Подключение выводов силовых масляных трансформаторов ТМГ, сухих трансформаторов ТСЗ, генераторных установок и вводных автоматических выключателей в главных распределительных щитах (ГРЩ) сопряжено с постоянными вибрационными и термическими нагрузками. Если соединить вибрирующий вывод трансформатора с жесткой ошиновкой прямой монолитной шиной, через несколько месяцев работы механические колебания ослабят болтовые зажимы и приведут к растрескиванию фарфоровых проходных изоляторов.

В условиях сейсмической активности Алматы и предгорных районов Алматинской области (расчетная сейсмичность 9–10 баллов по шкале MSK-64) жесткие шинные мосты подвергаются дополнительным динамическим смещениям. Оптимальным инженерным решением для виброразвязки и компактного монтажа в распределительных шкафах выступает шина медная гибкая изолированная (ШМГИ).

Конструкция и преимущества наборных изолированных шин ШМГИ

В отличие от цельной твердой шины, гибкая изолированная шина представляет собой пакет из множества тонких медных пластин (фольги) толщиной от 0,2 до 1,0 мм из электротехнической меди марки М1 (содержание меди Cu ≥ 99,9%). Пакет помещен в прочную экструдированную изоляцию из самозатухающего пластиката или термостойкого силикона.

Пластины внутри защитной оболочки свободно скользят относительно друг друга при изгибе. Это позволяет легко формовать шину руками или простейшим ручным инструментом по сложным пространственным траекториям без применения дорогостоящих гидравлических шиногибов.

  • Высокая гибкость: минимальный радиус изгиба равен тройной толщине шины, что в 4–5 раз меньше по сравнению с твердыми шинами ШМТ;
  • Скин-эффект и теплоотдача: многослойная структура из тонких полос обеспечивает равномерное распределение плотности переменного тока по сечению;
  • Надежная диэлектрическая изоляция: изоляционный слой толщиной 1,5–2,0 мм выдерживает испытательное напряжение до 20 кВ и рабочее напряжение до 1000 В переменного тока;
  • Экономия объема шкафа: изолированные шины можно прокладывать вплотную друг к другу и к металлическим перегородкам шкафа с минимальными воздушными зазорами.

Сравнение ШМГИ, монолитной шины ШМТ и плетеных компенсаторов ШМГП

Для правильного проектирования электрощитового оборудования и узлов подключения трансформаторов важно понимать эксплуатационные различия между основными видами медного проводникового проката.

Параметр / ХарактеристикаШина гибкая изолированная (ШМГИ)Шина твердая монолитная (ШМТ)Шина плетеная неизолированная (ШМГП)
Конструктивная основаПакет медных лент (0,2–1,0 мм) в ПВХ-оболочкеСплошной монолитный брусок меди М1ТПлетеный рукав из тонких медных проволок d=0,15–0,25 мм
Допустимый рабочий ток (типовой ряд)160 – 2500 А250 – 6300 А100 – 1600 А
Минимальный радиус изгиба3 × толщину пакета (гибка руками)1–2 × ширину шины (гидравлический шиногиб)Свободный пространственный изгиб
Потребность во внешних изоляторахМинимальная (шина имеет изоляцию)Обязательна установка опорных изоляторовОбязательна (голый проводник)
Компенсация вибраций и сейсмикиОтличная (поглощает колебания оборудования)Низкая (передает вибрации на изоляторы)Превосходная (максимальная подвижность)
Удобство монтажа в тесных шкафах ВРУМаксимальное (легко огибает препятствия)Требует точной пространственной подгонкиВысокое, но требует наконечников на концах

Для капитальной магистральной ошиновки большой протяженности по-прежнему выбирают классическую медную шину ШМТ для главных заземляющих шин и магистралей. Однако на участках подключения выкатных автоматических выключателей, генераторов и трансформаторов применение ШМГИ сокращает время сборки шкафа в 2,5–3 раза.

Расчет сечения и допустимых токовых нагрузок ШМГИ

Подбор типоразмера гибкой изолированной шины ведется по номинальному току вводного аппарата с учетом допустимой температуры нагрева проводника (+85...+105 °C) и температуры воздуха внутри шкафа. В закрытых щитах ВРУ без принудительной вентиляции температура летом в климатических условиях Алматы может достигать +45...+50 °C.

При проектировании учитывают поправочный коэффициент снижения токовой нагрузки при параллельной прокладке нескольких шин на одну фазу:

  • Одна шина на фазу: коэффициент K = 1,0;
  • Две шины параллельно в пакете: коэффициент K = 1,72–1,80 (из-за ухудшения условий охлаждения внутренних плоскостей);
  • Три шины параллельно: коэффициент K = 2,25–2,40.

Перед формированием заявки снабженцам полезно свериться с материалом о правилах закупки медной шины и входного контроля сертификатов, чтобы исключить занижение толщины медных пластин в пакете.

