Шинные терминалы

Шинные терминалы: конструкция, назначение и применение в электроустановках

Шинный терминал (шинный наконечник, кабельный наконечник шинного типа) – это электроустановочное изделие, предназначенное для надежного механического соединения и электрического контакта гибкого кабеля или провода с жесткой шиной (шинопроводом) распределительного устройства. Основная функция заключается в создании перехода от гибкой токоведущей жилы к плоской контактной поверхности шины, обеспечивая минимальное переходное сопротивление, высокую электропроводность, механическую прочность и долговечность соединения в условиях эксплуатационных нагрузок, включая токи короткого замыкания.

Конструктивные особенности и материалы

Конструкция шинного терминала является комбинированной и включает несколько ключевых элементов.

• Контактная (шинная) часть: Представляет собой плоскую пластину, обычно прямоугольной формы, с одним или несколькими отверстиями под болтовое крепление к шине. Эта часть изготавливается из электротехнической меди (Cu) или алюминия (Al), часто покрывается оловом или серебром для защиты от окисления и улучшения контактных свойств.
• Обжимная (кабельная) часть: Имеет форму полой гильзы круглого или секторного сечения, в которую вставляется зачищенная токоведущая жила кабеля. Гильза обжимается специальным инструментом, создавая неразъемное соединение.
• Переходная зона: Участок между контактной пластиной и обжимной гильзой. В качественных терминалах имеет плавный переход и усиленную конструкцию для предотвращения излома и обеспечения стойкости к электродинамическим усилиям.

Материал терминала выбирается в соответствии с материалом жилы кабеля для предотвращения гальванической коррозии. Для медных жил применяются медные или луженые медные наконечники. Для алюминиевых жил – алюминиевые. Для соединения алюминиевых жил с медными шинами используются биметаллические алюмомедные наконечники, где кабельная часть – алюминиевая, а контактная пластина – медная, соединенные методом сварки взрывом или диффузионной сваркой.

Классификация и типы шинных терминалов

По материалу изготовления

• Медные (Cu): Маркируются как TM (Т – наконечник, М – медный). Обладают высокой электропроводностью, стойкостью к коррозии, но большей стоимостью. Применяются для кабелей с медными жилами.
• Алюминиевые (Al): Маркируются как ТА. Легче и дешевле медных, но имеют более высокое удельное сопротивление и склонность к окислению. Применяются для кабелей с алюминиевыми жилами.
• Биметаллические алюмомедные (Al-Cu): Маркируются как ТАМ. Позволяют выполнять соединение «алюминий-медь» без риска электрохимической коррозии. Являются стандартным решением для подключения алюминиевых кабелей к медным шинам в РУ.
• Луженые: Медные наконечники, покрытые слоем олова (Sn). Покрытие предотвращает окисление меди, облегчает пайку и улучшает контактные свойства.

По способу крепления

• С одним отверстием: Для крепления одним болтом. Наиболее распространенный тип для шин малого и среднего сечения.
• С двумя и более отверстиями: Для крепления к шине двумя и более болтами. Обеспечивают более равномерное распределение контактного давления, применяются для больших рабочих токов (обычно от 630 А и выше) и для обеспечения стойкости к электродинамическим усилиям при КЗ.
• С пазом (вилочные): Позволяют быстро устанавливать и снимать наконечник с шины без полного выкручивания болта, что удобно для временных или испытательных подключений.

По способу оконцевания кабеля

• Обжимные (прессуемые): Требуют опрессовки с помощью гидравлического, механического или ручного пресс-инструмента. Создают надежное неразъемное соединение. Наиболее распространенный тип.
• Болтовые (винтовые): Имеют отверстие с резьбой в кабельной части для крепления жилы болтом. Применяются реже, обычно для ремонтных работ или в условиях, где невозможна опрессовка. Требуют регулярного контроля затяжки.
• Сварные/Паяные: Соединение жилы с наконечником выполняется сваркой или пайкой. Обеспечивает минимальное переходное сопротивление, но процесс более трудоемок и требует квалификации.

Технические характеристики и выбор терминала

Выбор шинного терминала осуществляется на основе строгих технических параметров, регламентированных ГОСТ, ТУ и международными стандартами (IEC 61238-1).

Ключевые параметры для выбора шинного терминала

Параметр	Описание	Пример обозначения/Значение
Номинальное сечение	Сечение подключаемой жилы кабеля, мм². Должно точно соответствовать сечению жилы.	50, 70, 95, 120, 150, 185, 240, 300, 400, 500, 630, 800 мм²
Номинальный ток	Длительно допустимый ток нагрузки, который может проходить через соединение без превышения допустимой температуры нагрева.	Определяется сечением, обычно соответствует току кабеля. Для 240 мм² – около 500 А (зависит от условий).
Диаметр отверстия (D)	Диаметр монтажного отверстия в контактной пластине. Должен соответствовать диаметру болта крепления к шине.	6.5 мм, 8.5 мм, 10.5 мм, 13 мм, 17 мм (под болты М6, М8, М10, М12, М16)
Ширина контактной пластины (B)	Должна быть не меньше ширины шины, к которой производится подключение.	20 мм, 25 мм, 30 мм, 40 мм, 50 мм, 60 мм
Марка кабеля/провода	Конструкция жилы (круглая, секторная, однопроволочная, многопроволочная) влияет на выбор формы обжимной гильзы.	Для многопроволочных гибких жил – стандартные гильзы. Для однопроволочных – могут требоваться специальные профили.
Стойкость к току КЗ	Способность соединения выдерживать термическое и электродинамическое воздействие тока короткого замыкания в течение времени срабатывания защиты.	Проверяется расчетом или испытаниями. Указывается в кА (например, Ith = 40 кА/1 с).

