Зевакин А. И., Монтаж комплектных шинопроводов до 1 000 В. Моска, «Энергия», 1974.
Приведены сведения о современных конструкциях цеховых электрических сетей и о требованиях, предъявляемых к ним. Рассмотрены вопросы применения комплектных шинопроводов в цеховых сетях. Описаны конструкции и методы монтажа отечественных комплектных шинопроводов всех назначений. Приведены сведения о намечаемых к освоению в ближайшие годы новых комплектных шинопроводов.
I. ШИНОПРОВОДЫ — СОВРЕМЕННЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ КАНАЛИЗАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
Увеличение передаваемых мощностей в системе распределения электрической энергии требует создания мощных электрических сетей.
На современных промышленных предприятиях с высокой степенью автоматизации технологических процессов удельные плотности электрических нагрузок достигают 0,6—1 (кВ-А)/м2. Наряду с этим резко возросли требования к надежности работы промышленных электроустановок.
В последнее время происходит переход от сетей из проводов и кабелей к шинопроводам, обладающим большей перегрузочной способностью и надежностью в эксплуатации. Вместе с этим шинопроводы, являясь продукцией специализированных заводов, достигли большой монтажной готовности.
Наибольшее распространение шинопроводы получили в установках до 1 000 В в виде комплектных магистральных или распределительных линий. Наряду с этим в устройствах 6, 10, 35 кВ кабельные и обычные шинные магистрали также стали заменяться комплектными шинопроводами. Их устанавливают на электростанциях (в блоке генератор—трансформатор), на крупных подстанциях (в качестве шинных магистралей), на промпредприятиях (для питания энергоемких установок) и др.
Конструктивно шинопроводы различают по материалу шин, их профилю и расположению, типу изоляторов, способу защиты от окружающей среды. Широкое разнообразие их конструкций можно разбить на два вида: с жесткими изолированными и неизолированными шинами на опорных изоляторах; с гибкими шинами на подвесных изоляторах. Шинопроводы с жесткими шинами изготавливают как открытыми, так и в защитном кожухе.
Настоящая книга посвящена монтажу комплектных шинопроводов напряжением до 1 000 В.
Устройства, обеспечивающие распределение электрической энергии по электроприемникам внутри производственных помещений, называют цеховыми электрическими сетями. Внутрицеховые сети промышленных предприятий обладают своими особенностями. Они имеют большую разветвленность, более уязвимы в части повреждений и безопасности для окружающего персонала. Монтаж сетей составляет значительную долю общего объема электромонтажных работ и во многом зависит от хода строительных работ. Цеховые проводки могут выполняться кабелями, проводами, шинопроводами или же в комбинации из этих элементов. Сооружение их должно исходить из соображений минимальных затрат средств и времени при максимальной надежности и безопасности эксплуатации.
По назначению сети разделяют на магистральные (питательные) и распределительные
Магистральная сеть служит для связи между подстанциями и распределительными устройствами, а также для питания распределительных пунктов и крупных электроприемников. Магистральная сеть характеризуется значительными токами нагрузки (800— 5000 А), малой разветвленностью и небольшим числом присоединений.
Распределительная сеть предназначена для присоединения к ней электроприемников цеха. Эта сеть разветвленная, с большим количеством присоединяемых электроприемников, токи в ней сравнительно небольшие (не более 600 Л).
Соответственно назначению распределительные сети имеют свои конструктивные отличия. Эти отличия получили свое отражение в конструкциях магистральных и распределительных комплектных шинопроводов.
Современные промышленные предприятия в части электрооборудования и электроснабжения значительно изменились: увеличилась блочность электрооборудования, уплотнились производственные площади, возросла насыщенность и энерговооруженность оборудования, увеличились единичные мощности электроприемников, электроснабжение осуществляется, как правило, от энергосистем.
Изменилась строительная часть предприятий: увеличились площади отдельных сооружений и цехов. Все это вызвало пересмотр вопросов проектирования и монтажа цеховых сетей. Эти вопросы стали решаться в направле- пии типизации схем электроснабжения сходных предприятий, цехов, комплекса электроприемников и упорядочения конструктивного исполнения сетей. Так, металлургические цехи проектируют в основном с магистральными системами питания; кабельные линии заменяются ленточными открытыми или защищенными комплектными шинопроводами. Ответвления к электроприемникам, как правило, выполняют распределительными шинопроводами.
