Сборные шины распределительных устройств¶

Сборные шины распределительных устройств — это система проводников (шин) в составе распределительного устройства (РУ), предназначенная для приёма электроэнергии от источников питания (генераторов, трансформаторов, линий электропередачи) и её распределения между присоединениями (отходящими линиями, потребителями) через коммутационные аппараты. Сборные шины образуют узел, к которому параллельно подключаются все вводы и выводы РУ, обеспечивая электрическую связь между ними.

¶Назначение и функции

Основной функцией сборных шин является создание общей точки электрического соединения для всех присоединений распределительного устройства. Это позволяет:

• объединять мощность нескольких источников питания для питания нагрузки;
• распределять электроэнергию между отходящими линиями;
• обеспечивать возможность отключения любого присоединения (для ремонта или аварийного вывода) без нарушения работы остальных;
• осуществлять переключения (перевод нагрузки с одного источника на другой) без перерыва электроснабжения.

¶Конструкция и виды

Сборные шины выполняются из проводниковых материалов с высокой электропроводностью — преимущественно алюминия, реже меди или стали (для малых токов). Конструктивно различают несколько основных исполнений.

¶По материалу и форме сечения

• Жёсткие шины — выполняются из алюминиевых или медных труб, прямоугольных шин (полос) или двутавровых профилей. Крепятся на опорных изоляторах. Применяются в закрытых РУ (ЗРУ) и комплектных распределительных устройствах (КРУ) при токах до 6000 А и выше.
• Гибкие шины — изготавливаются из многопроволочных проводов (сталеалюминиевых, алюминиевых) и подвешиваются на подвесных изоляторах (гирляндах) к порталам. Используются в открытых распределительных устройствах (ОРУ) напряжением 35 кВ и выше.

¶По схеме соединения

Схема сборных шин определяет надёжность и гибкость управления РУ. Основные типы:

• Одиночная секционированная система шин — шины разделены на секции секционными выключателями. Повреждение одной секции не приводит к полному обесточиванию РУ. Применяется на напряжении 6–35 кВ и на небольших подстанциях 110 кВ.
• Двойная система шин — две независимые системы шин, работающие раздельно или совместно. Каждое присоединение может подключаться к любой системе через два шинных разъединителя. Позволяет ремонтировать одну систему без отключения присоединений. Широко используется на подстанциях 110–220 кВ.
• Система шин с обходной шиной — дополнительная шина, через которую осуществляется вывод в ремонт выключателей присоединений без перерыва питания.
• Схема 3/2 (полуторная) — на каждые два присоединения приходится три выключателя. Применяется на сверхвысоких напряжениях (330 кВ и выше) для обеспечения высокой надёжности.

¶Устройство и основные элементы

В состав узла сборных шин входят:

• Собственно шины (проводники) — токоведущая часть.
• Опорные и подвесные изоляторы — изолируют шины от заземлённых конструкций и обеспечивают механическую прочность.
• Шинные разъединители — коммутационные аппараты, создающие видимый разрыв цепи и обеспечивающие безопасное отключение шин при ремонте.
• Шинные выключатели — аппараты для автоматического отключения повреждённых участков (секций) шин.
• Трансформаторы напряжения — подключаются к шинам для контроля изоляции и питания цепей защиты, автоматики и измерения.
• Ограничители перенапряжений (ОПН) — защищают изоляцию шин от атмосферных и коммутационных перенапряжений.
• Шинные мосты и ответвления — соединительные проводники к разъединителям и выключателям присоединений.

¶Требования и характеристики

К сборным шинам предъявляются требования по термической и электродинамической стойкости. Они должны выдерживать токи короткого замыкания без повреждений и чрезмерного нагрева. Сечение шин выбирается по длительно допустимому току нагрузки и проверяется по условиям коронирования (для ОРУ) и потерям на нагрев.

Для защиты шин от повреждений применяются специальные защиты — дифференциальные защиты шин (ДЗШ), действующие на отключение всех присоединений при коротком замыкании на шинах.

¶Применение

Сборные шины являются неотъемлемым элементом распределительных устройств всех классов напряжений: от низковольтных (0,4 кВ) в КРУ и главных распределительных щитах до сверхвысоковольтных (330–750 кВ) на узловых подстанциях энергосистем. На электростанциях сборные шины связывают генераторы с повышающими трансформаторами и распределительными устройствами собственных нужд.

¶Преимущества и недостатки

К преимуществам использования сборных шин относится гибкость схемы, возможность проведения ремонтных работ без полного отключения РУ, а также относительно низкая стоимость по сравнению с блочными схемами (без шин). Недостатками являются снижение надёжности при повреждении шин (что может привести к массовому отключению присоединений), а также необходимость применения сложных релейных защит и автоматики для локализации аварий.

¶Источники

• Рожкова Л. Д., Козулин В. С. «Электрооборудование станций и подстанций».
• Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. «Электрическая часть электростанций и подстанций».
• Правила устройства электроустановок (ПУЭ).