104
АНАЛИТИКА
СЕТИ РОССИИ
104
Рис
. 6.
Ретроспектива
линейки
низковольтных
воздушных
автоматических
выключателей
АББ
на
токи
до
6300
А
Значение
рассеиваемой
мощности
для
серии
Emax 2
сокращено
на
20%
(
относительно
предыдущей
серии
Emax)
Рис
. 7.
Гашение
дуги
в
воздушном
автоматическом
выключателе
Emax 2
Элементы
камеры
дугогашения
Контакты
силового
автоматиче
-
ского
выключателя
АББ
СНИЖЕНИЕ
ПОТЕРЬ
НА
ОСНОВНЫХ
ЭЛЕМЕНТАХ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ
УСТРОЙСТВ
0,4
КВ
Задача
снижения
потерь
на
основных
элементах
рас
-
пределительных
устройств
трансформаторных
подстан
-
ций
10(6)/0,4
кВ
в
свете
требований
[2]
в
настоящее
время
становится
наиболее
актуальной
задачей
.
Допусти
-
мый
уровень
технологических
потерь
определён
значением
в
150
Вт
.
Такие
жёсткие
тре
-
бования
предполагают
при
-
менение
в
качестве
вводных
автоматических
выключате
-
лей
ТП
очень
эффективных
с
точки
зрения
потерь
мощно
-
сти
,
высокотехнологических
аппаратов
.
Также
предпола
-
гается
применение
эффек
-
тивных
средств
стабилизации
переходного
сопротивления
разборных
электрических
контактных
соединений
.
В
последние
пятнад
-
цать
лет
у
всех
производи
-
телей
коммутационного
оборудования
намети
-
лась
устойчивая
тенден
-
ция
,
направленная
на
совершенствование
кон
-
струкции
аппаратов
,
при
-
менения
современных
материалов
и
технологий
при
производстве
автома
-
тических
выключателей
,
выключателей
нагрузки
,
контакторов
(
пускателей
),
что
привело
к
значитель
-
ному
улучшению
данных
параметров
.
АВТОМАТИЧЕСКИЕ
ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
В
настоящее
время
силовые
автоматические
выключатели
ком
-
пании
АББ
вышли
по
показателям
потерь
мощности
на
лидирующие
позиции
в
мире
.
В
среднем
потери
мощности
на
воздушных
выключателях
послед
-
ней
серии
Emax 2
снижены
на
20%
по
сравнению
с
предыдущими
се
-
риями
(
рис
. 6).
Стабильность
значения
переход
-
ного
сопротивления
главных
контак
-
тов
автоматических
выключателей
АББ
обеспечивается
применением
уникальных
материалов
и
эффек
-
Энергоэффективность
низковольтных сетей.
Способы снижения потерь
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
и
е
оборудование
(
Окончание
)
105
№
3 (24),
май
–
июнь
, 2014
105
Рис
. 8.
Типовая
схема
квартирного
щитка
Рис
. 9.
Выключатель
нагрузки
серии
ОТ
4000E03
Рис
. 10.
Серия
контакторов
AF
с
электронной
системой
управления
на
токи
от
9
до
2650
А
—
Корпус
щитка
—
Шина
нулевых
рабочих
проводников
—
Шина
нулевых
защитных
проводников
—
Выключатель
дифференциального
тока
—
Автоматические
выключатели
—
Счётчик
электроэнергии
—
Линии
групповых
цепей
L (
фазный
проводник
)
PE
~220 B
N
тивной
технологии
гашения
дуги
,
возникающей
при
их
размыкании
под
нагрузкой
(
рис
. 7).
На
рис
. 7
представлен
процесс
гашения
дуги
.
Отчётливо
видно
её
направление
и
состояние
контакт
-
ной
группы
в
этот
момент
.
Форма
контактной
группы
и
конструкция
камеры
дугогашения
позволяют
избежать
термического
воздействия
на
контактные
площад
-
ки
,
их
обгорания
и
образования
оксидных
плёнок
и
,
как
следствие
,
сохранить
значение
переходного
со
-
противления
в
заданных
пределах
на
весь
период
службы
аппарата
.
Наиболее
массовыми
ап
-
паратами
защиты
являются
модульные
автоматические
выключатели
.
