Жесткая ошиновка: назначение и применение на подстанциях

Жесткая ошиновка — это система токоведущих проводников, которая используется для электрического соединения оборудования на подстанциях и в распределительных устройствах.

Она применяется там, где необходимо обеспечить надежную передачу больших токов между выключателями, разъединителями, трансформаторами тока, трансформаторами напряжения, силовыми трансформаторами и другими элементами схемы.

Главное отличие жесткой ошиновки от гибкой заключается в конструкции. Вместо гибких проводов используются жесткие металлические шины, чаще всего алюминиевые.

Для чего нужна жесткая ошиновка

Основная задача жесткой ошиновки — передача электрического тока между отдельными элементами подстанции.

Она должна обеспечивать:

– необходимую токовую нагрузку;
– минимальные электрические потери;
– механическую устойчивость;
– надежность при коротких замыканиях;
– безопасные расстояния между фазами;
– стабильную работу в различных климатических условиях.

Кроме того, жесткая ошиновка формирует организованную и компактную токоведущую систему.

Где применяется жесткая ошиновка

Наиболее часто жесткая ошиновка используется:

– на ОРУ 35 кВ;
– на ОРУ 110 кВ;
– на ОРУ 220 кВ;
– на ОРУ 500 кВ;
– между силовыми трансформаторами и распределительными устройствами;
– в узлах присоединения высоковольтного оборудования.

Она особенно удобна там, где требуется компактное и технически аккуратное соединение оборудования.

Из чего изготавливается жесткая ошиновка

В качестве токоведущих элементов обычно применяются алюминиевые трубы или шины.

Алюминий используется благодаря сочетанию:

– хорошей электропроводности;
– сравнительно небольшого веса;
– устойчивости к коррозии;
– удобства монтажа.

В отдельных случаях могут использоваться и другие материалы, но алюминиевые трубчатые шины являются одним из наиболее распространенных решений.

Трубчатая ошиновка

Для подстанций высокого напряжения часто применяется трубчатая жесткая ошиновка.

Она представляет собой алюминиевую трубу, установленную на шинных опорах и соединенную с оборудованием через специальные контактные элементы.

Такое решение позволяет обеспечить достаточную механическую жесткость и выдерживать значительные токовые нагрузки.

Шинные опоры

Жесткая ошиновка устанавливается на специальные шинные опоры.

Они выполняют сразу несколько функций:

– поддерживают токоведущую шину;
– обеспечивают необходимую высоту;
– сохраняют межфазные расстояния;
– воспринимают механические нагрузки;
– обеспечивают электрическую изоляцию.

Конструкция шинной опоры подбирается с учетом класса напряжения и расчетных нагрузок.

Что учитывается при расчете

Жесткая ошиновка не может подбираться только по диаметру трубы.

При проектировании необходимо учитывать:

– номинальный ток;
– ток короткого замыкания;
– термическую стойкость;
– электродинамические усилия;
– длину пролета;
– количество и расположение опор;
– ветровые нагрузки;
– гололед;
– температурные деформации.

Каждый из этих факторов влияет на итоговую конструкцию.

Токовая нагрузка

Сечение шины должно соответствовать максимальному рабочему току.

Если сечение выбрано недостаточным, проводник будет перегреваться.

Чрезмерно большое сечение, наоборот, увеличивает стоимость и массу конструкции.

Поэтому выбор выполняется на основании расчетной токовой нагрузки.

Короткое замыкание

При коротком замыкании через шины могут протекать токи, во много раз превышающие рабочие значения.

Это вызывает значительные электродинамические усилия.

Жесткая ошиновка должна выдерживать такие воздействия без разрушения, деформации и нарушения электрических расстояний.

Поэтому расчеты на стойкость к токам КЗ являются обязательными.

Температурные деформации

Металл расширяется при нагреве и сжимается при охлаждении.

На длинных участках жесткой ошиновки эти изменения могут быть значительными.

Поэтому в конструкции применяются:

– компенсаторы;
– гибкие вставки;
– специальные узлы крепления.

Они позволяют компенсировать температурное удлинение и снизить нагрузку на оборудование и опоры.

Ветровые и гололедные нагрузки

Для наружных распределительных устройств важно учитывать климатические воздействия.

На жесткую ошиновку могут действовать:

– ветер;
– гололед;
– снег;
– температурные перепады.

Все эти факторы учитываются при подборе диаметра шины, опор и расстояний между точками крепления.

Соединение с оборудованием

Жесткая ошиновка должна надежно соединяться с выводами оборудования.

Для этого применяются:

– контактные зажимы;
– аппаратные зажимы;
– компенсаторы;
– переходные элементы;
– гибкие связи.

Особое внимание уделяется качеству контактных соединений, так как именно в этих местах может возникать локальный нагрев.

Жесткая и гибкая ошиновка

Оба варианта применяются на подстанциях, но имеют разные особенности.

Жесткая ошиновка отличается:

– компактностью;
– устойчивой геометрией;
– аккуратным внешним видом;
– удобством организации токоведущих частей.

Гибкая ошиновка более свободно воспринимает перемещения и может быть удобнее на отдельных участках.

Выбор зависит от схемы подстанции, класса напряжения и проектного решения.

Преимущества жесткой ошиновки

К основным преимуществам относятся:

– высокая механическая устойчивость;
– компактность;
– надежность токоведущей системы;
– удобство обслуживания;
– четкое расположение фаз;
– возможность применения на высоких классах напряжения.

При правильном расчете такая система обеспечивает длительную и стабильную эксплуатацию.

Значение правильного проектирования

Даже качественные материалы не обеспечат надежность, если система рассчитана неправильно.

Ошибки могут привести к:

– перегреву шин;
– чрезмерным механическим нагрузкам;
– повреждению изоляторов;
– деформации конструкции;
– снижению надежности оборудования.

Поэтому жесткая ошиновка должна рассматриваться как часть общего проекта подстанции.

Жесткая ошиновка от KazElectroSnab

KazElectroSnab предлагает решения по жесткой ошиновке для подстанций и открытых распределительных устройств.

В состав могут входить:

– токоведущие шины;
– шинные опоры;
– изоляторы;
– контактные и переходные элементы;
– компенсаторы;
– металлоконструкции.

Комплектация подбирается в соответствии с классом напряжения, токовыми нагрузками и проектной документацией объекта.

Заключение

Жесткая ошиновка — важный элемент подстанции, который обеспечивает надежную передачу электрического тока между оборудованием.

Ее характеристики определяются не только рабочим током, но и токами короткого замыкания, климатическими нагрузками, длиной пролетов и температурными деформациями.

Грамотно спроектированная и правильно смонтированная система жесткой ошиновки повышает надежность, безопасность и удобство эксплуатации подстанции.