5.2. Шины и контактные соединения

Электрическое оборудование соединяется между собой для совместной работы системами проводников - шинами. По экономическим соображениям применяются, как правило, шины из алюминия и его сплавов. Медные Шины в последнее время находят применение в установках с большими токами и в специальных установках.

По форме поперечного сечения шины могут быть прямоугольные (плоские полосы), трубчатые (квадратного и круглого сечения). Применяются также шины корытного профиля, которые по своим свойствам близки к трубчатым шинам.

В распределительных устройствах нужной установки напряжением 35 кВ и выше получили распространение шины из гибких многопроволочных проводов. При рабочих токах выше 1000 А применяют пучки из двух, трех и большего числа проводов на фазу. В ряде случаев шины выполняют трубами из алюминия.

Площадь поперечного сечения шин выбирают по значению рабочего тока и току КЗ соответствующей цепи. При КЗ температура нагрева алюминиевых шин не должна превышать 200° С.

Места соединения шин между собой, а также с выводами электрооборудования получили название контактных соединений. Контактные соединения осуществляются непосредственно и с помощью специальной арматуры (гильзы, наконечники, болты и т.д.).

Контактные выводы электрооборудования выполняются, как правило, из материала, близкого по электрическим и механическим свойствам материалу внутренних токопроводящих элементов.

Таким образом, основными материалами контактных соединений являются медь и ее сплавы (латунь, бронза) и алюминий электротехнического значения.

Контактные соединения шин. кабелей, электрических аппаратов являются их неотъемлемыми и весьма ответственными частями. Причинами многих аварий на подстанциях были неудовлетворительные состояния контактных соединений. Повреждались соединители на шинах, что приводило к обрыву или перегоранию спусков в местах присоединения к шинам. Проходным изоляторам и аппаратам. Повреждались контактные соединения подвижных частей и гибких связей разъединителей вследствие неплотного касания, загрязнения и окисления контактных поверхностей.

В месте плохого контакта является большое количество тепла, которое приводит к нагреву и даже расплавлению металла соприкасающихся поверхностей. Задача содержания контактов в хорошем состоянии осложняется тем, что с течением времени они изменяют свои свойства: под действием воздуха и влаги происходит химическое и физическое старение металла. Поэтому все, в том числе и хорошо выполненные контакты, требуют постоянного наблюдения и ухода.

По назначению контактные соединения разделяют на неразъемные, разъемные и подвижные. Подвижными контактами снабжаются коммутационные аппараты.

По исполнению контакты бывают сварными, прессуемыми, обжимными, переходными с алюминия на медь, а у коммутационных аппаратов контакты соприкасающихся друг с другом деталей образуются благодаря упругому нажатию пружин. Практика показала, что сварные, прессуемые и обжимные контакты более надежны в эксплуатации, чем болтовые и особенно одноболтовые. Надежность оценивается числом выявленных в процессе эксплуатации дефектных контактов.

Основными контактными материалами являются медь и ее сплавы (латунь, бронза). Вторым после меди проводниковым материалом считается алюминий. Алюминиевые контакты обладают тем недостатком, что уже при обработке контактные поверхности мгновенно окисляются. И получить хороший контакт без удаления оксидной пленки невозможно. Контактные поверхности из алюминия защищают меднением, лужением оловянисто-цинковым, серебрением и т.д. Надежные неразъемные контакты из алюминия выполняются сваркой. Серебрение значительно повышает электрические свойства контактов и защищает контактные поверхности от окисления при работе на воздухе.

Для защиты контактов масляных и воздушных выключателей от повреждения дугой к ним припаиваются тонкие металлокерамические накладки, изготовляемые из порошка тугоплавкого вольфрама (или рения) и хорошо проводящих металлов (серебра или меди). Под действием электрической дуги металлокерамические накладки не повреждаются, металл с их поверхности не разбрызгивается. Переходное сопротивление металлокерамических контактов обычно не ухудшается.

Качество любого контактного соединения помимо свойств металла, из которого выполнены контактные поверхности, зависит от способа обработки соединяемых поверхностей и силы, сжимающей их. Чистота обработка поверхностей влияет на значение переходного сопротивления главным образом в области малых нажатий. С увеличением нажатия чистота обработки сказывается меньше. Большие сжимающие силы (если они не превышают так называемых критических значений) обеспечивают более низкие переходные сопротивления. При условиях больше критических контактные поверхности искривляются, появляется текучесть металла шин, шайб, гаек и сопротивление контакта начинает возрастать. Чтобы не превысить критических значение сил, болты зажимов затягивают ключом с регулируемым моментом.

Показатели, характеризующие исправное состояние контактов. Электрический ток в цепи нагревает проводники и контакты. Количество тепла, выделяющееся в контактном соединении, пропорционально квадрату тока и значению переходного сопротивления. Чем больше выделяется тепла, тем выше температура контакта. При длительно прохождении номинального тока температура нагрева контактов не должна превышать значений, установленных ГОСТ 8024-69 для токоведущих частей электрических аппаратов. Допустимые температуры нагрева приведены в таблице 5.1. За расчетную температуру окружающего воздуха принято +35С. температура элемента аппарата складывается из температуры окружающей среды _о и превышения температуры , т.е.  = _о + .

По конструкции контактные соединения выполняют таким образом, чтобы переходное сопротивление участка цепи, содержащей контакт, было меньше сопротивления участка целого провода такой же длины. Благодаря этому при хорошем контактном соединении температура его нагрева _к всегда меньше температуры целого проводника _п . Отношением этих величин можно характеризовать дефектность контакта К_деф = _к / _п . Температуры следует измерять в период максимальных нагрузок.

В эксплуатации дефектность контактных соединений определяют на основе измерения падения напряжения на участке цепи, содержащем контактное соединение. При прохождении по контакту рабочего тока или измерения переходного сопротивления контакта. В первом случае измерения производят под рабочим напряжением измерительной штангой с укрепленным на ней милливольтметром. Измеряют падение напряжения U_к на участке, содержащем контактное соединение, и падение напряжения U_п на участке такой же длины целого провода. Во втором случае сопротивления контакта R_к и провода R_п измеряют на отключенном и заземленном участке цепи при помощи микроомметра.

Дефектность контактного соединения устанавливается следующими отношениями: К_деф = U_к / U_п и К_деф = R_к / R_п. Если состояние контакта хорошее, то коэффициент дефектности К_деф, К_деф, К_деф <1. При коэффициенте дефектности больше единицы контакт считается дефектным и подлежит замене или ремонту.

Состояние контактных соединений коммутационных аппаратов оценивается абсолютными значениями их сопротивлений, которые не должны превышать нормируемых величин.

Таблица 5.1.