Busleiers en verbindingsstukke in HV en EHV-installasies

Busbars en Konnektors in Binne- en Buite-installasies

Wat is 'n Elektriese Busbar?

'n Elektriese busbar word gedefinieer as 'n enkele geleier of 'n groep geleiers wat die doel dien om elektriese krag van komende voeders te versamel en dit aan vertrekvoeders te verdeel. In wese funksioneer dit as 'n belangrike kruispunt waar die strome van komende en vertrekvoeders saamkom, effektief elektriese krag by 'n enkele punt binne 'n elektriese stelsel aggregeer. Hierdie funksie maak busbars essensiële komponente vir die bevordering van die doeltreffende vloei en verdeeling van elektrisiteit in verskeie kragverwante opstelle.

Busbars vir Buite-installasies

In hoëspanning (HV), ekstra-hoëspanning (EHV) installasies, sowel as in buite-mediumspanning (MV) installasies, word blote busbars en konnektors algemeen gebruik. Die geleiers wat in hierdie situasies gebruik word, kan van twee hooftipes wees: buisleer of gestrangeerde drade.

Buisbusbars word tipies ondersteun deur kolomisolators, wat gewoonlik uit keramiek gemaak word. Hierdie isolators speel 'n lewensbelangrike rol in die handhawing van elektriese isolering tussen die busbars en die ondersteunende struktuur, wat verseker dat die elektriese stelsel veilig en regtig funksioneer. Aan die ander kant word gestrangeerde-draad busbars vasgestel deur middel van dood-einde klems, wat die drade stevig vasthou en enige beweging of losmaking verhoed wat die elektriese verbinding kan versteur.

Figuur 1 en 2 gee visuele voorbeelde wat die konsepte hierbo beskryf, en illustreer die tipiese uiterlike voorkoms en installasie van buitebusbars en hul geassosieerde komponente.

Busbars vir Skakelbord-installasies

Busbars wat in skakelbord-installasies gebruik word, word algemeen vervaardig uit koper, alumiinium, of alumiiniumlegieringe soos Al-Mg-Si (alumiinium-magnesiëm-silikon) legieringe. Hierdie materiaal word gekies vanweë hulle elektriese geleidbaarheid, meganiese eienskappe, en koste-effektiwiteit, wat hulle geskik maak vir die doeltreffende verdeeling van elektriese krag binne skakelbordstelsels.

Hoofkenmerke van Blote Busbars

• Fisiese Dimensies: Vir buisleer geleiers is die diameter 'n kritieke parameter, terwyl vir gestrangeerde-draad geleiers die doorsnedearea van primêre belang is. Hierdie dimensies beïnvloed direk die stroomdraagvermoë en elektriese weerstand van die busbar. 'n Groter diameter of doorsnee laat toe vir die oordrag van hoër strome met laer verliese.

• Meganiese Eienskappe: Blote busbars moet toereikende meganiese sterkte hê om verskeie kragte tydens bedryf te weerstaan. Kardinale meganiese parameters sluit inspanningssterkte (vermoë om uitrekking te weerstaan), samendruksterkte (weerstand teen inmepper), buigsterkte (vermoë om buigkragte te weerstaan), en knaksterkte (weerstand teen vervorming onder samentrekkingslaste). Daarbenewens is momente van weerstand en traagheid krities om te verstaan hoe die busbar op meganiese spannings sal reageer, wat verseker dat sy strukturele integriteit oor tyd behou bly.

• Gerateerde Stroom: Die gerateerde stroom van 'n busbar dui die maksimum kontinue stroom aan wat dit veilig kan dra sonder oormaatlike verhitting of afbraak van sy prestasie. Hierdie waarde word bepaal op grond van faktore soos materiaaleienskappe, doorsnedearea, en omgewingsbedryfsvoorwaardes. Die keuse van 'n busbar met 'n gepaste gerateerde stroom is noodsaaklik om oormatige verhitting en potensiële foute in die elektriese stelsel te voorkom.

Dit is belangrik om te noteer dat aangesien blote busbars nie geïsoleer is, die konsep van gerateerde spanning nie op dieselfde manier van toepassing is as vir geïsoleerde geleiers. Wanneer busbars aan toerustingterminals gekoppel word, moet spesialiseerde konnektors gebruik word. Hierdie konnektors, soos in Figuur 3 gedemonstreer, verseker 'n veilige, laer-weerstand elektriese verbinding, wat die betroubare oordrag van elektriese krag tussen die busbars en ander komponente van die skakelbordstelsel bevorder.

Busbar Verbinding en Geïsoleerde Busbar Sisteme

Busbar Verbinding

Wanneer dit kom by die maak van verbindinge tussen busbars, is die keuse van konnektors krities en hang af van die materiale van die busbars wat verbind word. Vir koper-na-koper verbindinge word bronskonnektors tipies gebruik. Hierdie konnektors bied uitsonderlike elektriese geleidbaarheid en meganiese sterkte, wat 'n betroubare verbinding verseker. Vir alumiinium-na-alumiinium verbindinge is alumiiniumlegieringkonnektors die ideale keuse. Hulle is spesifiek ontwerp om die eienskappe van alumiinium busbars te pas, wat 'n veilige en stabiele verbinding verskaf terwyl die risiko van roestvorming geminimeer word.

