Назначение и применение шинопроводов

В статье рассмотрим какие бывают современные виды шинопроводов, их конструкцию и особенности применения, рассмотрим недостатки и преимущества шинопровода по сравнению с кабелем, затронем вопросы монтажа и проектирования.

Применять шинопровод в своих проектах я начал еще в 2005 году, так что за эти годы накопился определённый опыт, который я решил обобщить. Применять в своих проектах я стал сразу современный импортный шинопровод. Из российских производителей тогда был представлен только советский ШМА и ШРА, который по технике монтажа был прошлым веком. Импортный шинопровод выигрывал на порядок по скорости и удобству монтажа, являясь гибкой системой. В настоящий момент появилось много российских производителей, которые производят шинопроводы современной конструкции и на равных конкурируют с импортными аналогами. Далее рассмотрим более подробно современный шинопровод.

Конструкция шинопровода

Шинопровод — это комплектное устройство заводского изготовления, предназначенное для передачи и распределения электроэнергии. Конструктивно представляет пакет изолированных шин в жестком корпусе.

Как правило, в сечении шинопровод имеет форму двутавра либо прямоугольника.

Шины медные либо алюминиевые. Корпус стальной (у большинства производителей) либо алюминиевый.

Степень защиты корпуса: от IP55 до IP68.

Следует отметить, что за счет металлического корпуса шинопровод обладает очень хорошими характеристиками по электромагнитной совместимости.

Элементы шинопровода

Система шинопроводов состоит из следующих элементов:

• Передающая прямая секция шинопровода.  Стандартной длина составляет 2 м, 3 м, 4 м. У большинства производителей длина стандартной секции составляет 3 м.
• Распределительная прямая секция. Размеры аналогичны передающей секции, но предусмотрены гнёзда с одной или обеих сторон для подключения коробок отбора мощности.
• Питающая секция. Устанавливается на ввод шинопровода для подключения гибких шин либо кабелей.
• Секция подключения к трансформатору.
• Секция подключения к распределительному щиту.
• Поворотные элементы: вертикальные и горизонтальные углы, Z-образные секции.
• T-образные и Х-образные элементы.
• Прямая секция с изменением чередования фаз.
• Амортизатор теплового расширения.
• Редуктор тока (используется для соединения двух линий шинопровода разного номинала).
• Секционный изолятор (позволяет разделить трассу шинопровода на сегменты, а также выполнить защиту сегмента).
• Огнезащитный барьер.
• Отводные коробки (коробки отбора мощности).

По-умолчанию поворотные элементы выполняются под прямым углом, но по согласованию с производителем, возможно изготовление с углами более 90°. Прямые секции могут быть изготовлены нестандартной длины. Минимальная длина ограничена конструктивными особенностями шинопровода и составляет обычно около 350-600 мм.

Конфигурация шин шинопровода

Трехфазный шинопровод обычно изготавливают четырехпроводным (3L+N), используя корпус в качестве PE-проводника. При выполнении определённых условий это допускается ПУЭ. Но, к сожалению, конструкция корпуса не всех шинопроводов в полной мере удовлетворяет требованиям нормативов в части неразрывности соединения PE-проводника. Т.е. его нельзя использовать как PE-проводник, поэтому по факту у большинства отечественных производителей это реализовано как 3L+PEN, хотя они его позиционируют как 3L+N+(PE). При выборе производителя шинопровода следует обратить на конструкцию корпуса особое внимание.

Для больших номиналов шинопровод изготавливают с двойным пакетом шин.

Также у серьёзных производителей представлены конфигурации с функциональным заземлением и двойной нейтралью.

Конструкция трехфазного шинопровода 3L+N+(PE). Три фазных проводника, нейтраль, корпус в качестве заземляющего проводника. Сечение нейтрали равно сечению фазного проводника. Эквивалентное сечение корпуса равно или больше сечению фазного проводника.

Конструкция трехфазного шинопровода 3L+N+FE+(PE). Три фазных проводника, нейтраль, функциональное заземление FE, корпус в качестве заземляющего проводника PE. Сечение нейтрали равно сечению фазного проводника. Сечение изолированного от корпуса проводника функционального заземления равно сечению фазного проводника. Эквивалентное сечение корпуса равно или больше сечения фазного проводника.