Учитывая
,
что
они
уста
-
навливаются
в
каждом
групповом
щитке
и
щитке
освещения
здания
и
т
.
п
.
(
рис
. 8),
снижение
потерь
на
них
может
привести
к
значительному
экономическому
эффекту
.
На
по
-
следней
серии
модульных
автома
-
тических
выключателей
SH200,
выпускаемых
миллионами
штук
,
снижены
на
20%
потери
мощности
на
полюсе
по
сравнению
с
преды
-
дущей
серией
S230.
ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
НАГРУЗКИ
Серия
выключателей
-
разъеди
-
нителей
OT
на
номинальные
токи
от
16
до
4000
А
прекрасно
зарекомен
-
довала
себя
на
электротехническом
рынке
.
Аппараты
отличаются
надёж
-
ностью
,
компактными
размерами
и
высокими
техническими
характе
-
ристиками
.
Отличных
показателей
удалось
достигнуть
за
счёт
приме
-
нения
в
выключателях
нагрузки
ОТ
контактной
группы
изогнутой
фор
-
мы
,
многократного
разрыва
каждой
фазы
и
ножевых
контактов
(
рис
. 9).
Изменение
формы
контактов
позво
-
лило
использовать
взаимодействие
магнитных
полей
для
обеспечения
более
надёжного
соединения
.
Мно
-
гократный
разрыв
каждой
фазы
позволяет
значительно
увеличить
суммарную
величину
промежутка
и
обеспечивает
быстрое
и
надёжное
размыкание
в
компактном
корпу
-
се
.
Ножевые
контакты
не
позво
-
ляют
образовываться
нагару
,
что
увеличивает
срок
службы
аппара
-
та
и
уменьшает
нагрев
контактной
группы
.
Изменение
конструкции
главных
контактов
привело
к
значи
-
тельному
(
по
сравнению
с
преды
-
106
СЕТИ РОССИИ
Рис
. 11.
Зоны
пластической
деформации
Рис
. 12.
Контактное
пятно
разборного
электрического
контактного
соединения
Рис
. 13.
Пример
контактного
соединения
с
применением
тарельчатых
пружин
,
изготовленных
по
стандарту
DIN 6796
Плёнка
Перешеек
Плёнка
Площадки
контактирования
а
)
б
)
в
)
дущей
серией
OETL)
уменьшению
габаритно
-
установочных
размеров
(32%)
и
снижению
потерь
мощно
-
сти
выключателя
в
среднем
на
30%
в
диапазоне
номинальных
токов
от
200
до
3150
А
.
Это
также
позволило
расширить
линейку
существующих
выключателей
-
разъединителей
до
4000
А
,
реверсивных
аппаратов
до
3200
А
.
КОНТАКТОРЫ
Новое
поколение
контакторов
АББ
— AF
оснащено
электронной
электромагнитной
системой
,
дей
-
ствие
которой
основано
на
обра
-
ботке
микропроцессором
сигнала
управления
,
поступающего
на
аппа
-
рат
,
а
также
анализе
уровня
напря
-
жения
в
цепи
управления
(
рис
. 10).
Применение
данной
системы
по
-
зволило
обеспечить
гарантирован
-
ную
коммутацию
главных
контактов
аппарата
при
снижении
напряже
-
ния
на
катушке
управления
на
75%
от
номинального
значения
.
Кроме
того
,
электромагнитная
система
контакторов
AF
использует
энергию
постоянного
тока
.
Это
позволяет
в
среднем
на
80%
уменьшить
мощ
-
ность
потребления
электроэнергии
и
поддерживать
оптимальное
рас
-
пределение
электромагнитных
сил
в
магнитной
системе
.
В
контакторах
серии
AF
приме
-
нены
новые
материалы
контактных
площадок
как
неподвижных
,
так
и
подвижных
контактов
.
Такое
реше
-
ние
повышает
надёжность
изделия
,
уменьшает
тепловые
потери
на
10%
и
приводит
к
сокращению
нагрева
контактных
элементов
.
Инновации
выгодны
не
только
на
стадии
внедрения
,
но
и
в
пери
-
од
эксплуатации
.
