Если оба зажима сделаны из железа, то один из них крепёжные болты должна быть сделана из железа, а другая - из меди.

3) Из железных материалов можно изготовить открытые зажимы для крепления шин.

5. Какие меры защиты от перенапряжения обычно принимаются для высоковольтных воздушных линий?

Учитывая протяженность воздушных линий и их распределение по различным регионам, аварии с молниями происходят довольно часто (на них приходится более 90% аварий с молниями в электросетях).

Поэтому для высоковольтных воздушных линий должны быть приняты строгие и комплексные меры защиты от перенапряжения, в основном включающие следующее:

1) Прямые меры по предотвращению ударов молнии, такие как установка молниеотводов, использование молниеотводов в некоторых районах, а также использование защитных зазоров.

2) Защита от обратного удара молнии: Когда в вершину столба или молниеотвод ударяет молния, из-за индуктивности столба и сопротивления заземления ток молнии может привести к тому, что потенциал столба достигнет значения, которое вызовет обратную вспышку (вспышечный разряд) на линии.

Обычно для защиты применяются такие меры, как снижение сопротивления заземления, усиление изоляции и увеличение коэффициента связи.

3) Защита от возникновения устойчивой дуги КЗ: После того как в изоляции линии произойдет импульсная вспышка, до тех пор, пока не возникнет дуга короткого замыкания с установившейся частотой тока, линия не отключится.

Поэтому следует применять такие меры, как снижение градиента потенциала на изоляции, незаземленная нейтраль или заземление через дугогасящую катушку, чтобы большинство импульсных вспышек дуги исчезали сами по себе, не вызывая короткого замыкания на частоте питания.

4) Защита от перебоев в подаче электроэнергии, например, внедрение автоматического повторного включения в качестве меры защиты.

6. Какие требования предъявляются к молниезащите выключателей на столбах линии 10 кВ?

Требования к молниезащите для выключателей на столбах линии 10 кВ следующие:

(1) Для защиты должны быть установлены металлооксидные разрядники, разрядники вентильного типа, трубчатые разрядники или защитные зазоры.

(2) Для полюсных выключателей, которые часто отключаются, но остаются под напряжением, на стороне, находящейся под напряжением, следует установить ограничители перенапряжения. Заземляющий провод должен быть подсоединен к металлическому корпусу выключателя, а сопротивление заземления не должно превышать 10 Ом.

(3) Для выключателей, которые часто замыкаются, ограничители перенапряжения должны быть установлены только со стороны источника питания; для выключателей соединительных линий, которые часто отключаются, ограничители перенапряжения должны быть установлены с обеих сторон выключателя.

(4) Ограничители перенапряжения должны быть установлены как можно ближе к защищаемому автоматическому выключателю.

7. Почему на распределительных линиях ниже 10 кВ обычно не устанавливаются провода воздушного заземления?

Прочность изоляции распределительных линий ниже 10 кВ обычно невысока.

Если на таких линиях установлены провода верхнего заземления и молния ударяет в провода, она может легко инициировать "контратаку" на распределительную линию со стороны ее заземляющего провода, не только не обеспечивая молниезащиту, но и вызывая повреждения молнией.

Кроме того, стоимость монтажа воздушных заземляющих проводов значительна, поэтому их обычно не устанавливают на распределительных линиях.