بارهاي اصلی و کنکتورها در نصب های فشار قوی و خیلی قوی
داخلي و بیرونی نصب‌ها می‌توانند از راه‌های مختلف برای استفاده از باربرها و کنکتورها استفاده کنند
باربر الکتریکی چیست؟
باربر الکتریکی به عنوان یک هادی تک یا گروهی تعریف می‌شود که هدف آن جمع‌آوری انرژی الکتریکی از فیدرهای ورودی و توزیع آن به فیدرهای خروجی است. در واقع، باربر به عنوان یک نقطه مهم عمل می‌کند که در آن جریان‌های ورودی و خروجی به هم می‌پیوندند و به طور موثر انرژی الکتریکی را در یک نقطه داخل سیستم الکتریکی جمع‌آوری می‌کنند. این عملکرد باعث می‌شود باربرها اجزای ضروری برای تسهیل جریان و توزیع موثر برق در تنوعی از سیستم‌های مرتبط با برق باشند.
باربرها برای نصب‌های بیرونی
در نصب‌های ولتاژ بالا (HV)، ولتاژ فوق العاده بالا (EHV) و همچنین در نصب‌های ولتاژ متوسط (MV) بیرونی، باربرها و کنکتورهای عریان معمولاً استفاده می‌شوند. هادی‌های استفاده شده در این موارد می‌توانند دو نوع اصلی داشته باشند: لوله‌ای یا سیم‌های پیچ‌دار.
باربرهای لوله‌ای معمولاً توسط دستگاه‌های عایق ستونی که معمولاً از سرامیک ساخته شده‌اند، پشتیبانی می‌شوند. این عایق‌ها نقش حیاتی در حفظ عایق برقی بین باربرها و ساختار پشتیبانی، و اطمینان از عملکرد ایمن و صحیح سیستم الکتریکی دارند. از طرف دیگر، باربرهای سیم‌های پیچ‌دار با استفاده از کمربند‌های پایانی محکم شده‌اند که به طور محکم سیم‌ها را نگه می‌دارند و جلوگیری از هرگونه حرکت یا آزاد شدن که می‌تواند اتصال برقی را مختل کند.
شکل‌های 1 و 2 نمونه‌های تصویری از مفاهیم توضیح داده شده را ارائه می‌دهند و ظاهر معمولی و نصب باربرهای بیرونی و اجزای مرتبط با آن‌ها را نشان می‌دهند.
باربرها برای نصب‌های کلیدکننده
باربرهای استفاده شده در نصب‌های کلیدکننده معمولاً از مس، آلومینیوم یا آلیاژهای آلومینیوم مانند آلیاژهای آلومینیوم-ماگنزیم-سیلیکون (Al-Mg-Si) ساخته می‌شوند. این مواد به دلیل رسانایی الکتریکی، خصوصیات مکانیکی و کارایی هزینه‌ای انتخاب می‌شوند که آن‌ها را برای توزیع موثر انرژی الکتریکی در سیستم‌های کلیدکننده مناسب می‌کند.
ویژگی‌های اصلی باربرهای عریان
ابعاد فیزیکی: برای هادی‌های لوله‌ای، قطر یک پارامتر مهم است، در حالی که برای هادی‌های سیم‌های پیچ‌دار، مساحت مقطعی اهمیت اساسی دارد. این ابعاد به طور مستقیم تأثیرگذار بر ظرفیت حمل جریان و مقاومت الکتریکی باربر است. قطر یا مقطع بزرگتر اجازه می‌دهد تا جریان‌های بزرگتر با تلفات کمتر منتقل شوند.
خصوصیات مکانیکی: باربرهای عریان باید دارای قدرت مکانیکی کافی برای تحمل نیروهای مختلفی که در طول عملیات مواجه می‌شوند باشند. پارامترهای مکانیکی کلیدی شامل قدرت کششی (توانایی مقاومت در برابر کشیدگی)، قدرت فشاری (مقاومت در برابر فشار)، قدرت خمشی (توانایی تحمل نیروهای خمشی) و قدرت کمانش (مقاومت در برابر تغییر شکل تحت بارهای فشاری) هستند. علاوه بر این، گشتاورهای مقاومت و لختی برای درک نحوه واکنش باربر به تنش‌های مکانیکی حیاتی هستند و اطمینان از تمامیت سازنده آن در طول زمان را می‌دهند.
جریان اسمی: جریان اسمی یک باربر نشان‌دهنده جریان پیوسته ماکسیممی است که می‌تواند به طور ایمن حمل شود بدون گرم شدن بیش از حد یا تضعیف عملکرد آن. این مقدار بر اساس عواملی مانند خصوصیات مواد، مساحت مقطعی و شرایط عملیاتی محیط تعیین می‌شود. انتخاب یک باربر با جریان اسمی مناسب برای جلوگیری از گرم شدن و شکست‌های بالقوه در سیستم الکتریکی ضروری است.
