Токопроводы - Шинопроводы и токопроводы

Токопроводы предназначены для передачи и распределения электроэнергии, как правило — между блоками одной электроустановки. Они состоят из шин, изоляторов, ответвительных устройств, поддерживающих и опорных конструкций, могут включать защитные кожухи (оболочки или экраны) и другие элементы.

Токопроводы различаются по конструктивному исполнению, области применения и способу изготовления, рисунок ТР-1.

По конструктивному исполнению различают токопроводы с гибкими и жесткими шинами.

Рисунок ТР-1. Классификация токопроводов.

К гибким относят:

Токопроводы с жесткими шинами разделяют на открытые и закрытые кожухами или экранами.

Открытыми выполняют:

К закрытым относят:

Применение различных видов токопроводов на ТЭЦ средней мощности, крупных блочных электростанциях (КЭС), атомных электростанциях (АЭС), гидроэлектростанциях (ГЭС), гидроаккумулирующих электростанциях (ГАЭС), тепловых электростанциях (ТЭЦ), мощных подстанциях показано на примерах схем электрических соединений, показанных на рисунке ТР‑2, А) — В), где цифры соответствуют идентификаторам токопроводов, показанных в кружочках на рисунке ТР-1.

Рисунок ТР-2. Применение различных типов токопроводов. А) — ТЭЦ, Б) — КЭС, В) — подстанции.

В зависимости от участка электрической цепи применяются следующие конструкции токопроводов:

1. На ТЭЦ, рисунок ТР-2, А), в пределах машинного зала электростанций от выводов генератора до фасадной стены (участок АБ) используют жесткие шинные линии 4, а в цепях генераторов мощностью 60 МВт и выше — экранированные токопроводы 9. На участке БВ между машинным залом и закрытым распределительным устройством (ЗРУ) генераторного напряжения устанавливают гибкие токопроводы связи 1, жесткие открытые шинные линии (жесткие токопроводы связи) 4 или экранированные токопроводы 9. В ЗРУ 6–10 кВ электрические соединения (ВГ, ГЖ), в том числе сборные шины ДЕ, выполняют жесткой ошиновкой (шинными линиями) 4.

От токоограничивающего реактора до выключателей отходящих кабельных линий (участок ПР) устанавливают открытые шинные линии (мосты) 4 или закрытые 7 шинные мосты КРУ. Сборные шины КРУ (участок УФ) обычно выполняют ошиновкой 7, защищенной металлическими стенками отсеков шкафов КРУ.

Между ЗРУ и трансформатором связи Т1 на участке ЖЗ используют гибкие 1 или жесткие 4 токопроводы связи. В распределительном устройстве высшего напряжения (обычно РУ ВН 35 кВ и выше) все электрические соединения (ИК, ЛМ, НО и др.), включая сборные шины ЛН, выполняют гибкими 3 или жесткими 5.

Между ЗРУ и трансформатором собственных нужд Т2 при небольшой длине участка СТ применяют жесткие шинные линии 4, а при удаленной установке трансформатора Т2 от ЗРУ ‑ гибкие токопроводы 1. В РУ 6 кВ собственных нужд ТЭЦ, собранном из ячеек КРУ, сборные шины ХЦ выполняют в виде закрытых линий 7, а ответвления от них — закрытыми 7 или открытыми 4 шинными мостами.

2. На КЭС и АЭС, мощных ТЭЦ и ГЭС, рисунок ТР — 2, Б), участок АВ в блоке генератор — трансформатор Т1 и отвод БГ к трансформатору собственных нужд Т2 выполняют экранированным токопроводом 9. На ГЭС средней мощности на участке АВ применяют токопроводы с твердой изоляцией 8. Так как трансформаторы Т1 на КЭС, АЭС и крупных ГЭС обычно расположены на значительном удалении от РУ ВН (110 кВ и выше), на участке ДЕ используют гибкие линейные связи 2. Электрические соединения в РУ ВН выполняются гибкой 3 или жесткой 5 ошиновкой. На ГЭС и ГАЭС распределительные устройства ВН могут быть элегазовыми. В этом случае применяют закрытые элегазовые токопроводы 10.

На участке ИК в цепи низшего напряжения трансформатора собственных нужд Т2 устанавливают экранированные токопроводы 9. Электрические соединения РУ собственных нужд 6 кВ выполняют так же, как на ТЭЦ. Открытую жесткую ошиновку используют в РУ 0,4 кВ. От сборных шин отходят кабельные линии. В настоящее время в сети низкого напряжения 0,4 кВ для питания мощных и ответственных потребителей (участок ПР) широко применяют закрытые шинопроводы 6 (см. «Магистральные шинопроводы»).

