Шинопроводы, Силовые Соединения

Шинопроводы на токи до 300000А, медные и алюминиевые

Шинопроводы медные и алюминиевые 1.jpgНазначение

Предназначены для соединения трансформаторов, генераторов, мощных выпрямительных агрегатов с потребителями – двигателями, печами сопротивления, дуговыми печами, электролизными и гальваническими ваннами и т.д. 
Используются в сетях напряжением до 1500 В.   

Применение

– трансформаторы;               
– распределительные устройства;               
– выпрямители;               
– коммутационная аппаратура, двигатели;               
– системы питания постоянным током мощных потребителей;   
– электроды, токоподводы в электролизерах. 

Шинопроводы медные и алюминиевые 2.jpgПроектирование

Шинопроводы на большие токи – нестандартные изделия и рассчитываются и проектируются под каждого конкретного Заказчика по согласованному Техническому заданию.

Состав

Шинопроводы собираются из отдельных секций. Секции шинопроводов состоят из неизолированных пакетов алюминиевых шин, проложенных в изоляторах – клицах и скрепленных в обоймы. Обоймы соединены опорными уголками, которые используют для крепления и заземления шинопроводов.

Шинопроводы поставляются комплектно в соответствии с заявочной спецификацией, составленной по рабочим чертежам проекта. Шинопроводы отличаются высокой заводской готовностью, эксплуатационной надежностью и удобством обслуживания.

Выводы шинопроводов механически амортизируются гибкими соединениями (компенсаторами), причем стыковые сварные соединения выполняются в заводских условиях.

Шинопроводы медные и алюминиевые 3.jpgПокрытия контактных поверхностей

Поверхность шин при соединениях типа Алюминий – Медь или Алюминий – Алюминий покрывается никелем, что обеспечивает долговременные стабильные контактные соединения.

Длина шинопровода

Общая длина шинопровода может достигать 100 м и более.

Дополнительные опции

– монтаж.

Изготовление шинопровода

– по разработанной и спроектированной документации или по чертежам Заказчика.  

Материал

  • ■  медь;
  • ■  алюминий – А5, А5Е, А6, А7 по ГОСТ 11069 или алюминиевые сплавы AD0,АД00, AD31, AD31T по ГОСТ 4784, где содержание алюминия – 98,8 – 99,8%. Остальные примеси – Марганец, магний, медь, никель, железо, цинк, кремний – для обеспечения коррозионной стойкости в агрессивных средах.

Рекомендации:

исходя из нашего более чем 50 – летнего опыта мы рекомендуем нашим Заказчикам применять шинопроводы изготовленные из алюминиевого сплава практически во всех случаях, даже при наличии агрессивной среды.

Преимущества алюминиевых шинопроводов перед медными:

– алюминий значительно проще меди поддается механической обработке;                 
– сварка алюминия – в среде аргона – значительно проще меди ввиду меньшей теплопроводности;                 
– исключается переходное сопротивление в месте сварного шва;                 
– вся ошиновка может быть выполнена без болтовых соединений – с помощью сварки – что практически исключено в случае медной ошиновки;                 
– стоимость работ по монтажу алюминиевой ошиновки значительно меньше стоимости монтажных работ медной ошиновки.   

Однако, многие Заказчики требуют именно медную ошиновку, а не алюминиевую, мотивируя это тем, что на их заводе присутствует агрессивная среда – пары кислоты, электролита и т.д. Особенно на этом настаивают европейские инжиниринговые компании.

Мы же можем привести три аргумента в пользу своей точки зрения:

– электрическому току все равно протекает он по медной шине или алюминиевой, главное, чтобы было правильно рассчитано сечение;                 
– окупаемость проекта: ввиду меньшей стоимости алюминиевой ошиновки и монтажных работ по ее установке инвестиции окупаются быстрее, а стоимость длинной ошиновки занимает немалую долю в стоимости оборудования;
– опыт применения эксплуатации алюминиевой ошиновки на действующих предприятиях, например: на заводе ОАО "Электроцинк" г. Владикавказ ошиновка от выпрямительных агрегатов до электролизных ванн выполнена из алюминиевого сплава AD31T и работает с основания завода более 50 лет.