Конструкция трехфазного шинопровода 3L+N+FE/2+(PE). Три фазных проводника, нейтраль, функциональное заземление FE/2, корпус в качестве заземляющего проводника PE. Сечение нейтрали равно сечению фазного проводника. Сечение соединённого с корпусом проводника функционального заземления равно 50% сечения фазного проводника. Эквивалентное сечение корпуса равно или больше сечения фазного проводника.

Конструкция трехфазного шинопровода 3L+2N+(PE). Три фазных проводника, нейтраль, корпус в качестве заземляющего проводника PE. Сечение нейтрали в два раза превышает сечение фазного проводника. Эквивалентное сечение корпуса равно или больше сечения фазного проводника.

На большинстве объектов применяют шинопровод в конфигурации шин 3L+N+(PE). Он, естественно, дешевле других конфигураций. Конфигурации с двойной нейтралью и функциональным заземлением применяют при строительстве центров обработки данных (дата-центров), а также на промышленных объектах при электроснабжении оборудования с повышенными требованиями к помехозащищенности.

Шинопровод с воздушной изоляцией

Корпус шинопровода изготавливают из стали. Шины внутри корпуса закрепляются на изоляторах, между шинами воздух.

Материал шин: медь либо алюминий.

Степень защиты корпуса: IP55.

Номинальный ток шинопровода: до 800 А.

Шинопровод с твёрдой полимерной изоляцией

Данный вид шинопроводов изготавливают по технологии «сэндвич». Шины оборачивают в изоляционный материал (майларовая либо полиэстерная плёнка) и плотно упаковывают в металлический корпус из оцинкованной стали или сплава алюминия. Конструкция получается более компактной за счет меньшего расстояния между шинами и позволяет изготавливать шинопроводы на большие токи.

Материал шин: медь либо алюминий.

Степень защиты корпуса: IP55.

Номинальный ток шинопровода:

• 800 — 5000 А для шинопровода с алюминиевыми шинами
• 1000 — 6300 А для шинопровода с медными шинами

Шинопровод с литой изоляцией

Шинопровод состоит из шин, заключенных в литую ударопрочную изоляцию на основе эпоксидной смолы. Данный вид шинопровода стойкий к агрессивным средам, устойчив к ультрафиолетовому излучению и за счет высокой степени защиты может быть установлен на улице. Шинопровод с литой изоляцией представлен не у всех производителей. Сложность изготовления заключается в составе литой изоляции: её необходимо сделать жёсткой и пластичной одновременно, стойкой к ультрафиолету и температурным перепадам.

Материал шин: медь либо алюминий.

Степень защиты корпуса: IP68.

Номинальный ток шинопровода: 400 — 6300 А.

Виды шинопроводов

Далее рассмотрим классификацию шинопровода по способу применения.

Распределительный и магистральный шинопровод

Распределительный (магистральный) шинопровод предназначен для передачи электроэнергии от ГРЩ (ВРУ) до крупных потребителей, распределительных и групповых щитов. Также при помощи шинопровода выполняется передача электроэнергии от трансформатора к ГРЩ (ВРУ).

Распределительная секция шинопровода может содержать до шести (по три с каждой стороны) гнёзд для подключения коробок отбора мощности. Конструктивно гнёзда реализованы так, что подключение и отключение коробок отбора мощности возможно без снятия напряжение с шинопровода. Это обеспечивает повышает бесперебойность электроснабжение и эксплуатационные характеристики схемы электроснабжения. Также коробка отбора мощности может быть установлена в стык секций шинопровода. Но для её монтажа и демонтажа необходимо снять напряжение с шинопровода.

Максимальный номинал коробок, устанавливаемых в гнездо шинопровода составляет 630 А. Коробки, устанавливаемые в стык секций шинопровода, имеют номинал до 1250 А.

Прямые передающие секции для связи «Трансформатор — ГРЩ(ВРУ)», а также на участках линии, где не требуется  подключение потребителей и «съем» мощности. Существует соблазн выполнить трассу шинопровода только из распределительных секций, но они заметно дороже передающих секций, поэтому трассу шинопровода выполняют из передающих секций, а в местах расположения потребителей устанавливают прямые распределительные секции.