В цехах с неравномерно распределенной нагрузкой, с большими единичными или групповыми мощностями отдают предпочтение радиальной системе питания с помощью шинопроводов.
В целях экономии проводникового материала в сетях, а также сокращения потерь электроэнергии принимается, как правило, схема центрального питания, с расположением подстанций в центре нагрузок. В этом случае питающие линии расходятся радиально от подстанции к электроприемникам. Но бывает, что по условиям размещения технологического оборудования, инженерных коммуникаций, пожарной безопасности, использования ранее проложенных сетей не удается расположить подстанцию в центре нагрузок. В этих случаях питание нагрузок осуществляется по торцовой схеме, где имеют одностороннее, веерное направление.
В крупных цехах с несколькими подстанциями магистральные сети обычно запитывают от нескольких подстанций через нормально разомкнутые секционные отключающие аппараты. На рис. 1 приведена современная цеховая сеть.
Сети должны обеспечивать бесперебойность работы механизмов и не загромождать помещений.
Технический уровень сети определяется четырьмя основными факторами: надежностью, экономичностью, универсальностью, гибкостью.
Надежность обусловливается правильным выбором проводников для обеспечения нагрузки п рабочем и аварийном режимах; надлежащей защитой от воздействия окружающей среды (в том числе от механических повреждений), а также устойчивостью к воздействию токов короткого замыкания.
Экономичность определяется затратами на сооружение а эксплуатацию (возможную реконструкцию). Экономичность, таким образом, рассматривается по двум показателям: по первоначальным и по текущим затратам При этом принимать в расчет масштабы затрат при возможной реконструкции. С этой точки зрения не все виды сетей равноценны.
Вопрос экономичности не решается в отрыве от надежности. Последнее часто является основным, определяющим фактором качества сетей. Простой блюминга, например, в течение 1 ч обходится лишь в 500 руб., но при этом получается недоотпуск блюмсов 400 500 т стоимостью 20—25 тыс. руб.
Рис. 1 Схема распределения электроэнергии с применением шинопроводов.
1 — цеховая подстанция; 2 — магистральный шинопровод; 3 — распределительный шинопровод.
Универсальность заключается в таких качествах сети, при которой рост, изменение и перемещение (перегруппировка) нагрузки не потребуют перекладки и замены проводников сети.
Гибкость — фактор, дополняющий понятие универсальности. Гибкость сетей характеризуется наименьшими затратами времени и средств при изменении первоначальной конфигурации. При этом затраты времени могут иметь большее значение, чем затраты средств (недоотпуск продукции из за отсутствия электроэнергии).
Многие производства характеризуются относительно частой сменой программы, изменениями производственного процесса, что связано с перестановкой и добавлением механизмов. Надо, чтобы такие изменения не касались электрических сетей, иначе говоря нужны гибкие и универсальные сети. С данной точки зрения наилучшими сетями будут такие, которые не требуется переделывать при перестановке технологического оборудования или, в худшем случае, потребуется только простой перенос их.
В соответствии с этим электрические сети должны позволять в любое время, в любом месте и безопасно подключать или отсоединять электроприемники без перебоя в питании других работающих механизмов; если потребуется изменить конфигурацию сетей, то это должно быть связано с минимальными затратами времени, труда, материалов. Для этого надо, чтобы сеть состояла из сборно-разборных элементов и не была бы связана со строительными узлами сооружений и технологическим оборудованием.
Перечисленные здесь требования наилучшим образом разрешаются с помощью сборных элементов, пригодных для быстрого монтажа, демонтажа и перемещения с многократным использованием их. Такими элементами являются комплектные шинопроводы. Сети, состоящие из шинопроводов, являются на сегодня наиболее современными с точки зрения сооружения, эксплуатации и промышленной эстетики.
Комплектным шинопроводом называется устройство, состоящее из голых или изолированных проводников, со всеми относящимися к ним изоляторами, конструкциями, которые предназначены для канализации электрической энергии в производственных помещениях, туннелях, галереях, на эстакадах, опорных конструкциях и т. п.
Шинопровод может изготовляться из шин различного профиля, лент, полос, многопроволочных и однопроволочных проводов. Наибольшее распространение завоевали комплектные шинопроводы, изготовляемые заводами в виде сборных конструкций в комплекте с опорно-соединительными изделиями.
