ЕНЕРГИЯ - Списание за оборудване, технологии и инженеринггодина X, брой 7, 2018

Шинни системи за електрозахранване

Типове, стандарти, конфигурации и приложения

Шинни системи за електрозахранване

Шинните системи за разпределение на електрозахранването са често срещани в електрическите инсталации и бързо получават широко разпространение поради тяхната гъвкавост, безопасност и възможност за намаляване на цялостните разходи за проектиране и интегриране. В допълнение към тези фактори, нарастващата глобализация накара много проектанти на индустриални системи за управление да преминат към конструктивни техники, електрически компоненти и интеграционни методи, правейки шинните системи по-привлекателни от всякога.

Шинните системи са съставени от медни проводници, обикновено свързани помежду си, за да се получат различни конфигурации и дължини. Шините предлагат еднообразно решение за монтаж и свързване на електрическите компоненти в електрическите табла и шкафове. Те имат изключителна механична и електрическа устойчивост и са в съответствие с основните международни стандарти и разпоредби като CE, UL/cUL, GL и CSA.

На пазара се предлагат различни модели шинни системи, които предлагат уникални предимства в зависимост от желаните изисквания и необходимото приложение.

Най-общо шинните системи имат няколко общи компонента и принадлежности, като например медна шина (плоска или профилна), съединителни конектори, защитни обвивки против докосване, адаптори за прекъсвачи и за основи на предпазители, компонентни адаптери за устройства за монтаж на панел и електроапаратура за управление, монтираща се на DIN шина, аксесоари за свързване.

Някои от по-често срещаните конфигурации на шинните системи са единична шинна система, двойна шинна система и двойна шинна система със секциониране, основна и прехвърляща шинна система.

Медна шина
Медните шини са чудесен проводник. Известна със своите проводими качества, медта е идеалният материал и често най-популярния за шини, който трябва възможно най-лесно да могат да провеждат електричество. Медта е особено твърд материал с висок праг на разрушаване при високи температури, което увеличава жизнения цикъл на шината. Предимствата са голяма електропроводимост, висока термична устойчивост, дълга и надеждна работа, минимални разходи за поддръжка.

Алуминиева шина
Съществуват разнообразни предимства при използването на алуминиева шина, включително издръжливост на корозия, устойчивост, добра проводимост, отличен топлообмен, ефективно термично разсейване, лека и рентабилна. Алуминиевите шини се използват на места с корозия и големи натоварвания, също така са идеални за табла с ограничено пространство.

Шинните системи са проектирани да издържат на разнообразни токови натоварвания, без да се налага да се променят други части на системата. Прилагат се при широк кръг от приложения и индустрии.

Алуминиева или медна шина
Основните разлики между алуминиевата и медната шина са, че алуминият е по-икономичен и по-лек. Съвременните нововъведения и допълнителните комбинации от сплави са довели до забележима промяна и повишено търсене на алуминиеви шини.

Еволюцията на шините през последните 50 години позволи тяхното използване да надминава това на кабелите в разпределението на електрозахранването. С течение на времето търсенето на алуминиева шина спрямо медна е намаляло значително, особено при промишлените приложения.

Има различни аргументи защо медната шина може да е по-добра от алуминиевата обаче, истината е, че единия или другия материал ще отговаря на необходимите изисквания, когато е проектиран и инсталиран според стандартите на индустрията и околната среда.

Качественият алуминий има достатъчно якост на опън, за да издържи на топлинното разширение. В зависимост от използваните легиращи агенти, силата на самия алуминий може да варира от абсолютно мек до мека стомана. В зависимост от размера алуминиевата шина може да работи с токове до 4000А, което е повече от достатъчно за много приложения. Проводимостта на алуминиевата шина зависи от примесите и температурата. Покриването на шината с калай или сребро от друга страна, може също да подобри проводимостта. Алуминият също така е устойчив на умора и на корозия. Той може да бъде до 70% по-лек от медта. Малкото тегло правят инсталирането на алуминиевата шина бързо и лесно, което води до икономии на разходи. Цена на алуминиевата шина може да бъде драстично по-ниска от тази на медната шина. Алуминият също така предлага висока степен на рециклиране, което го прави много по-малко вероятно да изпита пазарни колебания или недостиг на доставки.

Когато се сравнява алуминиева с медна шина, може да се каже, че алуминиевата шина осигурява по-добро и по-икономично решение в зависимост от изискванията към приложението.

Проблеми при експлоатацията на шинната система
Повреда на шината може да доведе до сериозни проблеми в захранващата система, като например изключване или прекъсване на преносните линии. Когато това се случи, електроснабдяването се прехвърля към останалите функционални линии, които пренасят повече електроенергия, отколкото са способни. Това може да доведе до изключване на тези линии и вероятност до пълно прекъсване или подобни ситуации на повреда. Поради тази причина е важно да се избере правилната конфигурация от шинни системи за конкретното приложение, с което се постига сигурна и надеждна работа на преносните системи.

Конфигурации на шинните системи
Шинните системи могат да включват единична шина или множество шини. Единичните шинни системи осигуряват просто и евтино решение за управление и защита на консуматорите, свързани към тях. Съществуват обаче някои значителни недостатъци при конфигурацията с единични шини, в това число липсата на резервиране, както и ограничена гъвкавост за поддържане и управление на експлоатацията.

Най-важният проблем е, че ако има повреди по единичната шина, цялата разпределителна уредба може да бъде изведена от експлоатация. За да се подобри надеждността, трябва да се добави втора шинна система.

