Пластины соединительные
Пластины соединительные: классификация, конструкция, применение и стандарты
Пластины соединительные (шины соединительные, перемычки, busbars) представляют собой жесткие проводники с системой отверстий для крепления, предназначенные для электрического соединения двух или более точек в распределительных устройствах (РУ), щитах, пультах управления, комплектных трансформаторных подстанциях (КТП) и другом электротехническом оборудовании. Их основная функция – создание надежной, стабильной и безопасной токопроводящей связи между аппаратами защиты и управления (автоматическими выключателями, рубильниками, предохранителями), измерительными трансформаторами, шинами распределительных сборок и клеммами вводов/выводов.
Классификация и виды соединительных пластин
Классификация осуществляется по нескольким ключевым параметрам.
1. По материалу изготовления:
- Медь (Cu). Наиболее распространенный материал благодаря высокой электропроводности (58 МСм/м), отличной пластичности, коррозионной стойкости и способности выдерживать высокие токи короткого замыкания. Применяется в ответственных узлах с высокими токовыми нагрузками. Для защиты от окисления часто покрывается оловом (лужение) или серебром.
- Алюминий (Al). Легче и дешевле меди, обладает удовлетворительной электропроводностью (около 37 МСм/м). Основной недостаток – склонность к образованию оксидной пленки с высоким переходным сопротивлением и явление ползучести (холодная течь) под давлением. Требует применения специальных мер при монтаже: использования шайб-звездочек, контактной пасты, регулярной протяжки соединений. Часто применяется в бюджетных решениях и там, где вес конструкции критичен.
- Латунь (сплав Cu-Zn). Обладает меньшей проводимостью, но высокой механической прочностью и стойкостью к истиранию. Часто используется для изготовления наконечников, шпилек и в качестве материала для пластин в слаботочных цепях или цепях управления.
- Пластины прямые (соединительные шинки). Прямые отрезки шины с отверстиями на концах. Используются для соединения двух соседних аппаратов, установленных на одной рейке.
- Пластины угловые (Г-образные). Позволяют соединять элементы, расположенные перпендикулярно друг другу (например, аппарат на рейке и вертикальную шину).
- Пластины Z-образные и S-образные. Используются для соединения элементов, смещенных в нескольких плоскостях, а также для компенсации температурного расширения или монтажных допусков.
- Пластины ответвительные (гребенчатые шины). Представляют собой шину с несколькими отводами, расположенными с определенным шагом (обычно кратно 17.5 мм или 27 мм – стандартным модулям аппаратуры). Позволяют запитать несколько однополюсных автоматов от одного вводного, обеспечивая равномерное распределение фазы. Значительно экономят время монтажа и повышают эстетику щита.
- Пластины для параллельного соединения аппаратов. Предназначены для объединения нескольких автоматических выключателей в группу для увеличения номинального тока или создания многополюсных систем.
- Голые (неизолированные). Требуют соблюдения строгих норм по монтажным расстояниям (воздушным и creepage расстояниям) для предотвращения КЗ. Дешевле и лучше охлаждаются.
- Изолированные. Покрыты слоем диэлектрика (обычно ПВХ, полиамид, термоусаживаемая трубка). Повышают безопасность, позволяют более плотный монтаж. Гребенчатые шины чаще всего поставляются в изолированном исполнении.
- Минимальное расстояние от центра отверстия до края: e_min ≥ 1.5
- d (для меди/алюминия).
- Минимальное расстояние между центрами отверстий: p_min ≥ 2
- d.
- ПУЭ (Главы 1.5, 3.4). Определяют требования к проводникам, защите, условиям прокладки.
- ГОСТ 10434-82. Соединения контактные электрические. Классификация. Общие технические требования. Регламентирует классы соединений, методы контроля, требования к контактным поверхностям.
- ГОСТ Р 50571.5.52-2011/МЭК 60364-5-52:2009. Электроустановки низковольтные. Выбор и монтаж электрооборудования. Электропроводки. Содержит таблицы выбора сечений.
- Подготовка поверхности. Зачистка контактных площадок пластины и аппарата от окислов, загрязнений, изоляционного лака.
- Обработка поверхности. Для алюминия – нанесение токопроводящей пасты. Для меди – возможно использование нейтральной пасты или пасты с металлическим наполнителем.
- Подбор крепежа. Использование крепежа соответствующего класса прочности (не ниже 8.8 для силовых цепей). Применение штатных шайб, стопорных шайб (гровер) или тарельчатых пружинных шайб для предотвращения самоотвинчивания.
- Момент затяжки. Критически важный параметр. Недостаточный момент ведет к росту переходного сопротивления и перегреву. Чрезмерный момент может вызвать деформацию пластины, поломку аппарата или «холодную течь» алюминия. Момент затяжки должен строго соответствовать данным производителя аппаратуры.
2. По конструкции и назначению:
3. По типу изоляции:
Конструктивные параметры и расчет
Основные параметры, определяющие выбор пластины:
1. Сечение и допустимый длительный ток.
Сечение является главным параметром, определяющим токовую нагрузку. Расчет ведется исходя из допустимой плотности тока, условий охлаждения и материала. Для предварительных оценок используются таблицы.
| Сечение, мм² | Толщина x Ширина, мм | Допустимый ток, А (приблизительно) |
|---|---|---|
| 15 | 2 x 10 | 120-140 |
| 30 | 3 x 10 или 2 x 15 | 190-220 |
| 60 | 5 x 12 или 3 x 20 | 300-350 |
| 100 | 6 x 16 или 10 x 10 | 450-500 |
| 150 | 10 x 15 | 600-650 |
| 200 | 10 x 20 | 750-800 |
Примечание: Точные значения определяются по нормативным документам (ПУЭ, ГОСТ, каталогам производителей) с учетом коэффициентов коррекции на температуру окружающей среды и группировки.
