Что такое шинка в строительстве
Основные виды и типы электротехнических шин
В данной статье будут рассмотрены основные виды и типы электротехнических шин и регламентирующих их производство документов.
Электротехническая шина — это проводник с низким сопротивлением (активным и реактивным), к которому могут подсоединяться отдельные электрические цепи (в низковольтных установках и сетях) или высоковольтные устройства (электрические подстанции, высоковольтные РУ и т.д.). Использование шин обеспечивает экономию площади установки, материало- и трудозатрат.
В качестве основного материала для изготовления электротехнических шин как правило используют алюминий и медь.
Производство шин регламентируется рядом ГОСТов и технических условий:
ГОСТ 15176-89 Шины прессованные электротехнического назначения из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия. В ГОСТе регламентируются параметры, в соответствии с которыми должны изготовляться алюминиевые шины — толщина, ширина, длина, площадь поперечного сечения, диаметр окружности и соответствующая им масса на 1 метр для готовых шин. Указываются допустимые предельные отклонения от указанных величин, марки алюминия, требования к качеству, внешнему виду, механическим и электрическим параметрам. Приводятся правила маркировки, упаковки и приема шин данного типа.
ГОСТ 434-78 Проволока прямоугольного сечения и шины медные для электрических целей. Технические условия. В стандарте указаны номинальные размеры и расчетные сечения медных шин, марки меди, удельное электрическое сопротивление и предельные отклонения размеров. Приводятся допустимые длины шин и массы бухт, а также возможные отклонения от данных величин. Предъявляются требования к материалу изготовления шин, внешнему виду готовых изделий (допустимые дефекты, цвета). Изложены правила упаковки, транспортировки и хранения, приемки и испытаний.
ГОСТ 10434-82 Соединения контактные электрические. Классификация. Общие технические требования. Приведена классификация контактных соединений по таким параметрам как: область применения, климатическое исполнение и категории размещения электротехнических устройств, конструктивное исполнение. Указаны требования к конструкции, электрическим и механическим параметрам, надежности и безопасности в зависимости от классификации. Даны ссылки на ряд сопутствующих ГОСТов.
ГОСТ 8617-81 Профили прессованные из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия. Приведена классификация профилей данного типа (по типу, по состоянию материала и типу прочности). Даны ссылки на ГОСТы с номинальными размерами, указаны величины предельных отклонений. Описаны технические требования к маркам алюминиевых сплавов для изготовления профилей, к механическим свойствам, допустимым дефектам, качеству поверхности и внешнему виду готовых изделий. Описаны условия транспортировки и хранения, правила приемки, методы испытаний.
ТУ 1-5-009-80 Шины электротехнические из алюминиевых сплавов.
ТУ 16.705.002-77. Шины алюминиевые прямоугольные. Описаны технические условия для изготовления алюминиевых шин прямоугольным сечением. Указаны номинальные и допустимые размеры, марки сплавов, электрические характеристики.
Согласно классификации, существует несколько типов шин.
Сборная шина — это шина, к которой могут подключаться распределительные шины и блоки ввода/вывода.
Силовая шина (шина электропитания) — шина, которая служит для передачи энергии внутри силовых блоков и между элементами мощных преобразовательных устройств и характеризуется высокими значениями токов и напряжений. Силовая шина может являть собой твердую неизолированную шину, твердую шину в изоляции или конструкцию из набора чередующихся проводящих и изолирующих слоёв. Твердая неизолированная медная шина поставляется производителями с изолирующими шинодержателями различных типов и изолирующими экранами, исключающими непосредственный доступ к клеммам силовых шин. Данные шины характеризуют большая допустимая плотность тока и высокое напряжение изоляции. В качестве материала шин зачастую используется медь и медные сплавы, а также алюминий. По способу крепления силовые шины могут быть вертикальные, горизонтальные, изолированные, задние/ступенчатые и универсальные (мультистандартные).
Шина заземления — главная деталь заземляющей системы электроустановок и электросетей. Её также называют главная заземляющая шина ГЗШ. С шиной заземления соединяется рабочий ноль, защитные нулевые проводники и провода внешних заземлений. Обычно ГЗШ являет собой медную пластину с перфорированными отверстиями. Хотя иногда встречаются и стальные ГЗШ.
