Токопроводы

В зависимости от вида проводников токопроводы подразделяются на гибкие (при использовании проводов) и жесткие (при использова­нии жестких шин).

Жесткий токопровод до 1 к В заводского изготовления, поставляе­мый комплектными секциями, называется шинопроводом. В зависи­мости от назначения шинопроводы подразделяются на: магистральные, предназначенные в основном для присоединения к ним распредели­тельных шинопроводов и силовых распределительных пунктов, щи­тов и отдельных мощных приемников (см. рис. 1.5 и 1.6); распредели­тельные, предназначенные в основном для присоединения к ним элект­роприемников; троллейные, предназначенные для питания передвиж­ных электроприемников; осветительные, предназначенные для питания светильников и электроприемников небольшой мощности.

Токопроводы характеризуются степенью защиты от попаданий твердых тел и от проникновения воды. Нормируются семь степеней защиты | от попадания твердых тел и девять — от проникновения воды.

Характеристика защиты от попадания твердых посторонних тел:
0 — защита оборудования от попадания твердых посторонних тел отсутствует; 1 — от крупных тел диаметром не менее 52,5 мм; 2 — от
тел среднего размера диаметром не менее 12,5 мм; 3 — от мелких тел
не менее 2,5 мм; 4 — от мелких тел диаметром не менее 1 мм; 5 —
зашита оборудования от вредных отложений пыли; 6 — защита оборудования от попадания пыли.

Характеристики защиты от проникновения воды: 0 — защита отсутствует; 1 — защита от капель сконденсировавшейся воды; капли воды, вертикально падающие на оболочку, не должны оказывать вредного воздействия на оборудование, помещенное в оболочку; 2 — от капель воды, падающих на оболочку, наклоненную к вертикали под углом не более 15°; 3 — защита от дождя; дождь, попадающий на оболочку, на­клоненную под углом не более 60° к вертикали, не должен оказывать вредного влияния на оборудование, помещенное в оболочку; 4 — защи­та от брызг любого направления; 5 — защита от водяных струй; 6 — за­щита от воздействий, характерных для палубы корабля, включая па­лубное водонепроницаемое оборудование; 7 — защита от погружения в воду; вода не должна проникать в оболочку при давлении и в течение времени, указанных в стандартах или технических условиях на отдель­ные виды электрооборудования; 8 — защита при неограниченно длитель­ном погружении в воду при давлении, указанном в стандарте или тех­нических условиях на отдельные виды электрооборудования; вода не должна проникать внутрь оболочки.

В сетях 6—10 кВ промышленных предприятий экономически целе­сообразно применять гибкие или жесткие токопроводы при передавае­мой мощности 15-40 MB • А на напряжении 6 к В и 20-70 MB • А на
10 кВ.

Преимущества токопроводов по сравнению с кабельными линиями:

1) большая надежность, в основном из-за отсутствия кабельных муфт; 2) меньшие стоимость и трудоемкость изготовления; 3) лучшие усло­вия эксплуатации за счет возможности визуального осмотра; 4) большая
перегрузочная способность, за счет лучших условий охлаждения.

Недостатки токопроводов: 1) большее индуктивное сопротивление, что приводит к дополнительным потерям напряжения; сопротивления фаз различны, что приводит к несимметрии напряжения фаз протяжен­ных токопроводов при токах 2,5 кА и более; 2) дополнительные по­тери электроэнергии в шинодержателях, арматуре и конструкциях при токах 1 кА и более от воздействия магнитного поля; 3) укрупнение единичной мощности токопровода по сравнению с несколькими кабе­лями КЛ. Для увеличения надежности токопроводы применяются, как правило, состоящими из двух линий с секционированием и автоматиче­ским включением резерва.

Из-за значительного реактивного сопротивления шинопроводов при токах 2,5 кА и более предусматриваются меры по снижению и вырав-

ниванию индуктивного сопротивления (располагают полосы в проле­тах по сторонам квадрата, применяют спаренные фазы, профильные ши­ны, круглые и квадратные полые трубы, внутрифазные транспозиции для протяженных гибких токопроводов).

В отключенной линии двухцепного токопровода за счет влияния не­уравновешенного электрического и магнитного полей оставшегося под напряжением токопровода наводится напряжение. Это напряже­ние зависит от длины токопровода, расположения фаз на опоре, рас­стояния между фазами.

Для уменьшения значения наведенного напряжения фазы цепи про­тяженного токопровода рекомендуется располагать по вершинам равностороннего треугольника.

