Сварка при производстве электромонтажных работ

Конструкции сварных узлов токопроводов и ошиновок

В настоящее время в большинстве обычных электро­технических установок сильного тока применяются токопроводящие шины из алюминия. Медные шины устанавли­ваются главным образом в тех местах, где возможна коррозия алюминия, а также в движущихся установках, на механизмах, подвергающихся вибрациям, в электропечных и аккумуляторных установках и в других специальных случаях.

Применяются также шины из алюминиевого сплава АД31Т1 имеющего большую механическую прочность, чем алюминий. Это важно в связи с возрастающими мощностями энергосистем и быстро растущими в связи с этим токами коротких замыканий в электро­сетях.

Шины из сплава АД31Т1 выпускаются в термоупрочненном состоянии (закалка и искусственное старение), чем обеспечивается предел прочности при растяжении 200 МПа (20 кгс/мм2) при пре­деле прочности алюминиевых шин 100—120 МПа (10—12 кгс/мм2). Термоупрочненные шины обозначаются индексом Т1, добавляемым к марке сплава АД31.

Преимуществом шин из сплава АД31Т1 является также то, что они, имея большую твердость, чем алюминий, допускают непо­средственное присоединение к медным выводам электрооборудо­вания без специальных средств стабилизации давления, обеспе­чивая при этом надежный и устойчивый контакт.

Однако сплав АД31Т1 обладает большим электрическим со­противлением, чем алюминий, что обусловливает необходимость из условий равной электропроводности применять шины большего сечения, чем алюминиевые.

Получили распространение шины прямоугольного сечения, а также коробчатые профили, профили «двойное Т» и «труба круг­лая» (рис. 2-3).

Шины коробчатого профиля обычно изготовляются сваркой из двух корытных профилей.

В ряде случаев прямоугольные шины собираются в пакеты по две или несколько штук для получения необходимого сечения.

Контактные соединения шин являются наиболее ответственными узлами ошиновок и шинопроводов. Они должны отвечать по ГОСТ 17441—72 следующим основным требованиям: электрическое сопротивление контактного соединения не должно превышать сопротивления участка целой шины такой же длины, как и контакт-

1 Состав; магний 0,4—0,9%, кремний 0,3—0,7%, остальное — алюминий.

31

ное соединение, и не должно заметно меняться о течением времени; контактные соединения должны быть устойчивы против динами­ческих и термических действий токов короткого замыкания.

От качества контактных соединений зависят надежность элек­троустановок и их экономичность. Особенно это относится к уста­новкам с большим числом контактов при больших токах, проте­кающих по шинам.

Болтовые и сжимные соединения о монтажной точки зрения и в отношении качества контактов имеют ряд недостатков:

1) значительная трудоемкость выполнения соединений;

2) необходимость расходования большого числа болтов или сжимных плит;

3) потери электроэнергии в контактах;

4) старение контактов (возрастание со временем переходного электрического сопротивления, приводящее к увеличению потерь электроэнергии), что вызывает необходимость периодической ре­визии соединений, подтяжки болтов, а часто переборки и чистки их;

5) перерасход металла за счет участков шин, приходящихея на контактные соединения, выполняемые внахлестку;

6) необходимость применения при соединении алюминиевых шин средств стабилизации давления (шайбы увеличенных размеров под болты и специальные тарельчатые пружинные шайбы или болты из сплава, имеющего линейное тепловое расширение, одинаковое g алюминием).

Болтовые или сжимные соединения алюминиевых и, в особен­ности, алюминиевых с медными шин повышают свое переходное сопротивление с течением времени. Причинами этого являются ползучесть алюминия вследствие низкого предела текучести и наличие на поверхности металла неэлектропроводящей пленки окиси. Под действием длительных сжимающих нагрузок алюминий медленно и непрерывно деформируется, что приводит к ослабле­нию контакта и к окислению его контактирующих-поверхностей.

Сопротивление контактов может увеличиваться и вследствие кор­розии, особенно заметной при соединении шин из разнородных металлоз.

Рост сопротивления болтовых контактных соединений алюми­ниевых и алюминиевых с медными шин при длительной (850 су­ток) нагрузке их током иллюстрируется кривыми рис. 2-4, полу­ченными на основании исследований ЛенПЭО ВНИИПЭМ при от­носительной влажности среды 70—90%.

500 600 700 сутки

Рис. 2-4, Изменение электрического сопротивления контактных соеди­нений шин сечением 60X6 мм при долговременных испытаниях ПОД нагрузкой током

1 г - болтовые соединения алюминиевых шин с алюминиевыми; 2 « болтовые соединения алюминиевых шин с медными; 3 — сварные соединения алюминие­вых шин с алюминиевыми; 4 —. болтовые соединения медных шин о медными

ческое сопротивление сварных соединений устойчиво во времени, так как при сварке исчезают соединения и участки шин со сваркой представляют собой сплошную цельнометаллическую цепь (см. кривые на рис. 2-4). Сварные соединения не требуют контроля за нагреванием в эксплуатации, периодической подтяжки болтов,

переборки и чистки, обычных для разъемных контактов, что также является преимуществом, особенно в установках с большим числом контактов.

Рассмотрим конструкции сварных контактных соединений, характерных для таких распространенных в электромонтажной практике случаев, как высоковольтные распределительные устрой­ства и шинопроводы. Эти соединения в большинстве случаев можно рассматривать как типовые и для других электроустановок сильного тока. Кроме того, познакомимся со сварными узлами тяжелых ошиновок в установках электролиза алюминия, где технико-экономический эффект от применения сварки особенно

велик как при выполнении электромонтажных работ, так и при эксплуатации.