Перфорированная медная шина заземления
Перед подключением к ГЗШ, провода заземления должны быть опрессованы наконечником для кабелей или соединительной гильзой, а затем уже подключены на болт с гайкой (например М5). Шина также комплектуется опорными изоляторами с крепежом.
Шина заземления на опорных изоляторах с проводами заземления
Шины для крепления на DIN-рейке — шины, применяемые для крепления на монтажных рейках в электрических щитах или шкафах управления. Данный тип шин зачастую производят из латуни или луженой меди, а диэлектрическое основание, которым осуществляется крепление к монтажным рейкам, из полиамида. Шинами на din-рейку являются нулевые шины, коммутирующие в щитах нулевые провода и провода заземления, или же распределительные шины. Встречаются также шины на din-рейку в корпусе. Такие шины называются распределительными шинами в блоке или распределительными блоками.
Шина нулевая в изоляторе на DIN-рейку
Распределительная шина в блоке
Распределительная шина — это шина, подключенная к сборной шине и питающая устройство вывода. Данная шина входит в состав одной секции НКУ (низковольтного устройства распределения и управления). Одним из видов распределительных шин являются соединительные или гребенчатые шины. Они предназначены для параллельного включения модульных автоматов, УЗО, дифференциальных автоматов, контакторов и т.д. Гребенчатые шины исполняются из медной пластины прямоугольного сечения и помещаются в пластиковый корпус.
Частным случаем распределительных шин являются ступенчатые распределительные блоки. Блоки состоят из ступенчатых изоляционных опор, с помощью которых осуществляется крепление, и как правило 4-х медных шин. На шинках находятся отверстия: резьбовые (М6) для отходящих цепей и без резьбы для питания распределительного блока. Блок может устанавливаться как горизонтально (в зоне коммутационного оборудования), так и вертикально (в кабельном канале шкафа). К лицевой части блока крепится изолирующий экран.
Ступенчатый распределительный блок
Схема горизонтальной и вертикальной установки распределительного блока
Номинальные значения параметров шин указаны в приведенных в начале статьи ГОСТах. Поэтому далее в статье будут приведены лишь ключевые характеристики различных типов шин.
Шины являют собой токоведущие части электрических установок, соединяя между собой оборудование различного типа: генераторы, трансформаторы, синхронные компенсаторы, выключатели, разъединители, контакторы и т.д. Током нагрузки определяется сечение шин, также учитывается устойчивость к току к.з.
Шинный мост из жестких неизолированных шин применяется: на выводах генераторов, на входах главных распределительных устройств, в соединениях трансформатора с РУ и КРУ на 6 — 10 кВ, ГРУ и трансформатора связи.
Шинный мост от силового трансформатора
Соединения из жестких неизолированных шин прямоугольным или коробчатым сечением выполняются в закрытых РУ 6 — 10 кВ (в том числе сборные шины), в качестве соединений между ГРУ и трансформатором собственных нужд, между шкафами распределительных щитов. Шины коробчатого сечения рекомендуют использовать при больших токах, они обеспечивают меньшие потери и лучшее охлаждение. Крепление жестких шин осуществляется с помощью опорных изоляторов. Гибкие шины применяются в РУ на 35 кВ и выше, в соединениях блочных трансформаторов с ОРУ.
ГРЩ с медной ошиновкой
Во всех типах соединений в низковольтных установках и сетях промышленного назначения для передачи, распределения электроэнергии и подключения управляющих устройств используются медные изолированные шины (как жесткие, так и гибкие). Конструктивно данные шины являют собой одну или несколько медных тонких пластин иногда луженых с концов, покрытых изолирующей оболочкой как правило из ПВХ или другого диэлектрика с высоким сопротивлением. Данные шины являются альтернативой как кабелям, так и жесткой ошиновке и могут служить соединением между: главной силовой машиной и распределительным оборудованием (контакторами, прерывателями цепи, переключателями и т.д.), выводом трансформатора и шинопроводом, шинопроводом и электрическим шкафом.