Сравнение медных и алюминиевых проводников:

Таблица 1. Характеристика металлов.

Характеристики металла Алюминий Медь
Удельный вес, г/см3 2,7×103   8,93×103  
Удельная проводимость при 20 °С, см/м  37 000 000   58 100 000  
Цена металла LME, $  2233,5   7876,5  
Цена изделия в России (шина 10×100 мм), $/тонна  
4530   
10660   

Из Таблицы 1 видно, что стоимость шинопровода из алюминия примерно в 5 раз дешевле шинопровода из меди!

Плотность тока и потери мощности

В зависимости от значений потерь и плотности тока стоимость установки варьируется в сторону увеличения или понижения.
Принимая во внимание цены на Al и Cu и учитывая, что плотность тока для алюминиевых проводников находится в пределах от 0,4 до 0,5 А/мм2, для меди от 0,9 до 1 А/мм2, из таблицы 2 видно, что алюминиевый проводник по термо, электрическим и ценовым характеристикам более конкурентоспособен в некоторых применениях (отраслях).

Таблица 2. Потери постоянного тока.

Медь при 50 °C ρ=0,02

Алюминий при 50 °C ρ=0,032

 Плотность тока, A/мм 2
 Потери на 1кА и 1м длины, Вт  
 Плотность тока, А/мм 2
 Потери на 1кА и 1м длины, Вт  
0,8
16
0,3
9,6
0,85170,3510,2
0,9180,412,8
0,95190,4514,4
1,0200,516,0
1,05210,5517,6
1,1220,619,2
1,15230,6520,8
1,2240,722,4
1,25250,7524,0
1,3260,825,6
1,35270,8527,2
1,4280,928,8
1,45290,9530,4
1,5301,032,0
1,6321,135,2
1,7341,238,4
1,8361,341,6
1,9381,444,8
2,0401,548,0

Вес медных и алюминиевых проводников

Исходя из таблицы 3 видно, что алюминий на 70% легче (или 3,29 раза), чем медь, что делает установку шинопровода более легкой и оказывается решающим фактором при выборе менее дорогого варианта установки.

Таблица 3. Вес медных и алюминиевых проводников.

Сечение, мм 2 Вес меди, кг/м Вес алюминия, кг/м
1000 8,92,7
200017,85,4
300026,78,1
4000  
35,6  
10,8   
500044,513,5
600053,416,2
700062,318,9
800071,221,6
900080,124,3
1000089,027,0
1100097,929,7
12000106,832,4
13000115,735,1
14000124,637,8
15000133,540,5
16000142,443,2
17000151,345,9
18000160,248,6
19000169,151,3
20000178,054,0

Тепловое расширение алюминия и меди

В связи с тем, что тепловое расширение воздействует на характеристику и работу проводников постоянного тока это надо учитывать при проектировании установок и поддержаний условий эксплуатации. Изменение температур между рабочим и простым состоянием, температур летом и зимой разнится от 60 до 70 °С. Таким образом из таблицы 4 видно, что перепад температур вызывает перемещение сборных шин от 20 до 40 мм.

Таблица 4. Тепловое расширение в мм.


Длина шины в м

∆t [°С]

Медь

Алюминий

5 7,5 10 15 20 30 5 7,5 10 15 20 30
10 0,85 1,275 1,70 2,55 3,40 5,10 1,2 1,8 2,4 3,6 4,8 7,2
20 1,7 2,55 3,40 5,10 6,80 10,20 2,4 3,6 4,8
7,2 9,6 14,4
30 2,55 3,825 5,10 7,65 10,20 15,30 3,6 5,4 7,2 10,8 14,4 21,6
40 3,40 5,10 6,80 10,20 13,60 20,40 4,8 7,2 9,6 14,4 19,2 28,8
50 4,25 6,375 8,50 12,75 17,00 25,50 6,0 9,0 12,0 18,0 24,0 36,6
60 5,10 7,65 10,20 15,30 20,40 30,60 7,2 10,8 14,2 21,6 28,8 43,2
70 5,95 8,925 11,90 17,85 23,80 35,70 8,4 12,6 16,8 25,2 33,6 50,4


Назад в раздел