На подстанциях рисунок ТР — 2, В), электрические соединения РУ высшего и средних напряжений, включая сборные шины АБ и ВГ, часто выполняют открытой гибкой 3 или жесткой 5 ошиновкой. В РУ подстанций крупных городов иногда используют закрытые элегазовые токопроводы 10. Так как автотрансформаторы (или трансформаторы) при этом могут быть удалены от одного из распределительных устройств, то для соединения, например, на участке ДЕ, применяют гибкие линейные связи 2.

От автотрансформатора (трансформатора) до ЗРУ низшего напряжения (участок ЖЗ) используют гибкие 1 или жесткие 4 токопроводы, далее до токоограничивающего реактора, участок ЗИ, устанавливают только жесткие токопроводы-шины 4. За реактором на участке КЛ применяют закрытые 7 шинные вводы КРУ. Электрические соединения в ЗРУ выполняют, как правило, закрытой 7 ошиновкой и шинными мостами КРУ.

По способу изготовления все токопроводы делятся на сборные и комплектные. Сборные токопроводы собирают и монтируют из отдельных деталей на месте установки. Блоки (элементы, секции) комплектных токопроводов изготавливаются в заводских условиях. На строительной площадке блоки собираются в готовое устройство. Комплектный подход особенно широко применяется для создания шинопроводов, т.е. токопроводов на номинальное рабочее напряжение до 1000 В. Помимо самих токопроводящих секций в комплекты поставки шинопроводов могут входить приборы учёта, управления и безопасности.

Также существуют комплектные решения для электроподстанций на наиболее типовые условия применения. Как элементы комплектных подстанций выпускаются элегазовые токопроводы, которые поставляются с коммутационными и другими аппаратами.

Токопроводы и процесс их создания должны соответствовать соответствующим стандартам и нормативам. Это, в том числе, предполагает выполнение заданных требований по:

Проводниками в токопроводах служат гибкие и жесткие шины.

Гибкие шины широко используются в токопроводах для наружной установки 35 кВ и выше и в ряде видов токопроводов 6 — 20 кВ. В качестве гибких шин чаще используют многопроволочные витые алюминиевые, витые сталеалюминевые, полые алюминиевые провода.

Алюминиевые провода выпускаются сечением от 16 до 800 мм2. Они свиваются из 7 — 61 проволок круглого сечения диаметром 2 — 3 мм. Скрутку смежных повивов выполняют в противоположных направлениях, причем наружный повив имеет правое направление, рисунок ТР-3, А).

В сталеалюминевых проводах, рисунок ТР-3, А), сердечник 1 выполняется из стальной проволоки, а верхние повивы 2 — из алюминиевой. Стальной сердечник увеличивает механическую прочность провода, алюминиевая часть является токопроводящей. Сечение стального сердечника обычно в пять раз меньше, чем алюминиевых проволок, он воспринимает около 40% всей механической нагрузки. Такие провода имеют сечение алюминиевой части от 10 до 1000 мм2.

Полые алюминиевые провода состоят из проволок фасонного сечения, образующих один повив и соединенных друг с другом в замок без поддерживающего каркаса, рисунок ТР-3, Б). Сечение полых алюминиевых проводов 500 и 640 мм2 при наружном диаметре провода 494 и 655 мм, соответственно.

Рисунок ТР-3. А) витой провод: 1 — сердечник, 2 — повивы. Б) полый провод.

В зависимости от номинальных тока и напряжения в одной фазе токопровода может быть от 1 до 8 проводов. В токопроводах напряжением до 330 кВ использование шин из нескольких проводов обусловлено большими рабочими токами. В установках напряжением от 330 кВ и выше на проводах малых и средних сечений возникает нежелательный коронный разряд. Для снижения направленности электрического поля и устранения условий его возникновения применяют провода большого диаметра, в том числе — полые. Широко используется расщепление шин: для каждой фазы токопровода на некотором расстоянии друг от друга устанавливается несколько проводов.

Если число проводов в фазе три и более, то их, как правило, с помощью распорок и зажимов на изоляторах располагают по вершинам правильного равностороннего многоугольника.

Рисунок ТР-4. Дистанционные распорки. А) — парная, Б) лучевая, В) — рамная.

Наиболее широко жесткие шины используют в токопроводах до 110 кВ для наружной и для внутренней установки. При напряжениях 110 кВ и выше жесткие шины используются реже. Жесткие шины изготовляют из стали, меди, алюминия и его сплавов.