Коммутация гибкой изолированной шиной отходящих автоматов
Применение изолированных шин позволяет экономить место, так как шины можно располагать гораздо ближе друг к другу, чем в случае неизолированной ошиновки. Преимущества изолированных шин — устойчивость к коррозии и простота монтажа. Крепежные отверстия контактных площадок делаются пробивкой непосредственно в материале контакта, что лишает потребности в кабельных наконечниках и устраняет проблемы плохого присоединения контактов. Большим спросом пользуются именно гибкие изолированные медные шины. Их главное преимущество в сравнении с жесткими — более легкий монтаж, так как нет необходимости в специнструментах и резке шины, если нужен поворот в плоскости. Гибкая шина легко меняет форму в зависимости от потребностей монтажа. Однако ряд производителей выпускают твердые изолированные шины, в том числе и по запросу. Крепление изолированных шин осуществляется с использованием болта и контактных шайб. Затягивать необходимо ключом, имеющим ограничения по моменту затяжки. Крепеж не должен быть в смазке.
Крепление медной изолированной шины
Еще одной разновидностью гибких шин являются медные плетённые шины. Такая шина сплетена из медных полос и является очень гибкой. Она используется в местах, подверженных сверхсильной вибрации, таких например, как трансформаторные шинные мосты. Данные шины также применяются для подключения различного оборудования к шинопроводам и линиям шин. Контактные площадки плетённых шин бывают как со сверлением, так и без. Выпускаются также плетённые шины, изготовленные особым методом — диффузионной сварки под давлением. Тонкослойные материалы свариваются путем пропускания через них постоянного тока под давлением. Такие шины также называют пластинчатые шинные компенсаторы или гибкие пластинчатые шины. Они имеют большую токопроводимость и меньшее тепловыделение.
Их применяют там, где необходимы компенсация теплового расширения, вибро- или сейсмоустойчивость, а также где происходит регулярный изгиб в одной оси. Например это могут быть: гибкие токопроводы для сварочных аппаратов, автоматических выключателей, шины питания для индукционных печей и печей сопротивления и т.д.
Жесткая медная шина более всего подходит для замены кабеля, используется в распределительных устройствах, а также для изготовления шинных сборок и шинопроводов. Производителями выпускаются как перфорированные так и гладкие шины различных размеров, в соответствии с ГОСТ. Производителями шин в настоящее время выпускается множество зажимов, соединителей и шинодержателей, облегчающих монтаж и обеспечивающих надёжный контакт. Зажимы предназначены для соединения жестких и гибких шин различного типа, биметаллические пластины — для алюминиевых и медных шин.
Шинодержатели выпускаются плоские, регулируемые плоские, компактные и усиленные, ступенчатые, а также универсальные.
Производителями предлагается широкий выбор изоляторов: опорные, проходные, изоляторы типа «лесенка». Все они используются для фиксации шин внутри шкафов и корпусов. Изоляторы одной стороной крепятся с помощью болтов к монтажному корпусу, с другой к ним крепится шина.
Шинный изолятор типа «лесенка»
Производителей меди и алюминия на рынке РФ можно пересчитать «по пальцам», точнее объединяющих их холдинги. Брендов электротехнических шин огромное количество, одних только марок мы насчитали более сотни (по всем типам шин) в виду этого нами принято решение развить эту тему и создать отдельный сайт полностью посвященный электротехническим шинам.
В этой связи приглашаем всех участников рынка электротехнических шин разместить информацию о своих продуктах на новом сайте.
CS-CS.Net: Лаборатория Электрошамана
Сборка электрощитов, автоматика и автоматизация для квартир и частных домов. Программы для ПЛК. Сценический свет (световые шоу, настройка оборудования). Консультации, мастер-классы.
Щит с автоматикой IPM для коттеджа (Поварово)
Автоматика моего санузла на логическом реле ABB CL
Щиты TwinLine в Долгопрудный (таунхаус) и Солнечногорск
Щит для котельной на базе сенсорного ПЛК ОВЕН (Папушево)
Щиты с IPM (сеть, генератор, UPS) в Ядромино и Победа-2
Щит в ЖК Монэ на ПЛК ОВЕН со сценарным управлением светом
Силовой щит в Весёлово (Тула): Простой трёхфазный
Щит для квартиры в Митино на ПЛК ОВЕН (свет, отопление)
Силовые шины в щитах: суровые и красивые соединения
Силовые шины для PE и N
Внимание! Этот пост выделен из поста про сборку ВРУ на силовых шинах. Тут рассказано про сами шины, а приключения с ВРУ можно прочитать в исходном посте.
