На предприятиях различных отраслей промышленности для внутрицеховой передачи и распределения энергии переменного тока широкое распространение получили магистральные и распределительные сети, выполненные шинопроводами.
Для питающих сетей используют магистральные шинопроводы переменного н постоянного тока.
Для питающих сетей со стороны низшего напряжения комплектных трансформаторных подстанций (КТП) применяют шинопроводы переменного тока серии ШМА на токи 1600, 2500 и 4000 А в зависимости от мощности трансформатора КТП (1000, 1600 и 2500 кВ-А).
Для главных цепей крупных двигателей, например главных приводов прокатных станов, применяют шинопроводы постоянного тока серий ШМАД и ШМАДК на токи до 6300 А. Для создания распределительных сетей переменного тока используют распределительные шинопроводы серии ШРА на точки 250, 400 и 630 А, позволяющие присоединять к ним большое количество электроприемников.
Для групповых сетей освещения применяют осветительные шинопроводы серии ШОС на токи 25 и 63 А.
Троллейные линии для питания кранов, электрических талей и других подъемно-транспортных механизмов выполняют с помощью троллейных шинопроводов серии ШТМ на токи 200 и 400 А. Все виды шинопроводов изготовляются заводами Главэлектромонтажа.
Электрическая сеть, выполненная шинопроводами, сравнительно легко может быть изменена с полным использованием составляющих ее элементов. Это может потребоваться, например, на действующих предприятиях при реконструкции, когда увеличение производственных мощностей на существующих площадях, как правило, связано с ростом и изменением характера нагрузок и конфигурации сети. Поэтому возникает необходимость в таком исполнении сети, которое обеспечивает сравнительную простоту внесения изменений в действующую сеть. Этим условиям отвечает сеть, выполненная из шинопроводов.
Большинство электроприемников на промышленных предприятиях получает питание на напряжении до 1000 В, и поэтому питающие и распределительные сети на это напряжение являются наиболее распространенными для большинства предприятий.
Благодаря приближению источников питания к потребителям электроэнергии заметно сократилась протяженность сетей низшего напряжения. Применение их ограничено в основном внутрицеховыми нуждами. Однако увеличение общего количества и мощностей токоприемников обусловливает довольно разветвленные сети низшего напряжения.
Применение шинопроводов позволяет выполнить магистральные сети питания токоприемников, являющиеся более экономичными, чем радиальные сети.
При магистральных сетях повреждение магистрали приводит к одновременному отключению всех питающихся от нее токоприемников, что особенно нежелательно при питании от магистрали отдельных крупных потребителей, не участвующих в едином непрерывном технологическом процессе производства.
Однако это обстоятельство не имеет решающего значения для обеспечения надежности электроснабжения в тех случаях, когда от магистрали питается ряд токоприемников одного технологического агрегата, осуществляющего единый технологический процесс, и прекращение питания одного из токоприемников равносильно остановке всего агрегата. Поэтому для питания таких технологических агрегатов, а также для большого количества мелких электроприемников, не связанных единым технологическим процессом, но расположенных равномерно по площади цеха преимущественно применяются магистральные схемы питания, если эти токоприемники не удалены друг от друга на большие расстояния, когда их питание от магистрали становится нецелесообразным.
Магистральные сети, выполненные шинопроводами, обеспечивают высокую надежность при сравнительно небольших эксплуатационных расходах и универсальность цеховых сетей. Универсальность таких сетей заключается в том, что при изменении количества, мощности или перемещении нагрузок, как правило, не требуется изменение первоначальной формы сети. Если в связи с существенной перепланировкой (реконструкцией) технологического оборудования требуется изменение конфигурации сети, то благодаря гибкости сети, собранной из отдельных элементов (секций), это достигается меньшими затратами времени и средств, чем при сетях, выполненных другими способами (шинами, кабелями). Некоторые производства характеризуются относительно частым изменением технологического процесса, что связано с перестановкой и добавлением механизмов. При этом сети, выполненные шинопроводами, как правило, не претерпевают серьезных изменений. В крайнем случае отдельные участки сети переносят с одного места на другое.
Сети, выполненные кабелями, при изменении расположения, состава или количества технологического оборудования и связанных с ним токоприемников требуют производства трудоемких работ по перекладке сетей с полной или частичной заменой кабелей. При этом значительная часть оборудования обычно простаивает длительное время, в результате чего сокращается выпуск продукции. Применение шинопроводов благодаря тому, что установка их сводится только к сборке и сочленению отдельных элементов заводского изготовления, значительно ускоряет монтажные работы по электрическим сетям.
3 магистральных сетях электроснабжения, выполненных по схеме блок трансформатор — магистраль, широко применяют шинопроводы. Благодаря защищенной конструкции шинопроводов их можно прокладывать открыто, на опорных конструкциях, в производственных и электротехнических помещениях.
При применении схемы блок трансформатор — магистраль отпадает необходимость в громоздком распределительном щите (или увеличенном наборе шкафов низшего напряжения в КТП) Щит заменен магистральным шинопроводом, который при прокладывании вдоль линии размещения токоприемников частично используют также в качестве распределительного.
На рис 1 показан поперечный разрез по электромашинному помещению, в котором применены все виды шинопроводов.
