Чтобы не допустить возгорания или повреждения электрической сети при возникновении аварии, очень часто применяются различные технические средства защиты. Популярным примером такого средства является медная шина заземления. Но куда она монтируется и устанавливается? Какие государственные требования ГОСТ регулируют это оборудование? Какие существуют основные разновидности медных шин? Ниже мы узнаем ответы на все эти вопросы.
Зачем нужна
Медная шина заземления — это проводник, который обладает низким сопротивлением. Эта деталь очень часто крепится на корпус электрического щитка, который производит распределение электроэнергии по какому-либо объекту. При возникновении аварийной ситуации (короткое замыкание, повреждение проводки и другие) может выдерживать избыточный нагрев и электрический ток в течение длительного времени, поэтому эту деталь очень часто используют в качестве основного или вспомогательного элемента заземления проводки.
В техническом смысле шина заземления представляет собой плоскую гладкую пластину, которая обладает однородной структурой и гладкой поверхностью. Для удобства хранения и/или транспортировки пластины могут выпускаться в виде круговых бухт. Эта деталь способна выдерживать охлаждение до температуры -50 градусов и нагрев до +270 градусов по Цельсию.
При возникновении нештатной ситуации она может выдерживать напряжение до 1 тысячи вольт. Такие уникальные протекторные свойства объясняются физическими свойствами меди, у которой теплопроводность составляет более 400 ватт/(м X К). При нормальных условиях медная шина не растрескивается, не плавится и не ржавеет (обратите внимание, что антикоррозийные свойства сохраняются при работе не только в сухих, но и в водных условиях). Для производства медных шин обычно используется технология горячего прессования с последующей холодной прокаткой.
Медная шина электротехническая
Медная шина электротехническая представляет собой металлопрокатное изделие, обладающее отличной проводимостью и хорошими параметрами по эксплуатации.
По своему строению медная шина электротехническая — это полоса, изготовленная из меди высокой чистоты, либо произведенная из переплетенных проводников, имеющих круглое сечение. Две эти формы наиболее популярны.
Медные шины являются заготовками для изготовления всевозможных вспомогательных и крепежных деталей, которые используются в системах энергосбережения. При этом они также применяются во многих отраслях промышленности, радиотехнике и бытовом строительстве.
Такой металл, как медь, обладает отличной теплопроводностью и электропроводностью. При этом он имеет высокую коррозийную стойкость и привлекает многих своими технологическими качествами. Прокат из меди, включая медную полосу и ленту, характеризуется отличной пластичностью, податлив к любым видам сварки. Данный материал после утилизации можно использовать повторно.
Прекрасная пластичность, высокий температурный уровень плавления и приемлемый показатель удельного электрического сопротивления дают возможность производить отдельный вид цветного металлопроката – медную шину электротехническую. Именно она часто используется при изготовлении современных элементов для электрооборудования и многих электротехнических деталей.
Типы
Рассмотрим ключевые виды и их отличия.
Пластичность (мягкие и твердые)
На пластины-шины обязательно наносится специальная маркировка в зависимости от типа: мягкая шина — ШММ, твердая — ШМТ.
ШММ является более эластичной, поэтому на практике она используется во многих сферах промышленности — машиностроение, сфера добычи полезных ископаемых, космическая промышленность и так далее.
ШМТ является более прочной, но менее эластичной, поэтому ее часто используют для бытовых нужд (для защиты проводки в домах, на складах, в мелких производственных цеха и так далее).
Обратите внимание, что помимо ШМТ существуют также сверхпрочные твердые шины ШМТВ, главным отличием которых является полное отсутствие кислорода в сплаве.
Форма материала (полосы-пластины и круговые бухты)
В большинстве случаев медные шины делают в виде отдельных пластин в виде полос, длина которых составляет 3-6 метров. Такие пластины легко упаковывать и транспортировать, что обеспечивает их высокую популярность. Также их могут выпускаться в виде круговых бухт, длина которых может составлять 20-50 метров. Бухты обычно выпускаются для нужд тяжелой промышленности, а также для транспортировки на большие расстояния.