Силовые шины — штука брутальная и удобная. Я долго обходил их стороной, потому что думал: «Ну нафига они мне нужны, если я собираю щиты на мелкие токи до 63А, и больше напичканные автоматикой, чем силовыми автоматами типа TMax?» А на деле потихоньку (с 2014 года) пропёрся шинами и стал их использовать и для того, чтобы сделать шины N/PE в щитах ВРУ или других, и даже для того, чтобы сделать при помощи шин большой кросс-модуль. Вот как раз когда я сделал кросс-модуль, я и решил собрать всю информацию про шины в отдельный пост на блоге.
Силовая шина — это брусок (или кусок) из МЕДИ или алюминия (вот блин радости у цветметчиков-то), который может проводить гораздо больший ток, чем провод. Ну например моя любимая шина 12×5 мм расчитана на ток 250А. Из-за этого у меня сразу придумалось два варианта, как это можно применить: или для шины PE в вводном щитке дачного дома, или для какого-нибудь злого кросс-модуля, где кросс-модули и распределительные блоки на DIN-рейку не пойдут из-за огромного количества толстых проводов, которые к ним надо будет подвести.
А ещё мне повезло, потому что я не застал старую «школу» работы с этими шинами: когда в них сверлили дырки и все отходящие линии прикручивали наконечниками при помощи болтов. В тех щитах, с которыми работаю я (на небольшие токи) для силовых шин давно используются специальные П-образные зажимы (и такие системы есть не только у ABB, а у многих других производителей), которые позволяют подключить провод, не сверля шину и не ловя гайку от болта где-то там внутри щита под шинами. И вот это и было тем, что перевернуло моё представление о шинах и после чего я и стал их использовать у себя в щитах.
Итак, из чего это всё состоит у ABB. Я разделю всю систему шин на такие части:
Важно! Штатно всё это не влезает в шкафы серии AT/U из-за того, что у них мелкая глубина. Самый минимум для шин — это шкафы типа TwinLine (или «B», но это я ещё не проверял) глубиной 225 мм. Но если применить свои хитрые крепления — то конечно шины можно и в AT/U запихать без проблем.
Когда я делал тот самый ВРУ на базе серии AT/U, то я купил вот что:
ABB ZX350 Шина медная 12×5 мм 250А, длина 4 м
ABB ZX351 Шина медная 20×5 мм 320А, длина 4 м
ABB ZX157 Держатель одной шины 12×5..30×5 мм на EDF-профиль / монтажную панель
ABB ZK79P50 Зажим кабеля 1,5..16 кв.мм для шины 5 мм (50 штук)
ABB ZK81P50 Зажим кабеля 1,5..35 кв.мм для шины 5 мм (50 штук)
На тот момент я пилил шины ножовкой по металлу, а потом для этого дела отлично приспособил торцовку и до сих пор все шины ей и пилю. Вся купленная шинная фигня выглядела вот так:
Медные силовые шины ABB и специальные зажимы для них
Тут как раз видны те самые хитрые зажимы для подключения проводов к шине. Шина при этом не сверлится, и про «сурового мужика», который будет затягивать болты на шине гаечными ключами, можно опять забыть. За счёт этого мелкая шинка 12х5 мм позволяет тащить ток 250 ампер, потому что никакие дырки не ослабляют её сечения. А если подключение не нужно — достаточно просто снять зажим.
Однако, у такого решения есть минус: оно рассчитано строго на медь! Провод там прижимается вплотную к шине, и поэтому алюминиевый провод всё-таки придётся подключать по старинке, без таких зажимов (или как-то переходить на медь, а может и использовать алюминиевые шины). Но вот в варианте «поставили злобный вводной автомат, с него подали всё на шины» — это идеальное решение.
Вот держатель шины ZX157. Всё просто: он крепится винтами на EDF-профиль, или на монтажную панель, а в него вставляется шина и зажимается внутренним пластиковым винтиком. Держатель за счёт своей конфигурации может держать шины разных размеров. А продаётся он поштучно, поэтому при длинной шине таких держателей можно ставить столько штук, сколько надо.
Держатель силовых шин ZX157
А вот шинный зажим ZK79P50. Тут тоже всё просто: нащёлкнули его сбоку на шину, и всё.