Троллейный шинопровод

Троллейный шинопровод используют для электроснабжения кран-балок, мостовых кранов, тельферов и другого подвижного оборудования. Корпус шинопровода П-образной формы изготавливают из оцинкованной стали либо пластика. Внутри расположены шины. Внутрь шинопровода вставляется тележка-токосъемник (отсюда и название шинопровода trolley — тележка с англ.).

Осветительный шинопровод

Осветительный шинопровод — общее название для трековых шинопроводов и распределительных шинопроводов малой мощности.

Распределительный шинопровод для сетей освещения

Распределительный шинопровод малой мощности (номинальные токи 25 А, 32 А, 40 А) в основном используют для построения сетей освещения, поэтому его часто называют осветительным шинопроводом.

Корпус шинопровода изготавливают из оцинкованной стали. Корпус используется в качестве PE-проводника. Внутри корпуса расположены шины (от двух до шести проводников). Также изготавливают двойные осветительные шинопроводы.

По обеим сторонам корпуса расположены гнёзда для подключение светильников либо другого оборудования. Шинопроводы комплектуют специальными разъемами-вилками.

Шинопровод является самонесущим элементом, что позволяет монтировать светильники прямо на него. Являет хорошей альтернативой системе «кабельный лоток + кабель».

Кроме построения сетей освещения применяется для подключения маломощного оборудования на конвейерах, а также на швейных фабриках.

Осветительный шинопровод для трековых светильников

Осветительный шинопровод для трековых светильников применяют для освещения жилых и коммерческих помещений, там, где нужна гибкость светотехнических решений. Корпус изготавливают из пластика, оцинкованной стали либо экструдированного алюминия. Внутри корпуса расположены медные шины. По конструкции аналогичен троллейному шинопроводу, с тем лишь отличием, что вместо тележки-токосъемника устанавливаются трековые светильники.

Трековые светильники на шинопроводе устанавливают в необходимом месте и их с лёгкостью можно перемещать вдоль всей линии шинопровода. Практически идеальный вариант для магазинов, бутиков и выставочных площадей, где нужно подсветить какую-то зону и возможна частая смена экспозиции.

Монтаж шинопровода

Монтаж шинопровода — на первый взгляд простая задача: как будто собираешь конструктор из готовых элементов. И если с монтажом осветительного шинопровода для трековых светильников особых сложностей не возникает — вот действительно конструктор, то в монтаже шинопроводов большой мощности есть свои особенности:

• Каждая секция шинопровода должна лежать как минимум на двух креплениях.
• Трасса шинопровода должна быть идеально ровной: элементы крепежных конструкций не должны «гулять» по высоте и в плоскости, иначе в стыках секций шинопровода будет создаваться напряжение, ухудшаться контакт, что приведёт к выходу шинопровода из строя, как следствие, перерыву в электроснабжение и (или) пожару.
• Затяжку гаек необходимо производить при помощи динамометрических ключей с усилием, установленным производителем. Если соединение не дожать или пережать — будет перегрев в месте стыка и выход шинопровода из строя. Случаи, когда шинопровод выходил из строя из-за неквалифицированного монтажа, к сожалению встречаются.
• Монтаж должен осуществляться квалифицированным персоналом, прошедшим обучение.

Монтаж шинопровода осуществляют в четыре этапа:

1. Разметка трассы шинопровода
2. Монтаж несущих конструкций
3. Монтаж секций шинопровода
4. Монтаж коробок отбора мощности

В каталоге каждого производителя представлены все необходимые крепежные элементы для монтажа шинопровода. Из своего опыта советую использовать только специфические элементы, а кронштейны и траверсы применять от производителей кабеленесущих конструкций: так выходит дешевле.

Проектирование шинопровода

Проектирование шинопровода отличается от проектирования системы «лоток + кабель».  Тут нужен в некоторой степени другой подход и другие принципы построения системы электроснабжения. Например, просто заменить фидер из нескольких кабелей большого сечения одним шинопроводом не всегда является грамотным решением.

При проектировании следует учитывать трассу прохождения шинопровода: шинопровод потом в случае чего не сможет «вильнуть» вправо-влево или вверх-вниз, если наткнётся на балку. Шинопровод нельзя обрезать или согнуть. Также есть ограничение на максимальную мощность, которую можно отвести от секции распределительного шинопровода и много других нюансов.