مهم است که توجه داشته باشید که چون باربرهای عریان عایق‌بندی نشده‌اند، مفهوم ولتاژ اسمی به همان شکلی که برای هادی‌های عایق‌بندی شده صدق می‌کند، در اینجا صدق نمی‌کند. وقتی باربرها به ترمینال‌های تجهیزات متصل می‌شوند، باید از کنکتورهای تخصصی استفاده شود. این کنکتورها، مانند آنچه در شکل 3 نشان داده شده است، اتصال برقی محکم و با مقاومت کم را تضمین می‌کنند و انتقال قابل اعتماد انرژی الکتریکی بین باربرها و سایر اجزای سیستم کلیدکننده را تسهیل می‌کنند.
اتصال باربر و سیستم‌های باربر عایق‌بندی شده
اتصال باربر
وقتی به اتصال بین باربرها می‌پردازیم، انتخاب کنکتورهای مناسب حیاتی است و به مواد باربرهایی که به هم متصل می‌شوند بستگی دارد. برای اتصالات مس به مس، معمولاً از کنکتورهای برنز استفاده می‌شود. این کنکتورها رسانایی الکتریکی و قدرت مکانیکی عالی دارند و اتصال قابل اعتمادی را تضمین می‌کنند. برای اتصالات آلومینیوم به آلومینیوم، کنکتورهای آلیاژ آلومینیوم انتخاب ایده‌آل هستند. این کنکتورها به طور خاص طراحی شده‌اند تا خصوصیات باربرهای آلومینیوم را منطبق کنند و اتصال محکم و پایداری را فراهم کنند و در عین حال خطر فرسودگی را کاهش دهند.
در مورد اتصالات مس به آلومینیوم، کنکتورهای دو فلزی ضروری هستند. استفاده از این کنکتورها برای جلوگیری از فرسودگی که می‌تواند به دلیل اثر الکترولیتی که زمانی که دو فلز مختلف در حضور یک الکترولیت (مانند رطوبت هوا) با یکدیگر تماس می‌یابند، اتفاق بیفتد، ضروری است. واکنش الکترولیتی بین مس و آلومینیوم می‌تواند باعث تخریب اتصال در طول زمان شود و موجب خرابی‌های الکتریکی شود. کنکتورهای دو فلزی طراحی شده‌اند تا این مشکل را کاهش دهند و اتصال بلندمدت و قابل اعتمادی بین باربرهای مس و آلومینیوم فراهم کنند.
باربرهای عایق‌بندی شده و سیستم‌های ترانک
در نصب‌های ولتاژ متوسط (MV) و ولتاژ پایین (LV) داخلی، جایی که جریان‌های بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند و فضا محدود است، معمولاً از باربرهای عایق‌بندی شده و سیستم‌های ترانک استفاده می‌شود. در این سیستم‌ها، باربرها در داخل پوشش‌های فلزی قرار می‌گیرند که دو هدف را دنبال می‌کنند: ارائه محافظت مکانیکی و عایق برقی. این پوشش‌ها باربرها را از آسیب‌های فیزیکی مانند تصادفات تصادفی یا تماس با اشیاء خارجی محافظت می‌کنند و همچنین با عایق برقی کردن هادی‌های زنده از محیط اطراف جلوگیری از شوک‌های الکتریکی می‌کنند.
با این حال، این پوشش با یک تفاوت همراه است. وجود این پوشش موجب کاهش تشعشع گرما از باربرها می‌شود. این پوشش جریان هوا را حول باربرها محدود می‌کند و تلفات تشعشعی را کاهش می‌دهد که برای تشعشع گرما تولید شده در جریان جریان مهم هستند. به عنوان نتیجه، نرخ جریان باربرها در داخل پوشش‌ها معمولاً به طور قابل توجهی کمتر از باربرهایی است که به هوای آزاد معرض هستند.
برای حل این مشکل و کاهش کمتری در ظرفیت حمل جریان، می‌توان از پوشش‌های تهویه شده استفاده کرد. این پوشش‌ها با داشتن بازشوی‌ها یا دریچه‌ها طراحی شده‌اند که اجازه می‌دهند هوا به طور موثرتری جریان یابد و گرما را به طور موثرتری تشعشع دهد. این کمک می‌کند تا نرخ جریان بالاتری حفظ شود در حالی که همچنان محافظت مکانیکی و عایق برقی لازم را فراهم می‌کند.
شکل 4 یک مثال تصویری از یک باربر پوشیده را ارائه می‌دهد که ظاهر معمولی و ساختار چنین سیستمی را نشان می‌دهد و نحوه یکپارچه سازی پوشش با باربرها برای رفع نیازهای نصب‌های الکتریکی داخلی را برجسته می‌کند.
باربرهای جدا شده و سیستم‌های ترانک
باربرهای جدا شده
باربرهای جدا شده معمولاً با استفاده از نوارهای مسطح مس یا آلومینیوم ساخته می‌شوند. تعداد نوارها برای هر فاز می‌تواند متفاوت باشد، بسته به میزان جریانی که باید حمل کنند. در این سیستم، هر فاز یا قطب جداگانه در یک پوشش جداگانه به زمین رسیده قرار می‌گیرد. انتهای این پوشش‌ها با یک نوار با ظرفیت کامل جریان کوتاه‌مداری متصل می‌شوند.