In die geval van koper-na-alumiinium verbindinge, is bi-metaalkonnektors noodsaaklik. Die gebruik van hierdie konnektors is nodig om roestvorming te voorkom wat kan plaasvind as gevolg van die elektroliet-effek wanneer twee verskillende metaal in die teenwoordigheid van 'n elektroliet (soos vochtigheid in die lug) in kontak kom. Die elektrolietreaksie tussen koper en alumiinium kan lei tot die degradasie van die verbinding oor tyd, wat potensiële elektriese foute kan veroorsaak. Bi-metaalkonnektors is ingenieursmatig ontwerp om hierdie probleem te verminder, wat 'n langlewende en betroubare verbinding tussen koper en alumiinium busbars verseker.

Geïsoleerde Busbars & Trunking Sisteme

In binne-mediumspanning (MV) en laespanning (LV) installasies, waar hoë strome betrokke is en ruimte 'n premium is, word geïsoleerde busbars en trunking sisteme dikwels gebruik. In hierdie opstelle word busbars in metalen omhulsels ingesluit, wat 'n dubbele doel dien van meganiese beskerming en elektriese isolering. Die omhulsels beskerm die busbars teen fisiese skade, soos ongelukkige botsings of kontak met vreemde voorwerpe, en verhoed ook elektriese skokke deur die lewendige geleiders van die omringende omgewing te isoleer.

Hierdie omhulsels het egter 'n nadeel. Die teenwoordigheid van die omhulsels verlaag die warmte-afgifte van die busbars. Dit beperk die vloei van koel lug rondom die busbars en vermindert die stralingsverliese, wat belangrik is vir die afvoer van die warmte wat tydens stroomvloei gegenereer word. As gevolg hiervan is die stroomratings van busbars binne omhulsels dikwels beduidend laer in vergelyking met busbars wat blootgestel is aan vrye lug.

Om hierdie probleem aan te spreek en die vermindering in stroomdraagvermoë te minimeer, kan ventilasie-omhulsels gebruik word. Hierdie omhulsels is ontwerp met openinge of ventilasieroete wat beter lugvloei moontlik maak, wat meer doeltreffende warmte-afgifte bevorder. Dit help om hoër stroomratings te handhaaf terwyl dit steeds die nodige meganiese beskerming en isolering verskaf.

Figuur 4 gee 'n illustratiewe voorbeeld van 'n ingeslote busbar, wat die tipiese struktuur en voorkoms van so 'n stelsel wys en hoe die omhulsels met die busbars geïntegreer word om aan die vereistes van binne-geboude elektriese installasies te voldoen.

Geïsoleerde Busbars en Trunking Sisteme

Geïsoleerde Busbars

Geïsoleerde busbars word tipies vervaardig uit platte balks van koper of alumiinium. Die aantal balks per fase kan wissel, afhangende van die grootte van die stroom wat hulle moet dra. In hierdie opstelling is elke individuele fase of pool ingesluit in 'n apart afgelugde sheath. Die eindes van hierdie sheath word deur 'n balk verbonden wat gerateer is vir volle kortsluitstroom.

Die primêre funksie van die sheath is om die voorkoming van inter-fase kortsluitstrome te voorkom. Daarbenewens bied dit 'n belangrike voordeel wat betrekking het op magneetiese velde. Wanneer stroom deur die geleiers vloei, genereer dit sterke magneetiese velde. Echter, 'n gelyk en teenoorgestelde stroom word in die omhulsels of sheath geïnduseer, wat hierdie magneetiese velde byna volledig kanselleer. Hierdie kansellering van magneetiese velde help om elektromagnetiese interferensie te verminder en die potensiaal vir ongewensde effekte op naastliggende elektriese en elektroniese toerusting te minimeer.

Gewoonlik gebruikte isolateermateriaal vir geïsoleerde busbars sluit lug en swawelheksafluoridaat (SF6) in. Lug is 'n gereedskynlik beskikbare en koste-effektiewe opsie, terwyl SF6 suiperiore isolateer eienskappe bied, wat dit geskik maak vir toepassings waar hoër vlakke van isolering en elektriese prestasie benodig word.

Trunking Sisteme

In laespanning (LV) installasies is 'n koste-effektiewe benadering tot kragverdeling, sowel as die voorsiening van krag aan meerdere toerustingstukke en die fasilitering van verbindinge tussen skakelborde of tussen 'n skakelbord en 'n transformator, die gebruik van 'n trunking stelsel. Soos in Figuur 5 geïllustreer, bied trunking sisteme 'n gestruktureerde en doeltreffende manier om elektriese geleiders te roeteer, hulle te beskerm teen fisiese skade en die installasie en instandhouding van elektriese stelsels te vereenvoudig.

