Шинопроводы на токи до 300000А, медные и алюминиевые
Шинопроводы. Силовые Соединения.
- Описание
Описание
ОПИСАНИЕ
НАЗНАЧЕНИЕ
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.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
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.
ПОКРЫТИЯ 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 | ||||||||
| 0,85 | 17 | 0,35 | 10,2 | ||||||||
| 0,9 | 18 | 0,4 | 12,8 | ||||||||
| 0,95 | 19 | 0,45 | 14,4 | ||||||||
| 1,0 | 20 | 0,5 | 16,0 | ||||||||
| 1,05 | 21 | 0,55 | 17,6 | ||||||||
| 1,1 | 22 | 0,6 | 19,2 | ||||||||
| 1,15 | 23 | 0,65 | 20,8 | ||||||||
| 1,2 | 24 | 0,7 | 22,4 | ||||||||
| 1,25 | 25 | 0,75 | 24,0 | ||||||||
| 1,3 | 26 | 0,8 | 25,6 | ||||||||
| 1,35 | 27 | 0,85 | 27,2 | ||||||||
| 1,4 | 28 | 0,9 | 28,8 | ||||||||
| 1,45 | 29 | 0,95 | 30,4 | ||||||||
| 1,5 | 30 | 1,0 | 32,0 | ||||||||
| 1,6 | 32 | 1,1 | 35,2 | ||||||||
| 1,7 | 34 | 1,2 | 38,4 | ||||||||
| 1,8 | 36 | 1,3 | 41,6 | ||||||||
| 1,9 | 38 | 1,4 | 44,8 | ||||||||
| 2,0 | 40 | 1,5 | 48,0 | ||||||||
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 | 8,9 | 2,7 |
| 2000 | 17,8 | 5,4 |
| 3000 | 26,7 | 8,1 |
| 4000 | 35,6 | 10,8 |
| 5000 | 44,5 | 13,5 |
| 6000 | 53,4 | 16,2 |
| 7000 | 62,3 | 18,9 |
| 8000 | 71,2 | 21,6 |
| 9000 | 80,1 | 24,3 |
| 10000 | 89,0 | 27,0 |
| 11000 | 97,9 | 29,7 |
| 12000 | 106,8 | 32,4 |
| 13000 | 115,7 | 35,1 |
| 14000 | 124,6 | 37,8 |
| 15000 | 133,5 | 40,5 |
| 16000 | 142,4 | 43,2 |
| 17000 | 151,3 | 45,9 |
| 18000 | 160,2 | 48,6 |
| 19000 | 169,1 | 51,3 |
| 20000 | 178,0 | 54,0 |
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 |