Система сборных шин¶
Система сборных шин — совокупность токопроводящих элементов (шин), присоединений, коммутационных аппаратов и соединительных конструкций, объединяющих источники электрической энергии с потребителями внутри электрической подстанции, распределительного устройства или электроустановки. Сборные шины выполняют роль центрального узла распределения электроэнергии: к ним подключаются генераторы, трансформаторы, линии электропередачи, компенсирующие устройства и потребители.
¶Основные элементы
Система сборных шин включает следующие конструктивные элементы:
- Сборные шины — токопроводящие элементы, выполненные из алюминия, меди, алюминиевых сплавов или стали. По сечению различают шины прямоугольного (широкополосные), круглые (трубчатые) и тросовые.
- Соединительные шины (переходные) — соединяют сборные шины с присоединениями.
- Разъединители — коммутационные аппараты, обеспечивающие видимый разрыв цепи при обслуживании оборудования.
- Выключатели — отключают и включают токи нагрузки и токи короткого замыкания.
- Токовые трансформаторы и напряжения — измерительные трансформаторы, обеспечивающие учёт и защиту.
- Изоляторы и опорные конструкции — поддерживают шины и обеспечивают изоляцию от земли и металлоконструкций.
¶Классификация систем сборных шин
По схеме соединения присоединений различают несколько основных типов:
¶Система с двумя сборными шинами
Наиболее распространённая схема. Все присоединения подключены к двум параллельным системам шин через разъединители, что позволяет переключать присоединение с одной шины на другую без перерыва в электроснабжении. При выходе из строя одной шины нагрузка переключается на вторую.
¶Схема «мостик»
Применяется на подстанциях с двумя силовыми трансформаторами и двумя линиями электропередачи. Различают схему с неразделяемым («мёртвым») и разделяемым («живым») мостиком. Схема проста и дёшева, но менее гибка при расширении.
¶Кольцевая схема
Присоединения подключены к кольцевой системе шин через разъединители. Отключение любого присоединения не приводит к обесточиванию остальных. Кольцевая схема обеспечивает высокую надёжность при относительно небольшом числе присоединений (обычно до четырёх-шести).
¶Схема с одной сборной шиной и перемычкой
Упрощённая схема, применяется на малых подстанциях и в распределительных сетях. Надёжность ниже, чем у двухшинной, но стоимость и занимаемая площадь меньше.
¶Двухпроводная система с раздельными шинами
Раздельные системы шин для каждой фазы, применяемые на напряжениях 110 кВ и выше для повышения надёжности.
¶Материалы и конструкция
Ранее сборные шины изготавливали преимущественно из меди. В настоящее время на подстанциях 110 кВ и выше широкое распространение получили алюминиевые шины — алюминий дешевле меди, легче и обладает достаточной электропроводностью. Для повышения механической прочности применяют алюминиевые сплавы (Д16Т, АД31).
Токовые характеристики шин выбираются по расчётному току КЗ и току нагрузки. Шины должны выдерживать электродинамические усилия при коротком замыкании и нагрев при длительном протекании рабочего тока.
¶Учёт и защита
Для измерения токов и напряжений, учёта электроэнергии и работы релейной защиты применяются токовые трансформаторы и трансформаторы напряжения, подключённые к сборным шинам. Защита сборных шин (дифференциальная, токовая отсечка) обеспечивает быстрое отключение повреждения с целью минимизации его последствий.
¶Применение
Системы сборных шин применяются на электростанциях, подстанциях всех классов напряжения, в распределительных устройствах промышленных предприятий. Выбор схемы зависит от класса напряжения, числа присоединений, требований надёжности и перспектив расширения.
¶История
В ранних электроустановках конца XIX века применялись открытые шинные конструкции. С развитием высоковольтной техники появились закрытые распределительные устройства (ЗРУ) и устройства с элегазовой изоляцией (ЭИ), в которых сборные шины размещаются в герметичных баках с шестифтористой серой (SF₆). В России широкое развитие получили ЗРУ заводского изготовления, а также отечественные разработки элегазовых подстанций.
¶Источники
- Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 7-е издание
- ГОСТ Р 52419-2005 «Шины токопроводящие алюминиевые и алюминиевые сплавные»
- Технический справочник «Электротехнический», под ред. В. Г. Герасимова
- Курс «Электрические станции и подстанции», учебник под ред. И. Н. Коровкина