Технология монтажа: опрессовка и контроль

Качество соединения определяется правильностью монтажа. Опрессовка – критически важный этап.

• Подготовка: Зачистка изоляции кабеля на длину, равную глубине гильзы терминала. Очистка жилы и внутренней поверхности гильзы от окислов (при необходимости).
• Надевание наконечника: Жила должна входить в гильзу плотно, без зазора, до упора.
• Выбор инструмента и матрицы: Использование сертифицированного пресс-инструмента (гидравлического, электрического или ручного) и матриц, точно соответствующих типоразмеру терминала. Матрицы формируют необходимое обжатие без повреждения материала.
• Схема обжатия: Для сечений от 95 мм² и выше, как правило, применяется двух- или четырехкратное обжатие (с разных сторон) для обеспечения равномерной деформации и полного заполнения гильзы металлом жилы.
• Контроль качества:
  • Визуальный контроль: отсутствие трещин, полное вхождение жилы, правильное положение наконечника.
  • Измерение усилие обжатия или контроль остаточной толщины (H_ост) после опрессовки с помощью штангенциркуля. Это основной параметр, гарантирующий требуемое электрическое сопротивление и механическую прочность.
  • Маркировка: на обжатой части часто наносят отметку о проведенной опрессовке (клеймо матрицы).

Области применения в электроэнергетике

• Распределительные устройства (РУ) 0.4, 6, 10, 35 кВ: Подключение силовых кабелей к сборным шинам, выводам силовых трансформаторов, выключателей нагрузки, автоматических выключателей.
• Главные распределительные щиты (ГРЩ), Вводно-распределительные устройства (ВРУ): Организация вводов и отходящих линий.
• Подстанции и трансформаторные пункты: Соединение кабельных линий с шинами НН и ВН (через проходные изоляторы).
• Системы шинопроводов (магистральные, распределительные): Подключение ответвлений от магистральной шины к электрооборудованию.
• Подключение мощного электроприемников: Генераторы, крупные электродвигатели, преобразовательные установки.

Преимущества и недостатки по сравнению с альтернативами

Преимущества перед прямым болтовым соединением жилы к шине:

• Надежный контакт по всей площади сечения жилы.
• Защита многопроволочной жилы от распушения и повреждения отдельных проволок.
• Создание стандартизированного, воспроизводимого и контролируемого соединения.
• Повышенная стойкость к вибрациям и электродинамическим нагрузкам.
• Возможность повторного использования (при демонтаже отрезается старый наконечник и устанавливается новый).

Недостатки:

• Требуется специальный инструмент для опрессовки.
• Увеличение времени на монтаж.
• Создание неразъемного соединения (требует обрезки кабеля для замены).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается шинный терминал от кабельного наконечника под кольцо?

Шинный терминал имеет плоскую контактную пластину для крепления к шине, а наконечник под кольцо (типа НШКИ) имеет кольцевое окончание для крепления под болт к винтовому зажиму аппарата (автомата, пускателя). Области применения принципиально разные: шина vs винтовой зажим.

Можно ли опрессовывать медный наконечник на алюминиевую жилу и наоборот?

Категорически не рекомендуется из-за возникновения гальванической пары медь-алюминий. В месте контакта при наличии влаги начинается интенсивная электрохимическая коррозия алюминия, что приводит к увеличению сопротивления, перегреву и разрушению соединения. Для алюминиевых жил используйте алюминиевые или биметаллические алюмомедные наконечники.

Как правильно выбрать матрицу для пресс-клещей?

Матрица должна строго соответствовать типоразмеру (серии) и сечению наконечника. Производители терминалов (например, Klauke, Phoenix Contact, ABB) предоставляют таблицы соответствия матриц своим изделиям. Использование несоответствующей матрицы приводит к недожару (высокое сопротивление) или пережатию (ослабление механической прочности, трещины).

Нужно ли обслуживать соединение на шинном терминале после опрессовки?

Само обжатое соединение не требует обслуживания (подтяжки). Однако болтовое соединение контактной пластины с шиной должно периодически проверяться в рамках планово-предупредительных ремонтов (ППР) на предмет ослабления затяжки из-за температурных деформаций или вибрации. Рекомендуется использовать шайбы Гровера (пружинные) и правильный момент затяжки.

Что такое остаточная толщина (H_ост) и как ее проверить?

Остаточная толщина – это толщина обжатой гильзы после опрессовки в самом тонком месте. Это гарантированный параметр, обеспечивающий необходимое давление контакта. Указывается в технической документации на терминал (например, H_ост = 8.2 ± 0.2 мм). Проверяется штангенциркулем после обжатия. Отклонение от нормы недопустимо.

Каков срок службы правильно смонтированного шинного терминала?

Срок службы качественного и правильно смонтированного шинного терминала сопоставим со сроком службы самого кабеля и может превышать 25-30 лет при условии работы в рамках номинальных параметров (ток, температура) и отсутствия механических повреждений.

Заключение

Шинные терминалы являются критически важным компонентом любой электроустановки среднего и высокого напряжения, обеспечивая надежный и безопасный переход между кабельной линией и шинным распределительным устройством. Их правильный выбор, основанный на соответствии сечения, материала и номинальных параметров, а также строгое соблюдение технологии опрессовки с использованием специализированного инструмента и последующим контролем качества – обязательные условия для создания долговечного и отвечающего требованиям ПУЭ и стандартам соединения. Пренебрежение этими правилами ведет к возникновению точек аномального нагрева, что является частой причиной аварийных отключений и пожаров в электроустановках.