Магистральные шинопроводы имеют расширенное применение. Их используют для связей между КТП на стороне низшего напряжения, в качестве магистралей для питания распределительных шинопроводов, щитов и шкафов станций управления, распределительных пунктов, а также для питания крупных электроприемников и других сосредоточенных нагрузок.
Рис. 1. Расположение шинопроводов в электромашинном помещении.
1 — осветительный шинопровод ШОС; 2 — магистральный шинопровод переменного тока ШМА 3 - распределительный шинопровод ШРА; 4 — шинопровод постоянного тока ШМАД (для ошиновки главных приводов); 5 — троллейный шинопровод ШТМ.
Магистральные шинопроводы на большие токи часто используют для питания распределительных штепсельных шинопроводов на меньшие токи. Сети, выполненные таким способом, являются наиболее предпочтительными по условиям экономии кабельной продукции и сокращения сроков ведения
монтажных работ. Однако во многих случаях лучшим решением является сочетание шинопроводов и кабелей.
Шинопроводы достаточно надежны в эксплуатации. Их повреждение крайне редко и происходит в основном из-за нарушения контактных соединений секций в местах установки болтовых сжимов, отсутствия в некоторых случаях изоляции в местах соединения секций, попадания влаги на изоляцию токоведущих шин, вибрации опорных конструкций при работе мостовых кранов, повышенной температуры среды, аварийной работы подъемно-транспортных средств, а также неисправности коммутационной и защитной аппаратуры, установленной в местах ответвлений от шинопровода.
Однако эти недостатки в основном являются следствием недостаточно качественного монтажа или неэффективной эксплуатации и поэтому ни в коей мере не умаляют многочисленных достоинств шинопроводов.
Для использования магистральных и распределительных шинопроводов характерен перерасход цветных металлов, вызванный недостаточно широкой номенклатурой шинопроводов по току, что приводит к сохранению единого сечения шинопровода по всей длине магистрали. Между тем в целях экономии проводникового материала рекомендуется уменьшение сечения шинопровода по длине по мере убывания нагрузок.
Разумеется, что снижение сечения по длине питающей магистрали возможно, если при коротких замыканиях обеспечивается срабатывание аппарата защиты, установленного в начале магистрали, или дополнительного аппарата, установленного в месте перехода магистрали с одного сечения на другое.
Использование шинопроводов позволяет вводить объекты в эксплуатацию по частям (поэтапно) в связи с тем, что линии шинопроводов собирают из отдельных элементов и поэтому они могут быть смонтированы частично, введены в эксплуатацию и затем продолжены (в отличие от кабелей, которые прокладывают сразу по всей трассе). Защищенная конструкция шинопроводов обеспечивает их прокладку на сравнительно небольшой высоте (4—5 м).
Магистрали из шинопроводов собирают из отдельных секций в крупные узлы транспортабельных размеров (9—12 м) и затем сочленяют в монтажной зоне до требуемых общих размеров участка сети.
Современное строительство промышленных предприятий часто характеризуется совмещением производства различных видов работ (строительных, сантехнических, электромонтажных и др ).
При этом некоторая часть оборудования (отопление, вентиляция, освещение, краны и т. п.) должна начать функционировать до полного окончания строительных и технологических работ. Подача питания к этому оборудованию по постоянной схеме от открытых магистралей затруднена в связи с продолжающимися строительными работами (монтаж технологических и вентиляционных трубопроводов, окраска ферм и других металлоконструкций и т. д). Поэтому приходится сооружать временные малонадежные схемы питания, непроизводительно расходу я при этом средства и материалы. Этого можно избежать, применяя защищенные шинопроводы, прокладываемые с самого начала по постоянной схеме электроснабжения. Такие шинопроводы, как правило, не мешают совместной работе строителей и монтажников, обеспечивая высокую степень индустриализации монтажных работ и сокращение сроков строительства.
При конвейерном блочном монтаже покрытий цехов, когда все покрытие, включая фермы, предварительно заготовляют на нулевой отметке, а затем полностью оснащенные всеми видами коммуникаций, в том числе шинопроводами, поднимают на проектные отметки, подход к размещению шинопроводов меняется.
В этом случае целесообразно шинопроводы, которые обычно прокладывают ниже ферм, поднять в межферменное пространство (особенно при наличии электротехнических мостиков обслуживания) с тем, чтобы увеличить долю электромонтажных работ, выполняемых на нулевой отметке. При конвейерном способе монтажа покрытия здания значительный объем работ, выполняемый обычно на большой высоте, переносится на соответствующую наземную стоянку конвейера. Поэтому при таком монтаже покрытия следует использовать межферменное пространство блоков покрытия для размещения различных электрических сетей, в том числе шинопроводов, если это не приводит к резкому увеличению длины ответвлений (спусков) от магистралей. В противном случае способ монтажа покрытий здания не должен сильно влиять на выбор места прокладки шинопровода — предпочтение отдается более экономичному варианту.
Шинопроводы выбирают по расчетному току питающей линии и проверяют на потерю напряжения. Количество цветных металлов, расходуемое на шины в шинопроводах, обратно пропорционально потере напряжения. Если потеря напряжения превышает допустимые значения, то следует укоротить общую длину линии либо принять следующий больший по номинальному току шинопровод. В этих случаях помогает также улучшение коэффициента мощности нагрузок cos φ, поскольку шинопроводы имеют различное падение напряжения на единицу длины в зависимости от коэффициента мощности.