Комплектные шинопроводы, как законченные заводские изделия, имеют значительные преимущества по сравнению с открытыми шинными магистралями, изготовляемыми на монтажной площадке.
Открытые магистрали, несмотря на их меньшую стоимость, имеют существенные недостатки: требуют больших затрат труда и времени на монтаж, менее удобны в эксплуатации с точки зрения безопасности и надзора за техническим состоянием, имеют ограничения по расстояниям между шинами, а также до строительных конструкций и прочих инженерных сооружений.
На изготовление и монтаж открытых магистралей по сравнению с комплектными шинопроводами требуется в 4—5 раз больше времени и в 2— 3 раза больше рабочих высокой квалификации. При современных темпах строительства это имеет существенное значение.
По условиям техники безопасности открытые магистрали должны прокладываться на большой высоте — выше нижнего пояса ферм. Это требует дополнительных затрат проводникового материала на спуски. Так как в современных производственных помещениях, которые имеют небольшую высоту, верхние отметки загромождены вентиляционными коробами, осветительными проводками и прочими технологическими коммуникациями, то прокладка шинных магистралей бывает либо затруднена, либо требует ограждения на всей длине. Магистрали из закрытых шинопроводов свободны от этих недостатков; их можно устанавливать на высоте 2,5—3 м в непосредственной близости от любых коммуникаций и установок.
Монтаж шин, прокладываемых на большой высоте, требует устройства более дорогих лесов и подмостей, в то время как шинопроводы можно прокладывать с гидро- и автовышек, с передвижных вышек, лестниц, стремянок и прочих несложных устройств. Шинопроводы можно монтировать более крупными узлами, собираемыми на полу из отдельных секций, которые изготовлены в заводских условиях. Комплектуемые магистрали из секций шинопроводов не нуждаются в дополнительной выверке токоведущих частей, в то время как голые шины должны прокладываться с тяжением 0,1 кгс/мм2 при температуре 2 —30 С и стреле провеса 100--120 мм.
Наличие открытых магистралей усложняет работы в предпусковом и пусковом периоде. Современные методы строительства и монтажа характеризуются совмещенным выполнением всех работ. Часто бывает, что строительные и монтажные работы еще продолжаются, а наладка, обкатка, опробование и даже временная эксплуатация части оборудования (например, отопление, вентиляция, освещение и т. п.) уже должны функционировать. Такие работы, как окончание монтажа и испытание вентиляционных устройств, технологических трубопроводов, окраска ферм и других конструкций, остекление оконных проемов, фонарей и прочие отдельные работы, лишают возможности подачи напряжения по постоянной схеме при наличии открытых магистралей. В результате приходится сооружать временные ненадежные схемы питания с непроизводительным перерасходом средств и материалов.
Таким образом, применение комплектных шинопроводов отвечает задачам наибольшей индустриализации, совмещения строительно-монтажных работ и сокращения продолжительности и строительства.
Дальнейшее развитие распределительных шинопроводов привело к переел отру устаревшей конструкции ШРА60 В 1965 г она заменена на ШРА64 на те же номинальные токи, что и ШРА60. В последней конструкции добавлена четвертая (нулевая) шина, изменено расположение шин и значительно улучшена эстетическая сторона.
Распределительные шинопроводы в крупных цехах стали применять в питательных сетях освещения.
Рис. 2. Сети из комплектных шинопроводов.
1 — магистральные шинопроводы переменного тока (ШМД1; 2—магистральные шинопроводы постоянного тока (ШМА.Г) 3 - - распре делительные шинопроводы (ШРА) 4 — троллейные шинопроводы (ШТМ), 5 осветительные шинопроводы 6 — преобразователь; 7 — электроприемник переменного тока
На современных предприятиях стоимость работ по устройству освещения доходит до 1,5 - 2,0% общей стоимости строительно-монтажных работ и до 40- 50% стоимости монтажа электрооборудования Электроосвещение является важнейшим фактором производственною процесса Значительно возросли нормы освещенности, что потребовало усиления пропускной способности и надежности питательных сетей освещения. Шинопроводы стали проникать в сети освещения в виде магистралей для освещения крупных цехов, а также многоэтажных жилых и культурно-бытовых сооружений.