Trunking Sisteme: Kenmerke en Voordelige

'n Trunking stelsel bestaan uit vooraf samegestelde platte balk geleiders (insluitend fase- en neutrale geleiders) ingesluit binne 'n enkele metalen omhulsel. Hierdie ontwerp bied 'n gestroomlineerde en georganiseerde benadering tot elektriese kragverdeling.

In voeder trunking sisteme word krag-afname van die busbar trunking deur middel van tap-off eenhede bereik. Hierdie eenhede word by spesifieke, voorafgedefinieerde posisies langs die busbar trunking aangesluit. Hulle maak die veilige en beheerde afname van krag van die stelsel moontlik, tipies via gepaste beskermtoestelle soos skakelaars of veile. Hierdie opstelling verseker dat elektriese krag presies aan verskeie belastings soos vereis kan verdeel word.

Trunking sisteme bied verskeie beduidende voordelige bo tradisionele kabel-gestuurde sisteme:

• Koste-effektiwiteit en Gemak van Installasie: Trunking sisteme is goedkoper om te implementeer en eenvoudiger om te installeer, veral wanneer dit kom by hoë-stroom toepassings. In sulke scenario's vereis die bereiking van die nodige stroomratings met enkelkern kabels dikwels die gebruik van meerdere kabels om spanningsval- en spanningsdipspesifikasies te voldoen. Dit verhoog nie net die kompleksiteit en koste van kabelinstallasie nie, maar verhoog ook die risiko van oormatige verhitting tussen kabels, wat potensiële kortsluitings kan veroorsaak. Inteendeel, trunking sisteme bied 'n meer doeltreffende en betroubare oplossing vir hoë-stroom kragverdeling.

• Meganiese Sterkheid en Installasie Effektiwiteit: Hulle toon superieure meganiese sterkheid oor lange afstande met minimale behoefte aan bevestigings. Hierdie kenmerk verlaag aansienlik die installasiety, aangesien minder ondersteunings en fasteners benodig word in vergelyking met kabelloops. Die robuustheid van trunking sisteme verseker ook groter duurzaamheid en betroubaarheid tydens bedryf.

• Ruimtebesparend en Vereenvoudigde Ontwerp: Trunking sisteme elimineer die behoefte aan meerdere kabelloops saam met hul geassosieerde ondersteunende metalwerk, wat die algehele elektriese infrastruktuur vereenvoudig. Hierdie vermindering in kompleksiteit spaar nie net ruimte nie, maar maak die stelsel ook makliker om te bestuur en te instandhou.

• Vermindering in Termineringvereistes: Hulle vereis minder termineringruimte binne skakelborde. Dit is 'n kritieke voordeel, veral in skakelbordontwerpe waar ruimte 'n premium is, wat meer kompak en doeltreffende elektriese paneelopstelle moontlik maak.

• Uitsluiting van Kabelverbinders: Aangesien trunking sisteme vooraf samegestel is en geen ter plaatse kabelspleting vereis nie, word die behoefte aan gespecialiseerde kabelverbinders uitsluit. Dit verlaag nie net arbeidskoste nie, maar verminder ook die potensiaal vir foute geassosieer met kabelverbinding, wat die algehele gehalte en betroubaarheid van die elektriese installasie verhoog.

• Flexibiliteit in Kragverdeling: Meerdere tap-off uitsette bied flexibiliteit om aanpassings te maak aan kragvereistes na die initiële installasie, onderhewig aan die rating van die busbar trunking. Hierdie kenmerk maak dit maklik om die elektriese stelsel te herkonfigureer om nuwe belastings of veranderinge in belastingsbehoeftes te akkommodeer, wat trunking sisteme hoog aanpasbaar maak aan evoluerende elektriese behoeftes.

• Gemak van Herposisie en Uitbreiding: Herposisie van verdeleruitsette is 'n eenvoudige proses met trunking sisteme. Bovendien kan die stelsel maklik uitgebrei word as die elektriese vereistes van 'n faalitasie groei, wat 'n skaalbare oplossing vir kragverdeling bied.

• Estetiese Aantreklikheid: In gebiede waar die elektriese stelsel sigbaar is, bied trunking sisteme 'n esteties aangename voorkoms in vergelyking met bundels kabels. Hul gladde en uniforme ontwerp kan die visuele aantreklikheid van 'n gebou se binnekant verhoog, wat dit 'n voorkeurkeuse maak in kommersiële en openbare ruimtes.

• Herbruikbaarheid: Busbar trunking sisteme kan ontmantel en hergebruik word in ander areas, wat 'n koste-effektiewe oplossing bied vir faalitasies wat renoveer of uitbrei. Hierdie herbruikbaarheid faktor verlaag nie net afval nie, maar bied ook beduidende besparings in terme van materiaal- en installasiekoste.

• Verbeterde Brandbestendigheid: Hulle bied beter weerstand teen die verspreiding van brand in vergelyking met tradisionele kabelstelsels. Die metalen omhulsels van die trunking help om brand te beperk en te verhoed dat dit deur die elektriese stelsel versprei, wat bydra tot verbeterde brandsikte in geboue.