Специалисты
ком
-
пании
АББ
посчитали
,
что
замена
контакторов
в
лифтовом
хозяйстве
Санкт
-
Петербурга
за
год
принесёт
экономию
в
8
млн
рублей
.
РАЗБОРНЫЕ
КОНТАКТНЫЕ
СОЕДИНЕНИЯ
Разборные
контактные
соедине
-
ния
(
РКС
)
являются
основой
любой
системы
приёма
и
распределения
электрической
энергии
.
От
качества
исполнения
и
технических
характе
-
ристик
этого
элемента
в
немалой
степени
зависят
потери
электриче
-
ской
энергии
и
безопасность
элек
-
троустановки
в
целом
.
Если
болтовое
соединение
участ
-
ка
шин
или
ответвления
от
сборных
шин
выполнено
недостаточно
хо
-
рошо
или
в
процессе
эксплуатации
ослабло
,
то
контакт
между
соеди
-
нёнными
шинами
ухудшается
,
т
.
е
.
переходное
сопротивление
контак
-
та
возрастает
.
Переходное
сопротивление
раз
-
борного
контактного
соединения
за
-
висит
только
от
силы
нажатия
в
точке
контакта
,
которая
создаётся
при
стя
-
гивании
контактных
поверхностей
.
Rk =
ε
/P
m
,
где
:
ε
—
коэффициент
,
зависящий
от
материала
и
сопротивления
поверх
-
ности
контакта
.
Для
соединения
медь
-
медь
он
равен
0,1/10³
Ом
•
кг
;
P —
давление
на
контактные
по
-
верхности
,
кг
/
см
²;
m —
коэффициент
,
зависящий
от
числа
точек
соприкосновения
и
типа
контактов
(
для
контакта
пло
-
скость
-
плоскость
— 1,0;
для
линей
-
ного
— 0,7;
для
точечного
— 0,5).
При
прохождении
тока
через
такое
соединение
мощность
,
теря
-
емая
на
сопротивлении
,
увеличива
-
ется
,
вследствие
чего
усиливается
нагрев
соединения
,
что
влечёт
за
собой
интенсивное
окисление
ме
-
талла
и
,
следовательно
,
ещё
боль
-
шее
увеличение
переходного
со
-
противления
.
Успешное
решение
вопросов
стабилизации
контактного
нажатия
в
разборном
контактном
соедине
-
нии
является
основой
для
снижения
потерь
мощности
на
этом
элементе
распределительной
сети
.
Рассмотрим
процесс
создания
электрического
контакта
при
соеди
-
нении
двух
медных
шин
(
рис
. 11).
Зона
надёжного
электрического
контакта
создаётся
в
местах
пласти
-
ческой
деформации
неровностей
поверхности
проводников
.
На
рис
. 12
представлено
реаль
-
ное
контактное
пятно
,
которое
об
-
107
№
3 (24),
май
–
июнь
, 2014
Рис
. 14.
Два
варианта
соединения
шин
:
а
—
переходное
сопротивление
2,1
мОм
;
б
—
переходное
сопротивление
1,1
мОм
Табл
. 3.
Примеры
соединения
шин
,
рекомендованные
инструкциями
РФ
Соединение
Ответвление
b>b
1
,
мм
d,
мм
15
20
25
30
40
50
6,6
9,0
11
11
14
18
60
80
100
120
11
14
18
18
Для
пакетов
шин
80
100
120
14
18
18
разовывается
при
стягивании
двух
медных
шин
с
помощью
болта
и
гайки
.
Светлая
зона
на
фотографии
—
это
зона
пластической
деформации
неровностей
на
поверхности
шины
(
контактное
пятно
электрического
контакта
).
В
эту
зону
при
сохране
-
нии
исходной
силы
сжатия
токопро
-
водящих
поверхностей
доступ
кис
-
лорода
ограничен
,
а
следовательно
,
не
происходит
образование
оксид
-
ной
плёнки
и
,
как
следствие
,
сни
-
жение
переходного
сопротивления
.
Поскольку
тепловой
режим
работы
шинной
системы
лежит
в
пределах
от
5
до
100
о
С
,
то
очевидно
,
что
со
-
хранение
этого
параметра
возмож
-
но
в
том
случае
,
если
применять
специальные
средства
.
