О целесообразности внедрения шинопроводных систем. Экономическое обоснование
Рост электрических мощностей — одна из главных проблем проектировщиков и энергетиков не только промышленных предприятий, но и объектов гражданского строительства: административных и жилищных комплексов зданий, объединенных единой стилобатной частью, высотных зданий, торгово-развлекательных центров (ТРЦ) и спортивных дворцов. Например, ТРЦ “Европейский” в Москве снабжают электроэнергией 13 двухтрансформаторных подстанций мощностью 2 х 1600 кВА каждая. Особенно сложно осуществлять сопряжение силовых трансформаторов встроенных подстанций с распределительными шкафами типа ГРЩ, а также с единичными потребителями большой мощности (например, с чилерами, холодильными машинами, установками кондиционирования и насосными системами). Большие номинальные токи, токи КЗ, ограниченные пространственные зоны для прокладки коммуникаций обусловливают специфические требования к выбору системы транспорта электроэнергии. Традиционные кабельные соединения делают этот вид передачи весьма сложным вследствие значительных габаритов передающих систем и повышенных потерь электроэнергии, а необходимость проведения мероприятий по обеспечению пожарной безопасности таких систем увеличивает стоимость их использования.
Современная мировая тенденция канализации электроэнергии во вновь строящихся и реконструируемых сооружениях промышленного и общественного назначения — применение шинопроводных систем, повышенный интерес к которым обусловлен рядом факторов. В первую очередь это рост строительства многоэтажных и многофункциональных зданий, где требуется большая мобильность распределения энергии между этажами и на этажах, а также возросшие требования к безопасности строительства и эксплуатации зданий. Большое значение имеет и внедрение индустриальных методов монтажа, намного ускоряющих темпы строительства.
Шинопровод оптимальный вариант для создания магистралей электроснабжения и сетей распределения электроэнергии практически на любом объекте) легко и быстро монтируется из готовых заводских модулей монтажником, прошедшим минимальный инструктаж. Он представляет собой самонесущую конструкцию, на которую устанавливается необходимая электроарматура, например, ответвительные устройства с аппаратурой защиты или без нее. При создании сети освещения шинопроводы не только обеспечивают питание светильников любого вида, но и играют роль несущих конструкций. Длительность установки шинопровода со светильниками в несколько раз меньше, чем продолжительность установки светильников со стандартной кабельной разводкой, монтажом ответвительных коробок и разделкой в них проводников.
По классу защищенности (IP55, IP65, IP68 по ГОСТ 14254—96) шинопроводы системы относятся к абсолютно безопасным устройствам: все токоведущие части изолированы и защищены не только от прямого контакта, но и от пыли и водяных струй. Шинопроводы не горючи (их внешние оболочки и корпус выполнены из стали), поэтому в пожарном отношении безопаснее кабелей. В магистральных шинопроводах современного типа воздух внутри корпусов практически вытеснен плотно сжатыми в пакет изолированными шинами. В распределительных шинопроводах, где проводники расположены на расстоянии друг от друга, установлены противопожарные перегородки. При возникновении пожара в зоне расположения шинопровода он до определенного времени остается работоспособным. Изоляционные материалы имеют повышенную (по отношению к кабелям) термостойкость, в их составе нет галогенов и хлорсодержащих веществ. При пожаре эти материалы не выделяют токсичных газов или дыма, поэтому именно шинопроводы целесообразно использовать в аэропортах, на вокзалах, в больницах, крупных спортивных сооружениях, театрах, цирках, школах, супермаркетах, торговых центрах, отелях.
Благодаря своей компактности шинопровод занимает мало места при различных схемах компоновки сетей (магистральных, распределительных и освещения). Его собирают из стандартных элементов заводского производства, которые позволяют проектировщикам и строителям при токе, например, 2500 А обеспечить минимальный радиус изгиба и поворот трассы на 90 град. в двух плоскостях. Для кабельной системы в таком случае потребуется значительно больше места.
Еще одним важным свойством шинопровода является возможность многократного использования, что крайне актуально для многофункциональных, торговых и выставочных центров, где часто меняются оборудование и арендаторы. В случае необходимости перемещения розеток, изменения схем освещения или расширения торговых площадей шинопроводы в отличие от кабелей можно легко разобрать, перенести туда, где они требуются, вновь собрать и подключить. Их применение актуально также для временно строящихся зданий с последующим переносом в другое место, как это выполнялось на олимпийских объектах в Сочи.
При вертикальном расположении шинопроводов с целью подачи и распределения электроэнергии по этажам в высотных зданиях они крепятся на опорные балки или перекрытия и не требуют специальных каналов, благодаря чему значительно экономится пространство. У шинопроводов нет такого эффекта, как “отекание” изоляции со временем, поэтому их можно монтировать в любом положении.
Шинопроводы не подвержены коррозии, поскольку корпуса выполняются из оцинкованной либо окрашенной стали или из алюминия. К их достоинствам по сравнению с кабелями можно отнести простоту проектирования, а также гибкость при создании будущих модификаций и возможном росте нагрузок.