Сталь имеет высокую механическую прочность, но низкую электрическую проводимость. Она подвержена коррозии, что требует дополнительной защиты стальных шин.

Поэтому сейчас стальные шины в токопроводах практически не применяют.

Медь обладает высокой механической прочностью и отличной проводимостью, но относительно дорога. Медь используется в шинопроводах повышенной надёжности, там, где важно учитывать габариты шинопровода.

Алюминий АДО при хорошей проводимости и более низкой, чем у меди, стоимости, имеет невысокую прочность. Используется, главным образом, в токопроводах до 1 кВ, а также 6–35 кВ при низких уровнях токов короткого замыкания (точнее — при незначительных электродинамических нагрузках, вызванных взаимодействием токов КЗ в шинах).

Использование алюминия и меди в токопроводах до 1 кВ, т.е. шинопроводах, рассмотрено в разделе «Магистральные шинопроводы».

В токопроводах применяют шины следующих профилей: прямоугольные, коробчатые, круглые и квадратные трубы, швеллеры двойное Т, П-образные швеллеры и равнобокие угольники, составные многополосные шины, шины из двух коробчатых профилей, из двух полутруб (рисунок ТР-5).

Рисунок ТР-5. Распространённые профили шин токопроводов. А) — прямоугольный, Б) — коробчатый, В) ‑ швеллер, Г) — двойное «Т», Д) — двухполосная шина, Е) ‑ шина из двух коробчатых профилей, Ж), З) ‑ круглая и квадратная трубы, И) — П — образный швеллер, К) — равнобокий угольник, Л) — трёхполосная шина, М) — шина из двух полутруб.

Многообразие профилей обусловлено широким диапазоном номинальных токов и напряжений, поиском эффективных решений. условиями монтажа и др.

В установках от 110 кВ и выше в основном используют круглые трубчатые шины, которые обладают высокой механической прочностью и создают при работе на своей поверхности электрическое поле относительно низкой напряженности, что препятствует развитию коронного разряда.

Изоляторы предназначены для крепления и изоляции шин, а также других токоведущих частей аппаратов от земли и других частей электроустановок. В токопроводах выше 1 кВ наиболее широко применяют фарфоровые или стеклянные опорные, проходные и подвесные изоляторы. В элегазовых токопроводах используют опорные изоляторы, выполненные из эпоксидных смол.

Для токопроводов с номинальным напряжением до 1 кВ используют пленочные изоляции на основе полиэтилентерефталата, литую изоляцию и литые изолирующие корпуса из эпоксидных смол, «Токопроводы и шинопроводы. Вводный раздел».

На электростанциях для связи мощных генераторов с трансформаторами и трансформаторов с шинами РУ применяют экранированные токопроводы, с пофазным экранированием, рисунок ТР-6.

В качестве экранов используются трубы преимущественно круглого сечения. Каждая фаза токопровода состоит из кожуха-экрана 1, токоведущей шины 2, изоляторов 3.

Шина закрепляется к изолятору специальным держателем. Изоляторы крепятся к крышкам, закрепленным на кожухах-экранах.

В экранированных токопроводах исключается возможность возникновения междуфазных коротких замыканий на генераторном напряжении, обеспечивается безопасность обслуживания.

При использовании экранированных токопроводов уменьшается нагрев расположенных вблизи его трассы металлических и железобетонных строительных конструкций. Кожух — экран также защищает токоведущие шины от воздействий окружающей среды.

Рисунок ТР-6. Токопровод с пофазным экранированием. 1 — кожух-экран, 2 — токоведущая шина, 3 — изолятор, 4 — несущая балка.

Более полную информацию по магистральным шинопроводам можно найти в следующих разделах:

«Каталоги и инструкции» - Документация по брендам для более подробного ознакомления с шинопроводами от производителей.

«Терминология» - Основные термины и определения из нескольких ГОСТ и ТУ.

«ГОСТ и ТУ» - Перечень основных стандартов и регламентов связанных с шинопроводом.

«Бренды» - В разделе наглядно указаны типы шинопровода которые есть у того или иного производителя.

«Серии» - Подробный обзор серий и моделей шинопровода

«Монтаж» - Приведены рекомендации по руководящим документам, а также ссылки на видео монтажа шинопроводов от различных производителей.

«Выбор» - Дана информация по основным подходам при выборе шинопроводов.

«Как заказать» - Описаны подходы в расчете и оценке стоимости проектов на основе шинопроводов.

«Поставщики» - Раздел предназначен для поиска и выбора поставщиков того или иного бренда.