Наиболее
эффективным
спосо
-
бом
решения
этой
задачи
является
применение
в
РКС
тарельчатых
пружин
[4].
На
рис
. 13
показана
технология
сборки
РКС
,
реализуемая
в
техни
-
ческих
решениях
компании
АББ
,
которая
базируется
на
примене
-
нии
тарельчатых
пружин
,
изготов
-
ленных
в
Германии
по
националь
-
ному
стандарту
DIN 6796.
Кроме
этого
все
элементы
,
входящие
в
конструкцию
РКС
,
а
именно
бол
-
ты
,
гайки
и
шайбы
,
имеют
классы
прочности
,
которые
обеспечивают
при
заданных
моментах
затяжки
сохранение
их
геометрических
размеров
на
весь
срок
службы
распределительного
устройства
.
В
совокупности
эти
меры
позволяют
стабилизировать
переходное
со
-
противление
РКС
и
не
допустить
увеличения
потерь
мощности
на
всём
сроке
службы
распредели
-
тельного
устройства
.
Существенное
влияние
на
ве
-
личину
переходного
сопротивления
РКС
также
оказывает
способ
со
-
единения
шин
.
В
настоящее
время
широко
применяются
соединения
с
полным
перекрытием
,
соизмери
-
мым
с
шириной
шины
.
При
данном
способе
соединения
для
обеспече
-
ния
надёжного
электрического
кон
-
такта
при
установленных
нормами
моментах
затяжки
болтов
требует
-
ся
фрезеровка
шины
(
табл
. 3).
На
практике
эта
операция
не
выполняется
,
что
приводит
к
повы
-
шению
значения
переходного
со
-
противления
,
поскольку
усилие
за
-
тяжки
тратится
не
на
деформацию
микронеровностей
контактной
по
-
верхности
и
создания
зон
контакта
,
а
на
компенсацию
линейных
неров
-
ностей
поверхности
.
В
результате
этого
при
двух
раз
-
ных
способах
соединения
шины
80
х
10
разница
переходного
сопро
-
тивления
может
составлять
несколь
-
ко
раз
(
рис
. 14 a,
б
).
Целесообразность
в
макси
-
мальном
увеличении
длины
на
-
хлёста
при
соединении
шин
между
собой
в
принципе
отсутствует
.
Многочисленные
практические
ис
-
следования
разборных
контактных
соединений
плоских
проводников
(
шин
)
между
собой
показали
сле
-
дующее
:
b/2
b/2
b
1
/2
b
1
/2
b
b
1
b
d
d
b
1
b
1
b
b
b/2
b/2
5max
5max
b/4
b/4
b
d
1,5 b
b/2
5max
b/4
b/4
b/4
b
d
b
1
/2
b
1
/4
b
1
/2
b
1
/4
b
b
1
d
108
СЕТИ РОССИИ
Рис
. 15.
Коэффициент
влияния
потока
в
зависимости
от
соотношения
размеров
соединения
шин
Эффект
пото
ка
L /t
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
L
•
сопротивление
участка
целой
шины
длиной
L
будет
всегда
меньше
переходного
сопротив
-
ления
участка
аналогичной
дли
-
ны
,
выполненного
наложением
двух
плоских
проводников
друг
на
друга
при
полном
электриче
-
ском
контакте
по
всей
площади
наложения
;
•
эта
разница
обусловлена
эффек
-
том
потока
в
месте
стыка
пло
-
ских
проводников
и
зависит
от
соотношения
длины
соединения
и
толщины
соединяемых
прово
-
дников
(
рис
. 15);
•
оптимальная
длина
участка
наложения
плоских
проводников
(
шин
)
составляет
5—7
величин
их
толщины
.
Результаты
данных
исследова
-
ний
давно
известны
и
широко
ис
-
пользуются
европейскими
произво
-
дителями
НКУ
.
Так
,
рекомендуемые
ими
размеры
наложения
шин
тол
-
щиной
5
мм
составляют
25
мм
,
шин
толщиной
10
мм
— 50
мм
.
В
нашей
нормативной
документации
длина
наложения
шин
связана
только
с
их
шириной
(
см
.
табл
. 3).