Очевидны также эстетические и эргономические преимущества шинопроводов — их цветовая гамма и компактность играют решающую роль при распределении электроэнергии в крупных магазинах и развлекательных центрах. Немаловажно и то, что в течение всего срока службы шинопроводов (более 25 лет) не требуется их специальное обслуживание. К сожалению, все эти преимущества раньше нивелировались большей инвестиционной стоимостью, чем кабельных линий. Хотя нужно иметь в виду, что для последних дополнительно необходимы: лотки, элементы крепления лотков и кабелей на них, соединители, наконечники, ответвители или силовые кабельные муфты. Относительная стоимость этих элементов невысока, но времен- нь1 е затраты на их подготовку и монтаж приводят к значительному удорожанию кабельных систем. Кроме того, кабельные системы нуждаются в постоянном обслуживании и контроле состояния контактных соединений.
К достоинствам шинопроводных систем следует отнести то, что за счет перехода от радиальных схем к магистральным значительно снижается число автоматических выключателей и, как следствие, сокращается количество панелей в ГРЩ или ВРУ. Снижение активных и индуктивных сопротивлений при переходе с круглого сечения кабеля на плоские шины и минимальные расстояния между шинами значительно уменьшают скин-эффект и эффект близости. Поэтому потери активной энергии в шинопроводных системах значительно ниже, чем в кабельных, у которых годовые эксплуатационные затраты на один объект могут быть выше на несколько миллионов рублей. Значения реактивной энергии в шинопроводах также меньше, значит, качество передаваемой энергии выше, поскольку меньше значение потерь напряжения. В связи с указанным рядом с шинопроводами можно прокладывать кабели информационных систем. Известно, что металлические предметы отталкиваются от кабельного пучка под воздействием его сильного электромагнитного поля, но притягиваются к намагничиваемому каркасу ГРЩ. В конструкциях современных шинопроводов такого явления не наблюдается, поскольку электромагнитное поле скомпенсировано внутри шинопровода.
К сожалению, многие организации продолжают предусматривать в проектных решениях кабельные присоединения на участке трансформатор — ГРЩ в встроенных и пристроенных ТП из-за повышенной инвестиционной стоимости шинопроводов. Однако следует учесть, что при высокой разнице в стоимости потерь электроэнергии некоторое удорожание окупится в течение первых 4 — 5 лет их эксплуатации.
Необходимо отметить, что сегодня инвесторы, осуществляющие строительство особо важных объектов и сооружений, стараются применять новейшие технологии и в инженерном обеспечении строек, например, продукцию НТЦ Энерго-Ресурс шинопроводы типа «сендвич», отвечающие самым высоким требованиям.
Экономичеcкое обоснование применения шинопровода заключается не в сравнении шинопровода с кабелем «лоб в лоб». Потому, что в прямом сравнении 1м шинопровода явно проигрывает в цене 1м кабеля. Но такое сравнение не отражает действительных затрат при инсталляции кабелем или шинопроводом. Необходимо сравнивать полную смету трудозатрат и материалов для подключения.
Энергораспределение кабелем, затраты:
кабель;
лотки;
расходные материалы -муфты, наконечники, инструмент для обжима (высокая квалификация и ответственность), приспособления для протяжки и т.д.;
работа по монтажу (человеко/часы);
цена ГРЩ;
есть вероятность вандализма или хищения кабеля.
Следует учесть что все расходные материалы поставляются на объект с запасом, что также увеличивает затраты.
Энергораспределение шинопроводом:
Секции шинопровода и крепежные элемены поставляются на обект комплектно с подробными инструкциями по сборке. Работы по монтажу шинопровода стоят значительно дешевле за счет меньшего числа занятых и отсутствия подготовительных операций. НТЦ ЭНЕРГО-РЕСУРС прислылает на объект специалистов для замеров трассы до производства и поставки шинопровода и для проведения шеф-монтажа после поставки шинопровода на объект. Для безошибочной сборки шинопровода не требуются монтажники высокой квалификации, процедура сборки занимает минимальное время.
Низкие значения сопротивлений в шинных системах способствуют снижению потерь активной энергии и ограничивают рост реактивной энергии в эксплуатации, по сравнению с кабельными системами.
Что касается стоимости ГРЩ и это очень существенно, цена ГРЩ ниже за счет децентрализации (возможно вообще отказаться от ГРЩ, только вводные автоматы для защиты) — уменьшается количество устанавливаемых в ГРЩ автоматов и это приводит к уменьшению размеров и стоимости ГРЩ. Автоматические выключатели выносятся из распределительного щита и устанавливаются в блоках отбора мощности шинопровода, ближе к конечным потребителям.
Пример электрораспределения на этаже:
Объективно, при малом количестве потребителей и на токи до 1000 А кабельная инсталляция будет более выигрышной по цене в сравнении с шинопроводом. Но на токи более 1000А и с большим количеством потребителей шинопровод будет по цене более выгоден, причем с увеличением величины тока разница по цене будет увеличиваться.
Только составив две сметы по всем вышеперечисленным параметрам, можно получить объективную экономическую оценку целесообразности применения шинопроводов или кабеля в конкретном проекте.