Жесткость (гибкая и жесткая)
Жесткие пластины-шины обладают твердой формой, а работать с ними сложно, поэтому они обычно используются в качестве замены основного кабеля проводки. Гибкая шина является более простым в использовании материалом, поэтому гибкие пластины можно использовать для монтажа распределительных сетей и силовых установок.
Наличие изоляции
Для нормальных условий можно покупать обычные шины-пластины без изоляции — ничего страшного не произойдет. Если существует риск попадания жидкости на подстанцию с электрическим щитком (простой пример — подстанция находится рядом с морем или рекой), то в таком случае рекомендуется использовать пластины с дополнительной защитной изоляцией.
При наличии агрессивных условий внешней среды (Крайний Север, территории с повышенной влажностью и так далее) следует подумать над выбором детали очень серьезно; отличный вариант в данном случае — ШМТ с многослойной изоляцией, которая будет надежно защищать электроснабжение.
Тип сечения (прямоугольное или круглое)
На практике чаще всего используются шины с прямоугольным сечением. Если же нужна дополнительная прочность, то предпочтительнее круглое сечение. Шины с круглым сечением в 2-3 раза дороже прямоугольных.
Технические характеристики и требования ГОСТ
В России медные шины должны производиться с учетом множества технических требований ГОСТ. Основные нормативные документы — ГОСТ 859-2014, ГОСТ 18690-2012, ТУ 48-0814-105-2000 и некоторые другие. Требования ГОСТ распространяются на множество параметров — тип исходного сырья, механические свойства, наличие дефектов, маркировка, хранение и так далее. Ниже мы кратко рассмотрим каждый параметр по отдельности.
Рекомендуемое сырье
Для производства годятся не все медные сплавы, а только такие, которые содержат минимальное количество примесей (не более 1%). Особенно критично в этом плане содержание кислорода, поскольку этот элемент негативно влияет на прочность и антикоррозийные свойства, поэтому концентрация кислорода в сплаве должна быть минимальной (не более 0,01%).
Оптимальная марка для производства защитных пластин-шин — М1, М2 и другие. В качестве сырья могут использоваться медь, прошедшая различную первичную обработку — прокат, катанка, литье слитками, прессование и так далее.
Наличие дефектов
Медные пластины не должны иметь дефектов и различных повреждений (трещины, коррозийные участки, отверстия и так далее). Одновременно с этим допускается наличие смазки и локального окисления, которое образовалось по естественным причинам.
Также налагается ряд серьезных ограничений на прямолинейность медных шин. Минимальная серповидность — не более 1,75 миллиметров на 1 метр длины изделия. Также обратите внимание, что ГОСТ допускает более высокую серповидность (до 4 миллиметров на 1 метр длины) — но только в случае наличия предварительной договоренности между заказчиком и исполнителем (то есть не допускается самовольное превышение норм без согласования с заказчиком).
Механические свойства
Шина медная должна удовлетворять некоторым требованиям, которые касаются относительного удлинения.
- При толщине пластины от 2,5 до 8 миллиметров шина медная ГОСТ должна иметь относительное удивление не более 37%.
- При толщине пластины более 8 миллиметров по ГОСТ должна иметь относительное удлинение не более 40%.
Этот параметр является очень важным с точки зрения безопасности функционирования медной шины. Почему? Дело все в том, что при возникновении короткого замыкания медная пластина будет насыщаться избыточными электронами, что может привести к растрескиванию пластины. Чем меньше будет показатель относительного удлинения, тем дольше пластина сможет успешно «держать» электрический ток. Особенно это критично при работе с током большой силы или напряжения.
