Расчёт сечения шины в щите
Расчёт сечения медной или алюминиевой шины в распределительном щите по длительному току нагрузки и току короткого замыкания. Учитывает способ прокладки, окружающую температуру, динамическую стойкость к токам КЗ. Определяет размер шины (40×4, 50×5, 80×8 мм и т.п.).
Сборные шины — ключевой элемент распределительного щита, соединяющий ввод с отходящими линиями. Правильный выбор сечения шины обеспечивает надёжную работу щита при номинальных токах и его стойкость к ударным токам короткого замыкания. Для шин применяются медные или алюминиевые прямоугольные профили стандартных размеров: 25×3, 30×4, 40×4, 40×5, 50×5, 60×6, 80×8, 100×10 мм.
Расчёт ведётся в два этапа. По длительно допустимому току шина выбирается из таблиц ПУЭ: медная 40×4 мм — 625 А, 50×5 мм — 860 А, 60×6 мм — 1125 А, 80×8 мм — 1690 А (одна фаза при горизонтальной прокладке плашмя, +25°C). Для алюминиевых шин токи меньше примерно в 1,3 раза. При вертикальной прокладке или на ребро допустимый ток корректируется коэффициентом 0,9–1,1. По термической стойкости к КЗ шина проверяется по условию S ≥ Iкз × √tприв / C, где S — сечение в мм², Iкз — ток короткого замыкания в кА, tприв — приведённое время отключения в секундах (обычно 0,1–0,2 с), C — коэффициент материала (170 для меди, 90 для алюминия).
Пример для вводного щита с номинальным током 400 А и током КЗ 15 кА. По длительно допустимому току: с запасом 20% требуется шина на 480 А — подходит медная 40×4 мм (625 А). Проверка на термическую стойкость при tприв=0,15 с: S ≥ 15000 × √0,15 / 170 = 15000 × 0,387 / 170 = 34 мм². Фактическое сечение 40×4=160 мм² — многократный запас, шина проходит. Проверка динамической стойкости: при расстоянии между опорами 500 мм и ударном токе 32 кА допустимо, если выбран изолятор ИО-10 с механической стойкостью 7–10 кН. Принимаем шину медную 40×4 мм, окрашенную по фазам (жёлтый L1, зелёный L2, красный L3), на изоляторах ИО-10, расстояние между опорами 400 мм.
При проектировании сборной шины важно учесть климатическое исполнение щита и температуру внутри него — при +40°C токи снижаются на 10%, при +50°C — на 20%. Для щитов, устанавливаемых в котельных и производственных помещениях с высокими температурами, следует увеличивать сечение или организовывать вентиляцию щита (фильтры-вентиляторы Pfannenberg, Rittal).
Нормативная база
- ПУЭ, глава 1.3 — выбор проводников по нагреву и экономической плотности тока
- ГОСТ Р 51321.1 — устройства комплектные низковольтные
- ГОСТ 24753 — изоляторы опорные для НКУ
Частые вопросы
Можно ли применять алюминиевую шину вместо медной?
Да, при соответствующем увеличении сечения примерно в 1,3 раза по проводимости. Алюминий дешевле меди в 3–4 раза, что при больших токах даёт экономию. Но у алюминия есть минусы: ползучесть материала (требует периодической подтяжки болтовых соединений раз в год), окисление поверхности (требует биметаллических переходников при соединении с медью), меньшая механическая прочность. Для щитов с токами выше 1000 А алюминиевые шины применяются чаще меди.Нужна ли изоляция сборных шин?
В НКУ стандартного исполнения — не обязательна, достаточно воздушных промежутков и опорных изоляторов. В НКУ повышенной надёжности (IP54 с внутренним разделением на отсеки по форме 3b, 4a, 4b) шины покрываются термоусадочной изоляцией или устанавливаются в изолирующие кассеты. Это защищает от случайного прикосновения и попадания посторонних предметов, повышает категорию поведения при внутренней дуге.
Источники
- ПУЭ 7-е издание, глава 1.3 — Минэнерго РФ
- ГОСТ Р 51321.1 — Устройства комплектные низковольтные — Росстандарт