Учитывая
,
что
вопросы
энер
-
гоэффективности
с
каждым
годом
будут
становиться
всё
более
акту
-
альными
в
связи
с
сокращением
природных
ресурсов
,
уже
сейчас
следует
пересматривать
корректи
-
ровку
действующих
нормативов
в
области
разборных
электрических
контактных
соединений
и
вводить
в
действие
наиболее
перспективные
с
этой
точки
зрения
технические
ре
-
шения
.
ВЫБОР
ОПТИМАЛЬНЫХ
СЕЧЕНИЙ
ТОКОПРОВОДЯЩИХ
ШИН
РУНН
(
ГРЩ
)
Проблемы
,
связанные
с
ошибка
-
ми
в
выборе
сечений
,
обусловлены
тем
,
что
в
отечественной
норматив
-
ной
базе
отсутствуют
чёткие
указа
-
ния
по
этому
вопросу
.
Основным
документом
,
которым
пользуются
разработчики
,
являются
ПУЭ
.
В
них
содержатся
таблицы
с
данными
по
допустимым
длительным
токам
для
определённого
сортамента
шин
.
Также
следует
отметить
,
что
до
-
пустимые
длительные
токи
приведе
-
ны
в
таблицах
1.3.29 — 1.3.35
ПУЭ
для
неизолированных
проводов
и
окрашенных
шин
.
Эти
данные
в
ос
-
новном
были
предназначены
для
разработчиков
ОРУ
классов
напря
-
жения
35
кВ
и
выше
.
В
упомянутых
устройствах
все
шины
окрашивают
-
ся
для
маркировки
фаз
и
защиты
от
факторов
внешней
среды
.
Для
окра
-
шенных
шин
величины
допустимых
токов
на
15—20%
выше
,
чем
для
го
-
лых
.
Таким
образом
,
при
проектиро
-
вании
сетей
0,4
кВ
,
в
которых
могут
применяться
голые
шины
,
возника
-
ют
трудности
с
выбором
их
сечений
.
Также
при
изготовлении
закрытых
распределительных
устройств
0,4
кВ
используется
более
широкий
сорта
-
мент
медных
проводников
прямоу
-
гольного
сечения
,
данные
о
которых
в
ПУЭ
отсутствуют
.
Игнорирование
этих
деталей
,
а
также
выбор
шин
по
методу
анало
-
гии
,
исходя
из
равенства
площадей
поперечного
сечения
,
приводит
к
существенным
ошибкам
.
Эти
ошиб
-
ки
,
допущенные
на
этапе
выбора
сечений
шин
для
известных
значе
-
ний
рабочих
токов
,
приводят
в
ходе
эксплуатации
к
их
перегреву
.
Высо
-
кая
температура
указывает
на
вы
-
сокие
потери
энергии
.
При
равных
площадях
попереч
-
ного
сечения
одинарных
медных
шин
,
установленных
на
ребро
,
допу
-
стимый
длительный
ток
будет
иметь
большее
значение
для
той
шины
,
у
которой
больше
значение
коэффи
-
циента
формы
,
при
условии
сохра
-
нения
одинаковой
температуры
на
их
поверхностях
:
Кфлв
= S
эл
.
п
.
и
/ S
сеч
.
Для
проведения
анализа
и
опре
-
деления
числовых
соотношений
между
площадью
поперечного
се
-
чения
,
геометрическими
размера
-
ми
шины
и
допустимой
плотностью
тока
,
проходящего
по
ней
,
исполь
-
зуется
понятие
«
элементарная
по
-
верхность
излучения
S
эл
.
п
.
и
» .
Эта
величина
,
равная
произ
-
ведению
длины
периметра
шины
на
ширину
элементарного
участка
поверхности
излучения
,
равной
1
мм
,
позволяет
получить
безраз
-
мерный
коэффициент
Кфлв
,
изме
-
нение
которого
имеет
явную
связь
с
изменениями
величины
длитель
-
ного
тока
,
пропускаемого
одинар
-
ными
медными
шинами
.
Величина
приращения
коэф
-
фициента
формы
одинарных
шин
,
установленных
на
ребро
,
прямо
пропорциональна
величине
прира
-
щения
плотности
тока
в
них
.
С
увеличением
числа
полос
на
фазу
допускаемая
нагрузка
воз
-
растает
не
пропорционально
числу
полос
в
пакете
,
а
значительно
мень
-
ше
вследствие
худшего
охлажде
-
ния
шин
в
пакете
.
