Как выбрать характеристики шины среднего и низкого напряжения？

Правильная спецификация шины среднего и низкого напряжения определяется четырьмя цифрами в следующем порядке: класс напряжения системы, номинальный ток при пиковой нагрузке, выдерживаемый ток короткого замыкания и степень защиты окружающей среды. Если вы неправильно определите класс напряжения, изоляция выйдет из строя; неправильно подберёте ток и проводник перегреется; неправильно определите номинал короткого замыкания, и неисправность разрушит установку. Все остальное в процессе выбора — материал проводника, тип изоляции, расстояние между опорами, номинал корпуса — определяется на основе этих четырех значений.

Шаг 1. Определите класс напряжения сети.

Каждая изолированная шина рассчитана на определенный диапазон напряжения, а смешивание диапазонов является самой распространенной ошибкой в спецификации. Низковольтные электрические шинные системы рассчитаны на напряжение до 1 кВ переменного тока и для изоляции используют воздушные зазоры, термоусадочные втулки или литые корпуса. Системы трубчатых шин среднего напряжения охватывают напряжение от 1 кВ до примерно 36 кВ и нуждаются в специальной изоляции — заливке из эпоксидной смолы, обернутой лентой или газонаполненных корпусах — способной выдерживать импульсные напряжения, которые могут достигать 170 кВ во время переходных процессов. Шина с обернутой изоляцией на 35 кВ и шина с эпоксидным литьем на 0,4 кВ не являются взаимозаменяемыми, даже если физические размеры проводников выглядят одинаково.

Шаг 2. Определение номинального тока, а не только нагрузки, указанной на паспортной табличке

Сильноточную шину необходимо выбирать для пиковой продолжительной нагрузки плюс запас для будущего расширения, а не для среднего дневного потребления. Номинальные токи для полной серии 0,4–35 кВ обычно составляют от 1000 А до 8 000 А, построены на трубчатых проводниках из меди Т2 высокой чистоты, которые удерживают повышение температуры ниже 30 К в серии низкого напряжения и ниже 45 К в серии 35 кВ. Поскольку трубчатый проводник распределяет ток по полому поперечному сечению, а не по сплошному стержню, потери на скин-эффекте значительно снижаются при высокой частоте и большой силе тока по сравнению с плоской шиной того же номинала, поэтому в установках с током выше 2000 А преобладает трубчатая геометрия.

• Ниже 1000 А: обычно достаточно ламинированной или плоской алюминиевой шины, и она экономически эффективна.
• 1000–4000 А: стандартным выбором становятся медные или алюминиевые трубки с эпоксидной заливкой.
• 4000–8000 А: для стабильного распределения поля необходима полностью трубчатая конструкция с емкостной регулировкой напряжения экрана.

Шаг 3. Выберите между медными и алюминиевыми проводниками

Медь обеспечивает проводимость примерно 98% по IACS и остается выбором по умолчанию в тех случаях, когда пространство на панели ограничено, поскольку для передачи того же тока требуется меньшее поперечное сечение. Алюминиевая шина легче и имеет меньшую стоимость материала, но проектировщик, переходящий с меди, должен запланировать увеличение площади поперечного сечения на 50–60% для достижения эквивалентной токовой нагрузки — фактор, который влияет на ширину шкафа, расстояние между опорами и общий установленный вес на длинных автобусных маршрутах. Для подвесных или ветроэнергетических усилителей, где вес имеет большее значение, чем занимаемая площадь, вместо цельного алюминиевого стержня часто используется конструкция из армирующих стальных алюминиевых стержней, чтобы добавить механическую прочность на растяжение без большого снижения проводимости.

После того, как класс напряжения и размер проводника определены, полезно увидеть, как ассортимент продукции поставщика соотносится с этим выбором: шинопровод и вспомогательное оборудование, указанные ниже, напрямую соответствуют диапазону спецификаций 0,4–35 кВ, описанному выше.

Ассортимент продукции для распределения среднего и низкого напряжения

Репрезентативный выбор трубчатых шинопроводов и систем изоляции, разработанных для цепей тока 0,4–35 кВ, от компактных внутренних прокладок до полностью изолированных наружных установок.

Система шин высокого и низкого напряжения Автобусная система Энергетический автобус Распределение мощности Компактный автобус высокой плотности Компактный автобусный путь Трубчатая шина для литья эпоксидной смолы Полностью изолированный Трубчатая шина из силиконовой резины EPDM Полностью изолированный

Шаг 4: Подтвердите систему изоляции

В полностью изолированной трубчатой шине обычно используется один из трех материалов, и выбор влияет как на стоимость, так и на экологическую устойчивость. Литье из эпоксидной смолы связывает жесткую изоляционную оболочку непосредственно с проводником, обеспечивая высокие диэлектрические характеристики и компактный внешний диаметр, что подходит для внутренних подстанций и помещений с распределительными устройствами. Изоляция из силиконового каучука EPDM остается гибкой в ​​более широком диапазоне температур и лучше противостоит разрушению ультрафиолетом и озоном, что делает ее распространенным выбором для наружной и береговой установки. Трубчатая изоляция шин из ПТФЭ обеспечивает самый высокий тепловой класс из трех и предназначена для применений, в которых температура окружающей среды или постоянный ток приводят к тому, что температура проводника приближается к верхнему пределу номинала.

Шаг 5. Проверьте устойчивость к короткому замыканию и механическую поддержку.

Шина и ее опорная конструкция должны выдерживать повреждение без остаточной деформации. Надежные системы рассчитаны на то, чтобы выдерживать ток повреждения от 50 до 100 кА в течение стандартного времени отключения без смещения проводника с опор. Опоры шин и опорные изоляторы указываются рядом с проводником, а не как запоздалая мысль — длина пролета, ветровая нагрузка (для прокладок на открытом воздухе) и сейсмическая зона — все это влияет на то, сколько точек опоры требуется для данного номинального тока. Как правило, для более длинных неподдерживаемых пролетов требуются изоляторы, рассчитанные на более высокую консольную нагрузку, и в любом предложении по решению системы шинопроводов должно быть четко указано расстояние между опорами, а не оставлять его на усмотрение установки на месте.

Шаг 6. Сопоставьте степень защиты с условиями установки

Внутренние панели обычно могут использовать корпуса со степенью защиты от IP20 до IP40. Шинопровод, проходящий через механические или электрические помещения, подверженные воздействию пыли или влаги, должен иметь степень защиты IP54 или выше, а для любого наружного или прибрежного участка должен быть указан IP66 в качестве пола, а не потолка. Компактная шинопровод высокой плотности, установленный вне помещения без соответствующей герметизации, будет подвергаться ускоренному старению изоляции независимо от того, насколько хорошо был выбран размер самого проводника.

Шаг 7. Подтвердите соответствие производителя и его послужной список.

Перед заказом запросите отчеты о типовых испытаниях на превышение температуры и устойчивость к короткому замыканию, а также сертификацию ISO и свидетельства соответствия DL/T 1658-2016 и DL/T 5789-2019 или эквивалентному стандарту IEC для рынка назначения. Производитель, предлагающий индивидуальные решения для сборных шин, также должен иметь возможность продемонстрировать завершенные проекты в аналогичном классе напряжения и диапазоне токов — ссылки на подстанции, ветро-солнечные электростанции или центры обработки данных имеют больший вес, чем общие заявления в каталоге.

Часто задаваемые вопросы