В любом случае, проектирование трассы шинопровода придётся выполнять совместно с инженером компании производителя. На сложных участках трассы может потребоваться консультация с заводом: сможет ли завод изготовить какой-то нетиповой элемент и набор каких поворотных элементов лучше применить для решения какой-то сложной задачи.

Особенности применения шинопровода

Преимущества и недостатки шинопровода перед кабелем

Преимущества шинопровода:

• Скорость монтажа выше по сравнению с кабелем.
• Наглядность. Линия шинопровод заменяет несколько кабелей. В нужных местах установлены отводные коробки (блоки отбора мощности), видно откуда и куда подводится электроэнергия. Не возникает вопроса «А что это за кабель и куда он идёт?».
• Трасса шинопровода более компактна и занимает меньше места по сравнению с кабельной линией той же пропускной способности, имеет более эстетичный внешний вид.
• Шинопровод может быть быстро демонтирован и повторно использован на другом объекте. С кабельной трассой не всегда такое возможно.
• Экономия электроэнергии:
  • за счет меньшего сопротивления
  • за счет лучшего теплоотвода (металлический корпус)
• Конструкция шинопровода является пожаробезопасной
• За счет металлического корпуса экранируют электромагнитное поле и имеют лучшие показатели по электромагнитной совместимости
• Экологически более безопасны
• Дешевле в реализации при грамотном подходе к проектированию
• Эстетически более приятно выглядит: по заказу на заводе могут покрасить корпус шинопровода в белый, черный или любой другой цвет.

Недостатки:

• Долгий срок поставки по сравнению с кабелем. Шинопровод — не складская позиция, его изготавливают специально под ваш проект.
• Систему шинопроводов должен проектировать высококлассный специалист. Есть много нюансов, а ошибка в проектировании или неоптимальное проектное решение может дорого обойтись при реализации объекта (как дополнительные денежные траты, так и дополнительные временные потери).

Шинопровод или кабель, что дешевле?

Чтобы правильно ответить на это вопрос, надо корректно сравнивать. Часто сравнение проводят некорректно, задавая вопрос: «А сколько стоит метр шинопровода?», держа в уме стоимость метра кабеля той же пропускной способности. Почему такой вопрос некорректен и есть ли всё-таки какая-то стоимость у метра шинопровода? Давайте разберёмся.

Вы можете назвать стоимость метра ГРЩ? Не можете, потому что это абсолютно глупый и некорректный вопрос. Точно также и с шинопроводом.

Надо помнить, что шинопровод — это оборудование. Прямая секция нестандартной длины будет стоить примерно столько же как и стандартная трехметровая секция. Поворотный элемент будет стоить немного дешевле трехметровой секции (а у него длина не более полуметра). А есть еще отводные и фидерные блоки, компенсаторы расширения, секции чередования фаз и др. элементы.

И всё-таки стоимость метра шинопровода определить можно. Нужно определить стоимость всей системы и разделить на суммарную длину линий. Получится некая усреднённая цена — стоимость условного метра шинопровода. Правда, она справедлива только для конкретного объекта.

Тем не менее, сравнивать эту усреднённую цену метра шинопровода с ценой метра кабеля некорректно: кабель в воздухе висеть не будет и сам себя не смонтирует.

Для корректного сравнения реализации системы электроснабжения на шинопроводе и традиционным способом (кабель на лотках) требуется сравнить:

1. Стоимость шинопровода + стоимость монтажа шинопровода + стоимость щитового оборудования.
2. Стоимость кабеля + стоимость кабельных конструкций + стоимость монтажа кабельных конструкций + стоимость монтажа кабеля + стоимость щитового оборудования.

Вот в таком виде сравнение будет корректным. Параллельно посчитайте время монтажа. У шинопровода она будет меньше.

Небольшое пояснение по поводу учета щитового оборудования. Дело в том, что одна линия шинопровода может заменить несколько десятков кабельных линий. Соответственно, в ГРЩ (ВРУ) нужно будет вместо десятка автоматов установить один, но мощнее. Дополнительно экономим на габаритах и ошиновке щита.

Высококлассный специалист сможет удешевить реализацию объекта, переработав проект и заменив стандартное решение «лоток + кабель» на шинопровод. Мне удавалось снизить стоимость реализации проекта на 20% за счет изменения технического решения на, казалось-бы, «дорогой» шинопровод.

---