Кроме
того
,
при
переменном
токе
имеет
большее
значение
так
называемый
эффект
близости
.
Каждая
полоса
пакета
на
-
ходится
в
переменном
магнитном
поле
соседних
полос
,
вследствие
чего
повышается
её
активное
со
-
противление
,
а
следовательно
,
и
на
-
грев
при
одном
и
том
же
токе
.
При
числе
полос
в
пакете
больше
двух
эффект
близости
приводит
к
нерав
-
номерному
распределению
тока
в
полосах
пакета
—
в
средних
полосах
ток
будет
меньше
,
чем
в
крайних
.
Так
,
при
трёх
полосах
в
пакете
ток
в
крайних
полосах
будет
по
40%,
а
в
средней
полосе
— 20%
от
общего
тока
фазы
.
Поэтому
при
перемен
-
109
№
3 (24),
май
–
июнь
, 2014
ООО
«
АББ
»,
подразделение
«
Низковольтное
оборудование
»
117997,
Москва
,
ул
.
Обручева
,
д
. 30/1,
стр
. 2
Тел
.: +7 (495) 777 2220,
факс
: +7 (495) 777 2221
www.abb.ru/lowvoltage
Табл
. 4.
Рекомендации
АББ
по
выбору
сечений
шин
для
НКУ
типа
TriLine
ном
токе
рекомендуется
применять
не
более
трёх
полос
в
пакете
.
В
настоящее
время
большин
-
ство
производителей
РУНН
(
ГРЩ
)
используют
для
решения
этой
про
-
блемы
рекомендации
европейских
разработчиков
.
Так
,
в
каталогах
АББ
на
шкафы
для
НКУ
приведены
данные
по
выбору
сечений
шин
для
конкретных
значений
рабочих
то
-
ков
(
табл
. 4).
Эти
величины
выбирались
раз
-
работчиками
из
Германии
на
ос
-
новании
немецкого
стандарта
DIN
43 671 „Stromschienen aus Kupfer“
1975.
После
проведения
испытаний
готовых
изделий
в
независимой
лаборатории
IPH
в
Берлине
и
по
-
следующей
сертификации
данного
технического
решения
в
составе
НКУ
Triline-R
данные
значения
были
рекомендованы
российским
пар
-
тнёрам
АББ
.
Данная
норма
в
настоящее
вре
-
мя
наиболее
полно
как
отражает
со
-
ртамент
шин
,
так
и
учитывает
усло
-
вия
эксплуатации
и
конструктивного
расположения
.
А
также
приводит
данные
как
для
окрашенных
шин
,
так
и
для
голых
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведённый
краткий
анализ
путей
и
способов
повышения
энер
-
гоэффективности
распределитель
-
ных
сетей
низкого
напряжения
по
-
казал
,
что
для
достижения
целей
по
снижению
потерь
мощности
следует
использовать
современное
комму
-
Размеры
шин
,
мм
Номинальный
продолжительный
ток
,
А
Сечение
,
мм
2
Масса
,
кг
/
м
1
шина
2
шины
3
шины
20
х
5
320
500
690
99,1
0,882
30
х
5
440
672
896
149,0
1,330
30
х
10
630
1250
299,0
2,660
40
х
10
850
1500
399,0
3,550
50
х
10
1000
1700
499,0
4,440
60
х
10
1450
2000
599,0
5,330
80
х
10
1700
2400
799,0
7,110
100
х
10
2750
999,0
8,890
120
х
10
3500
160
х
10
4000
тационное
оборудование
с
высоки
-
ми
характеристиками
по
энергоэф
-
фективности
:
•
в
сетях
и
электроустановках
,
введённых
в
эксплуатацию
более
двадцати
лет
назад
,
сле
-
дует
предусмотреть
проведение
работ
по
замене
устаревшего
оборудование
на
современ
-
ное
;
•
при
проектировании
новых
объ
-
ектов
и
реконструкции
старых
целесообразно
активно
вне
-
дрять
передовые
технологии
и
системы
управления
производ
-
ством
и
потреблением
электро
-
энергии
;
•
назрела
реальная
необходи