Каждая фаза гибкого токопровода выполняется из нескольких алю­миниевых или сталеалюминиевых проводов, располагаемых по окруж­ности с помощью крепежных деталей (рис. 6.5), которые осуществляют их крепление к изоляторам и противодействие схлестыванию при КЗ. Механическую нагрузку обычно несут два сталеалюминиевых провода, токовую — остальные.

Во избежание схлестывания проводов при КЗ между проводами гиб­ких и жестких подвесных токопроводов предусматриваются одна-две междуфазные распорки в пролете.

Совмещенная прокладка гибких токопроводов напряжением выше 1 кВ и технологических токопроводов на обших опорах не допускается.

Переменный ток в отличие от постоянного по сечению токопровода распределяется неравномерно, смещаясь к периферии сечения, за счет чего активное сопротивление R_-- (сопротивление на переменном токе) одного и того же участка больше омического R_ (на постоянном то­ке). Неравномерность распределения тока по сечению проводника оценивается коэффициентом поверхностного эффекта К_п.э = R_-- / R₌ > 1, который определяется в зависимости от конструктивных размеров проводника и частоты (с увеличением частоты поверхностный эффект усиливается).

В токопроводах магнитные поля близко расположенных проводни­ков влияют на распределение тока по их сечению: при одинаковом на­правлении ток вытесняется к периферии, при противоположном — стягивается к середине расположения проводников; это явление назы­вается эффектом близости и характеризуется коэффициентом близо­сти К _э.б. В отличие от коэффициента поверхностного эффекта, который всегда больше единицы, коэффициент близости может быть больше еди­ницы и меньше ее, т. е. может и увеличивать, и уменьшать неравномер­ность распределения тока по сечению (для круглых шин К_{э. б} > 1, для

прямоугольных – зависит от их взаимного расположения). При расчетах токопроводов поверхностный эффект и эффект близости учитывают коэффициенты дополнительных потерь К_Д.П. = К_п,_э /К_э.б

В жестких токопроводах, состоящих из шин, смонтированных на штыревых или подвесных изоляторах, расстояние между фазами, диаметр фаз меньше, чем в гибких, поэтому при их расчете дополнительные потери учитываются коэффициентом К_Д.П.

Более экономичны гибкие и жесткие токопроводы с расположением фаз в вершинах равностороннего треугольника (рис. 6.6) по сравнению с токопроводами с вертикальным или горизонтальным расположением

фаз за счет взаимной компенсации магнитных полей фаз; такие токо­проводы являются симметричными. Жесткие токопроводы более ком­пактны, чем гибкие, имеют разнообразное крепление к поддерживаю­щим конструкциям.

Фазы токопровода из неизолированных алюминиевых шин для защи­ты от пыли могут находиться в одном общем немагнитном кожухе (на­пример, из алюминия); монтируются на опорных изоляторах в верши­нах равностороннего треугольника.

Цеховые электрические сети можно разделить на магистральные, радиальные и смешанные. Линия, питающая распределительную сеть цеха или отдельных мощных потребителей, является главной магист­ралью. Для главных магистралей (рис. 6.7) изготовляются комплект­ные шинопроводы типов ШМА, для распределительных сетей — типа ШРА. Число отходящих от подстанции питающих магистралей на долж­но превышать количества трансформаторов.

Прямые участки токопроводов выполняются прямыми секциями, на других участках применяются угловые; для разветвлений использу­ются тройниковые и крестовые, а также ответвительные, присоедини­тельные, компенсационные, подгоночные секции. Соединяют секции сваркой, болтами, разъемами.

Вопросы для самопроверки

1. Сформулируйте принципы выбора проводниковых устройств для
канализации электроэнергии по заводу.

2. Изложите основные сведения по воздушным линиям в системах
электроснабжения.

3. Назовите основные применяемые кабели в системах электроснабжения и расшифруйте их маркировку, увязав ее со способами про­
кладки.

4. Каковы особенности и ограничения на прокладку кабелей в траншеях?

5. Посчитайте увеличение сечения при прокладке кабелей в блоках,
поясните физический смысл изменения величины электрической на­
грузки в зависимости от места прокладки в блоке и особенности
использования центральных труб блока.

6. Почему прокладка кабелей в туннелях и каналах стала основной
для предприятий с большой нагрузкой и насыщенной кабельной канализацией?

7. Чем вызвано появление способа прокладки кабелей на эстакадах?

8. Обоснуйте область применения токопроводов и рассмотрите особенности их конструктивного выполнения.

9. Проиллюстрируйте разнообразие электропроводок.

10. Укажите особенности применения магистрального, радиального
и смешанного питания потребителей и электроприемников.

ГЛАВА СЕДЬМАЯ