Технология разделки, пробивки отверстий и монтажа ШМГИ

Несмотря на кажущуюся простоту работы с гибким проводником, нарушение технологии снятия изоляции или пробивки контактных площадок приводит к перегреву узла сопряжения.

При монтаже гибких наборных шин соблюдают обязательные правила:

  1. Снятие изоляции: изоляционный слой надрезается специальным кабельным ножом без повреждения внешних медных полос на глубину, равную длине контактной площадки зажима или наконечника.
  2. Формирование отверстий под болты: сверление пакета спиральным сверлом категорически не рекомендуется. Вращающееся сверло задирает тонкие пластины фольги, образуя глубокие заусенцы и распушая пакет. Отверстия выполняют гидравлическим прессом-перфоратором (штампом) со стандартными пуансонами и матрицами диаметром 8.5, 10.5, 12.5 или 14.5 мм.
  3. Сжатие контактной площадки: перед затяжкой пластины на зачищенном конце плотно сжимаются струбциной. Это предотвращает попадание воздуха и пыли между слоями меди.
  4. Антикоррозионная защита и контакт: медные контактные плоскости зачищаются от оксидной пленки, обезжириваются и покрываются тонким слоем электропроводящей контактной пасты (ЭПС). При подключении к алюминиевым выводам аппаратов применяют медно-алюминиевые переходные пластины или лужение контактных зон.
  5. Контроль момента затяжки: болтовые соединения затягиваются динамометрическим ключом с обязательной установкой усиленных увеличенных шайб или тарельчатых шайб DIN 6796 для компенсации термических расширений.

Дополнительные инженерные рекомендации по расчету ошиновки силовых агрегатов подробно рассмотрены в статье про монтаж и расчет медной шины для трансформаторов и щитов ВРУ.

Частые ошибки при работе с гибкой ошиновкой

  • Использование спиральных сверл: приводит к задирам слоев и неровному прилеганию контактной площадки, что вызывает локальный нагрев до красна при токах свыше 630 А;
  • Превышение предельного радиуса скручивания: скручивание шины винтом («пропеллером») на угол более 45° на коротком участке приводит к разрыву изоляционной оболочки;
  • Отсутствие тарельчатых пружинных шайб: при циклических нагревах и остываниях медный пакет испытывает пластическую осадку, болтовой зажим ослабевает, вызывая искрение;
  • Зачистка абразивным кругом болгарки: абразивные зерна внедряются в мягкую медь М1, многократно увеличивая переходное электрическое сопротивление контакта.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Можно ли использовать ШМГИ на открытом воздухе без дополнительного шкафа?

Стандартная ПВХ-изоляция шин ШМГИ рассчитана на эксплуатацию внутри помещений или в закрытых шкафах со степенью защиты не ниже IP54. При наружной установке под прямыми солнечными лучами ультрафиолет вызывает ускоренное старение ПВХ-пластиката. Для уличных распределительных устройств требуется применение специальных шин с УФ-стабилизированной оболочкой или укладка в герметичные короба.

Нужно ли пропаивать или сваривать концы пакета ШМГИ после снятия изоляции?

В большинстве случаев монолитная сварка концов не требуется. Достаточно качественной пробивки отверстия на гидравлическом пуансоне и сжатия пакета штатным болтовым зажимом через широкую шайбу с моментом затяжки по ГОСТ. Однако для агрессивных химических сред концы шин лудят методом горячего оловянирования или сваривают диффузионной сваркой.

Как определить, сколько шин ШМГИ можно уложить параллельно на один полюс?

Технически допускается параллельная установка до трех-четырех шин на фазу. При этом между шинами рекомендуется выдерживать зазор, равный толщине шины (с помощью медных дистанционных прокладок на контактных выводах), для обеспечения естественной конвекции и отвода тепла.

Чем ШМГИ отличается от обычного гибкого кабеля большого сечения (типа КГ или ПВ-3)?

ШМГИ обладает значительно меньшими габаритами в месте подключения, монтируется напрямую на плоские клеммы выключателей без дорогостоящих кабельных наконечников крупного сечения, не требует обжимного гидравлического инструмента и обеспечивает большую площадь теплоотдачи при одинаковом эквивалентном сечении меди.

Вывод

Шина медная гибкая изолированная (ШМГИ) — незаменимый материал для профессиональной сборки современных низковольтных комплектных устройств (НКУ), главных щитов и виброустойчивой обвязки силовых трансформаторов. Она обеспечивает высокую надежность электроснабжения в сейсмических условиях Казахстана, сокращает трудозатраты монтажников и экономит полезное пространство электрощитовых помещений.

Компания АТЛАНТ Snab City поставляет качественный медный металлопрокат, монолитные и гибкие медные шины со склада в Алматы с доставкой по всем регионам Казахстана. Наши специалисты помогут точно рассчитать сечение токоведущих жил, подобрать сопутствующий крепеж и быстро укомплектовать заказ под проектные требования вашего объекта.