Перевозка и хранение
Перечислим основные государственные требования:
- На каждую упаковку должен быть нанесен ярлык, на котором должно быть указана вся техническая информация. Она позволяет однозначно идентифицировать не только изделие, но и его производителя. Основные сведения — название завода-производителя, его знак, тип (ШМТ, ШМТВ, ШММ), толщина и ширина пластины, номер партии, дата изготовления и другие.
- Пластины разрешается упаковывать в однородные пачки. Вес одного блока пластин должен составлять не более 200 кг. Обратите внимание, что в каждую упаковку допускается класть изделия одной марки. Нельзя класть в одну упаковку M1 и M2. Для упаковки рекомендуется использовать обычную упаковочную бумагу, а также проволочную обмотку для скрепления. По предварительному согласованию с заказчиком допускается перевозить медные шины без упаковки при контейнерном способе доставки.
- По закону производитель должен предоставить гарантию. Срок действия гарантии зависит от типа изделия. В случае ШМТ и ШМТВ — не менее 6 месяцев, ШММ — не менее 1 года. Обратите внимание, что на гарантию распространяются те же правила, что и на обычные товары.
Основные марки меди для изготовления
Для производства используются чистые сплавы на основе меди. Согласно ГОСТ содержание сторонних элементов должно составлять менее 1%. Почему такие строгие требования? Дело все в том, что сторонние элементы (даже в небольших количествах) значительно ухудшают электрические свойства меди. Снижают электропроводность, заметно повышают сопротивление электрического тока (что приводит к ненужному и даже опасному нагреву материала), увеличивают вероятность физического растрескивания и так далее.
Чаще всего в состав медного проводника входят различные металлические примеси — железо, серебро, олово, цинк и другие.
Марки меди
- М0б. Эта марка представляет собой медь, которая очищена высокоточным методом рафинирования. Общая концентрация меди в сплаве составляет 99,96-99,98%. Содержит минимальное количество кислорода (в среднем 0,005%, но не более 0,01%). В небольших количествах сплав может содержать железо, фосфор, мышьяк, сурьму, цинк и другие элементы.
- М1. Эта медь представляет собой результат переплавки катодов в условиях доступа обычного атмосферного воздуха. Общая концентрация меди в сплаве составляет 99,9%. Содержание кислорода составляет 0,005-0,01%. В очень небольших количествах может содержать цинк, серу, свинец, никель, олово, сурьму, железо. Обратите внимание, что помимо сорта М1 существует также сорт М1Е. По химическому составу и физическим свойствам эти марки идентичны. Единственная разница — перед использованием необходимо проверить медь на электрическую проводимость.
- М2. Эту медь получают путем расплавки лома (различные прутья, фрагменты листов, микросхемы, провода и так далее). Общая концентрация меди в сплаве составляет 99,7%. Марка может содержать кислород в концентрации 0,007-0,008%. Помимо кислорода сплав может содержать некоторые другие элементы — сурьма, свинец, сера, мышьяк, серебро, цинк.
Преимущества электротехнических медных шин
В основном шины, кабеля и провода производятся из таких металлов, как медь либо алюминий. Но квалифицированные электрики отдают предпочтение исключительно медным проводникам, поскольку они, в сравнении с алюминиевыми шинами, имеют более высокий уровень механической прочности, обладают хорошей гибкостью, за счет чего облегчается работа по монтажу проводников из меди. При этом, они легко состыковываются с иными проводниками (из меди) и не подвержены окислению.
Хотя алюминиевый сплав по своим характеристикам примерно схож с медным, на воздухе он подвержен окислению, за счет чего ухудшается проводимость изделий. Также, если производить соединение проводников из алюминия с проводниками из меди либо других материалов, образуется гальваническая пара. Она ускоряет процесс развития коррозии, что приводит к разрушению проводника. Это и является главной причиной того, почему в работах следует использовать изделия из меди, а не из более дешевого алюминиевого сплава, особенно, в контакте с медным проводником.