2. Размеры и расположение отверстий.
Диаметр отверстия (d) должен соответствовать диаметру крепежного элемента (болта, шпильки). Критически важным параметром является расстояние от центра отверстия до края пластины (e) и расстояние между центрами отверстий (p). Эти размеры должны обеспечивать механическую прочность соединения без риска скола края.
3. Требования к контактным поверхностям.
Для обеспечения низкого и стабильного переходного сопротивления контактные поверхности должны быть чистыми, ровными и защищенными от окисления. Для алюминиевых пластин обязательна зачистка и нанесение кварцевазелиновой или цинк-вазелиновой пасты. Медные пластины часто лудят или серебрят.
Стандарты и нормативная база
Проектирование, изготовление и применение соединительных пластин регламентируется рядом документов:
ГОСТ Р 50043.1-2012 (МЭК 61439-1:2011). Низковольтные комплектные устройства распределения и управления. Общие требования. Устанавливает требования к шинам и внутренним соединениям.
Технология монтажа и основные ошибки
Правильный монтаж – залог долговечности и безопасности соединения.
Типичные ошибки: Использование крепежа без антикоррозионного покрытия в агрессивной среде; соединение меди и алюминия без биметаллических переходных шайб; отсутствие регулярной протяжки алюминиевых соединений; игнорирование требований к моменту затяжки; монтаж пластин с сечением, не соответствующим рабочему току.
Контроль качества и диагностика
Основной метод эксплуатационного контроля – тепловизионное обследование (термография). Оно позволяет выявить перегретые соединения по повышенной температуре еще до возникновения аварийной ситуации. Плановые проверки должны включать визуальный осмотр на предмет следов оплавления, изменения цвета, а также контроль момента затяжки динамометрическим ключом. Для новых установок измеряют сопротивление петли «фаза-ноль», которое косвенно характеризует качество всех соединений в цепи.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается гребенчатая шина от набора отдельных перемычек?
Гребенчатая шина обеспечивает более высокую надежность и повторяемость соединений, равномерное распределение потенциала, экономию времени монтажа и эстетичный вид. Набор перемычек увеличивает количество точек соединения, что повышает риск ошибки монтажа и вероятность возникновения плохого контакта.
Как правильно выбрать сечение соединительной пластины для автомата на 63А?
Сечение должно быть выбрано не по номиналу автомата, а по реальному расчетному току нагрузки с учетом условий прокладки. Для предварительного выбора можно ориентироваться на таблицы допустимых токов для шин. Для 63А минимальное сечение медной пластины в щите – 16 мм² (по ПУЭ, табл. 1.3.4). Однако если автомат установлен для защиты линии, сечение пластины должно быть не меньше сечения подходящего кабеля. Рекомендуется выбирать сечение с запасом 10-15%.
Можно ли соединять медную пластину с алюминиевой шиной?
Прямой контакт меди и алюминия недопустим из-за гальванической коррозии. В месте контакта в присутствии влаги образуется гальваническая пара, приводящая к интенсивному окислению алюминия и росту переходного сопротивления. Для соединения необходимо использовать биметаллические (медно-алюминиевые) переходные шайбы или специальные клеммные соединения, рассчитанные на такой контакт, с обязательным применением контактной пасты.
Каков срок службы соединительных пластин и от чего он зависит?
При правильном проектировании, монтаже и эксплуатации срок службы медных пластин сопоставим со сроком службы самого распределительного устройства (25-30 лет и более). Для алюминиевых пластин срок может быть меньше из-за склонности к ослаблению контакта. Ключевые факторы, снижающие ресурс: перегрузка по току, вибрация, агрессивная окружающая среда (пары, высокая влажность), циклы нагрева-охлаждения, некачественный монтаж.
Как правильно выполнить ответвление от основной шины с помощью пластины?
Ответвление выполняется путем установки пластины между основной шиной и отходящим аппаратом. Пластина должна крепиться к шине тем же типом соединения (болтовое, винтовое), что и сама шина. Если ответвлений несколько, рекомендуется использовать специальные ответвительные зажимы (клипсы) на шину, которые обеспечивают надежный контакт без необходимости сверления основной шины. При сверлении шины необходимо соблюдать минимальные расстояния до края.
Какие существуют альтернативы жестким соединительным пластинам?
Альтернативами могут служить гибкие шины (плетенки) из медной ленты, которые применяются для соединения элементов, имеющих относительное перемещение (например, вывод силового трансформатора и шина КРУ), или для компенсации монтажных погрешностей. Также в слаботочных цепях могут использоваться кабельные перемычки с наконечниками. Однако в большинстве стационарных соединений внутри РУ жесткие пластины предпочтительнее из-за своей механической стабильности, лучшего теплоотвода и компактности.
Заключение
Пластины соединительные являются критически важным элементом любой электроустановки, обеспечивая электрическую и механическую целостность системы распределения электроэнергии. Их корректный выбор, основанный на расчете сечения, материала и конфигурации, а также профессиональный монтаж с соблюдением всех нормативных требований к подготовке поверхностей и моменту затяжки, являются обязательными условиями для создания безопасной, надежной и долговечной электроустановки. Регулярный тепловизионный контроль соединений, выполненных с помощью пластин, должен быть неотъемлемой частью планово-предупредительного обслуживания энергообъектов.