Аранжировката с двойна шина предлага много по-голяма гъвкавост и надеждност по време на работа. Електроснабдяването на консуматорите е възможно да се контролира чрез самостоятелно използване на шините и превключване на захранването от една шина към друга.

Схемата „един прекъсвач и половина“ е компромис между двойната шина и двойната схема с прекъсвач, но може да има загуба на цялата шина без да се нарушава захранването. Дизайнът със схема „един прекъсвач и половина“, съчетан с двойни автоматични прекъсвачи, осигурява висока резервираност, което обаче води до по-високи разходи.

Защо използването на шинна система е превъзходен метод за разпределение на електроенергията?
Шинната система осигурява постоянно разпределение на електроенергията за различни товари по ефективен, надежден и повтарящ се начин. Тя предлага значителни предимства в широк диапазон от приложения. Шинната система успешно заменя окабеляването в промишлените разпределителни табла, което води до намаляване на техния размер. Тя може също така да позволи консолидация на управлението, което преди това е било в отделни шкафове. Намаляването на размера и консолидирането чрез система от шини помага на проектантите на промишлени табла за управление да намалят общите разходи, като същевременно осигуряват до голяма степен уникална и изгодна функционалност.


Чрез система от шини могат да се реализират различни номинални токови натоварвания, без да е необходимо да се променят другите части на системата. При наличието на система от шини, ревизиите на материалите могат да бъдат завършени много по-бързо, тъй като трябва само да промени напречното сечение на шината. Освен това, ако пълното натоварване остане постоянно, шинната система може да позволи бърз и удобен обмен на адаптери за свързване и компоненти според нуждите. Това осигурява изключително бърз монтаж на електрическите компоненти. Също така не се губи време за измерване, рязане, етикетиране, изваждане и преместване на кабели и проводници, тъй като системата от шини елиминира окабеляването от страната на линията. Когато се използва система от шини с адаптери за свързване, процесът на интегриране на разпределителните табла е много по-удобен и отнема по-малко време. Съответствието с основните международни стандарти по отношение на разпределението на електроенергията, наредбите за устройство на електрическите инсталации и добрите практики намалява забавянето на инсталацията и усложненията.

Използването на шинна система предлага високо организирано и безпроблемно оформление на дизайна, което спомага за по-бързо и по-лесно отстраняване на проблеми и поддръжка. Този подход също така предлага по-голяма сигурност по отношение на традиционния метод за разпределение на електроенергия чрез използването на кабели.

Шинните системи са по-подходящи за реализиране на бъдещи възможности за разширяване на инсталацията. Друго предимство е удобството за добавяне на нови компоненти към компонентен адаптер, без да е необходимо допълнително свързване с шината, по-лесни са за преоборудване и по-приспособими към променящите се спецификации.

Приложение на шинните системи за пренос на електроенергия
Изборът на шинни системи за сектора на пренос на електроенергия тежи в голяма степен върху фактори като гъвкавост, надеждност, разходи за инсталиране и бъдещо разширяване.

При избора на шинна система трябва да се имат в предвид няколко съображения включително необходимата оперативна гъвкавост, пълна защита при изключване, начална цена на инсталиране, манипулиране на товара на шината, както и бъдещи възможности за разширяване.

В зависимост от пренасяната мощност и консуматорите оптималната система от шини може да бъде единична, единична с разделяне на секции, двойна с единичен прекъсвач, двойна с два прекъсвача, прекъсвач и половина с две основни шини, основна и трансферна шина, двойна шина със секциониране, пръстен.

Приложение на шинните системи във ВЕЦ
Водноелектрическите централи са едни от основните производители на енергия в света поради способността им да служат като чист и икономически ефективен енергиен източник.

Във ВЕЦ шинната система се използва за преноса на електрическата енергия, произведена от генератора до трансформатора. Основните предимства за тяхното използване са надеждност, икономическа ефективност и безопасност. Другите предимства включват удобството за внедряване на нови сегменти, когато е необходимо.

Приложение на шинните системи в електрически табла
Проектираните и сглобени разпределителни електрически табла за ниско напрежение се проверяват за съответствие с IEC 61439-1/-2. Последователното прилагане на модулния принцип в електрически и в механичен план, както и използването на стандартизирани компоненти, позволява реализирането на гъвкав и компактен дизайн.

Главната шина и всички свързани с нея части се изработват от мед в съответствие със стандартите и с опции за посребряване и/или пълно изолиране чрез използване на термосвиваем шлаух. Тя се разполага в задната част на разпределителното табло, което осигурява максимално безопасно разстояние между шините под напрежение и оператора, както и персонала по поддръжката. Главната шинна система е изолирана напълно от отделенията за инсталиране на оборудване и от отделението за кабели.

Разпределителната шинна система с три или четири броя шини се изпълнява по цялата височина на таблото. Защитните заземяващи и неутрални шини се разполагат хоризонтално в предната част на шкафа точно над основата. Конструкцията на шинната системата е без поддръжка.

Шинните системи организират сложни конфигурации за разпределение на електроенергия, опростявайки ги чрез по-добра организация. Това ниво на организация осигурява повишена гъвкавост, което води до по-лесно разширяване на системата, отстраняване на повреди и поддръжка. От времето, когато една спецификация е написана за система за разпределение до времето, когато е поръчана, е съвсем обичайно обхвата на тази система да се разшири. Бъдещото разширяване може да бъде опростено, като се създадат първоначални проекти с възможност за бъдещо развитие и по-нататъшно разширяване.