Зажим на шину ZK79P50
А в открытое «отверстие» заложили провод и до одури затянули винтом. Уже проверено: шуруповёрт и тут жжот! =)
Зажимы надеваются на шину и затягиваются винтом
Ну и вот подобие кросс-модуля: скажем, два зажима до 35 кв.мм, чтобы подтащить ввод, а потом рядком зажимы до 16 квадратов. На большие токи всё получается гораздо компактнее чем болты и наконечники типа ТМЛ.
Если поставить зажимы подряд, то получится злобный кросс-модуль!
Тогда я просто поставил в ВРУ парочку шин N/PE и сдал его. А вспомнил про шины только в этом, 2016 году, когда делал дядьке щиты TwinLine для коттеджа. Там мне надо было сделать ему шины PE сверху и снизу, и я вместо того чтобы городить мелкие шинки на WR-профиль, решил поставить туда брутальную медную шину.
Решение получилось настолько клёвым, что я его уже почти что запатентовал и вовсю использую в больших шкафах, если там все отходящие линии не делаются на клеммах. Мы берём модуль для клемм MBK (ну или MBB — с глухим пластроном без всего), оставляем от него пластрон и регуляторы глубины. И прямо на них прикручиваем кусок шины! Ну а если модуль MBB — то можно прикрутить шину прямо на EDF/WR-профиль, если она будет шиной PE. Всё выходит очень технично: и шину по глубине можно регулировать, и контакт с корпусом шкафа есть (и если надо — его можно усилить, подключив кусок жёлто-зелёного провода.
Использование силовых шин для шины PE в щите
Использование силовых шин для шины PE в щите
И в этом же шкафу было много дифов для отходящих линий. Ввод там был на 40..50А, трёхфазный. И вот я и решил вместо хилых и в таком шкафу неудобных кросс-модулей на DIN-рейку поставить шинный модуль. Я выбрал модуль MBS224 (2 панели шириной), а есть модули и MBS124 и MBS324 — на одну и на три панели, если надо. Также есть такие модули с разным расстоянием между шинами и на разное количество шин и их ширину.
Будьте внимательны! У этих модулей сейчас большой срок поставки — 4..6 недель. Я заказал модуль MBS124 для щита ещё одному аудиофилу 29 июня, а приедет он только 7 августа.
Шинные модули Combiline MBS
Держатели ZB5 хитрые — они могут зажимать шины разной ширины: 12×5, 12×10, 20×5. Эта фишка реализована при помощи хитрых пазов в крышке, которая шины прижимает: если повернуть её одной стороной — то паз для шин будет широкий. А если другой — то узкий, как у меня на фотке.
Держатель шин ABB ZB5
Варианты извращений с модулем или такими держателями у меня родились вот какие:
Вот в щите аудиофила я как раз попробую все эти варианты покомпоновать и потом напишу, что получилось. Стеклотекстолит и оргстекло для его шин я уж прикупил: у него будет голая WR-рама без корпуса, и там шины сзади конечно же надо будет изолировать.
Подключение питания к шинному модулю MBS
В этом же шкафу я ничего не изолировал, потому что создал такую компоновку шкафа, что вокруг шин в нём пусто и ничего не проходит. На шины надел зажимы ZK79P50 (их на щит ушло две коробки по 50 штук) и заготовил шины к подключению проводов.
Зажимы ZK79P50 на шинах 12×5 мм
А после того, как всё подключил — порадовался тому, как моя конструкция выглядит! Мне очень понравилось! Это не мелкий кросс-модуль тебе, где всё рядышком и хрен что увидишь. Тут тебе и свободное пространство есть, и места навалом и всё свободно и наглядно.
Кросс-модуль на базе силовых шин в щите
А в готовом щите всё это выглядит как просто глухой пластрон. Я наклеил на него молнию для красоты, и так щит и сдал. С боем и криками (как-нибудь расскажу длинным постом).
Готовый щит с кросс-модулем на базе силовых шин
Понятно что всё это стоит недёшево. Поэтому использовать такие шины и шинные модули надо там, где это оправдано — не только там, где большие токи, а например там где много соединений и их надо оформить красиво и более просторно. Ну а сами шины как N/PE для всяких ВРУ у меня прижились без проблем и я их так и использую.