وظیفه اصلی پوشش جلوگیری از رخ دادن جریان‌های کوتاه‌مداری بین فاز است. علاوه بر این، مزیت مهمی در مورد میدان‌های مغناطیسی دارد. هنگامی که جریان از هادی‌ها می‌گذرد، میدان‌های مغناطیسی قوی ایجاد می‌کند. با این حال، جریان برابر و مخالف در پوشش یا پوشش القای می‌شود که تقریباً تمامی این میدان‌های مغناطیسی را خنثی می‌کند. این خنثی کردن میدان‌های مغناطیسی کمک می‌کند تا تداخل الکترومغناطیسی را کاهش دهد و احتمال ایجاد اثرات ناخواسته روی تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی نزدیک را کاهش دهد.
مواد عایق‌بندی معمولی برای باربرهای جدا شده شامل هوا و سولفور هگزافلورید (SF6) هستند. هوا یک گزینه در دسترس و ارزان قیمت است، در حالی که SF6 خصوصیات عایق‌بندی عالی دارد و برای کاربردهایی که نیاز به عایق‌بندی و عملکرد الکتریکی بالاتر است مناسب است.
سیستم‌های ترانک
در نصب‌های ولتاژ پایین (LV)، یک روش اقتصادی برای توزیع برق و تأمین برق به چندین تجهیز و تسهیل اتصالات بین کلیدکننده‌ها یا بین یک کلیدکننده و یک ترانسفورماتور استفاده از یک سیستم ترانک است. همان‌طور که در شکل 5 نشان داده شده است، سیستم‌های ترانک روش ساختاریافته و موثری برای مسیریابی هادی‌های الکتریکی فراهم می‌کنند، آن‌ها را از آسیب‌های فیزیکی محافظت می‌کنند و نصب و نگهداری سیستم‌های الکتریکی را ساده می‌کنند.
سیستم‌های ترانک: ویژگی‌ها و مزایا
یک سیستم ترانک شامل هادی‌های نوار مسطح پیش‌ساخته (شامل هادی‌های فاز و خنثی) در داخل یک پوشش فلزی واحد است. این طراحی روشی ساده و منظم برای توزیع برق الکتریکی فراهم می‌کند.
در سیستم‌های ترانک تغذیه، تأمین برق از باربر ترانک از طریق استفاده از واحدهای تخلیه در نقاط مشخص و پیش‌تعیین شده در طول باربر ترانک انجام می‌شود. این واحدها امکان تخلیه ایمن و کنترل‌شده برق از سیستم را فراهم می‌کنند، معمولاً از طریق دستگاه‌های محافظ مناسب مانند برش‌کن‌ها یا فیوزها. این سیستم اطمینان می‌دهد که برق الکتریکی به طور دقیق به بارهای مختلف توزیع شود.
سیستم‌های ترانک مزایای قابل توجهی نسبت به سیستم‌های مبتنی بر کابل دارند:
اقتصادی بودن و آسانی نصب: سیستم‌های ترانک اقتصادی‌تر هستند و ساده‌تر نصب می‌شوند، به خصوص در کاربردهای با جریان بالا. در چنین سناریوها، دستیابی به نرخ‌های جریان لازم با استفاده از کابل‌های یک‌هسته اغلب نیاز به استفاده از چندین کابل برای رعایت مشخصات سقوط ولتاژ و غرق ولتاژ دارد. این کار نه تنها پیچیدگی و هزینه نصب کابل‌ها را افزایش می‌دهد، بلکه خطر گرم شدن بین کابل‌ها را نیز افزایش می‌دهد که می‌تواند به طور بالقوه منجر به کوتاه‌مداری شود. در مقابل، سیستم‌های ترانک راه‌حلی موثر و قابل اعتماد برای توزیع برق با جریان بالا فراهم می‌کنند.
قوی بودن مکانیکی و کارایی نصب: آن‌ها قدرت مکانیکی عالی در فواصل طولانی با نیاز کمتر به نصب دارند. این ویژگی به طور قابل توجهی زمان نصب را کاهش می‌دهد، زیرا نیاز به تعداد کمتری پشتیبانی و گیره‌ها نسبت به خطوط کابلی است. قدرت و مقاومت سیستم‌های ترانک نیز اطمینان بیشتری در طول عملیات می‌دهد.
صرفه‌جویی در فضا و ساده‌سازی طراحی: سیستم‌های ترانک نیاز به چندین خط کابلی و فلزکاری پشتیبانی آن‌ها را حذف می‌کنند و بنابراین زیرساخت الکتریکی را ساده می‌کنند. این کاهش پیچیدگی نه تنها فضا را صرفه‌جویی می‌کند، بلکه سیستم را ساده‌تر برای مدیریت و نگهداری می‌کند.
کاهش نیاز به فضای پایانی: آن‌ها نیاز کمتری به فضای پایانی در کلیدکننده‌ها دارند. این مزیت بسیار مهم است، به خصوص در طراحی کلیدکننده‌ها که فضا محدود است، که امکان طرح‌بندی کامپکتر و کارآمدتر پنل‌های الکتریکی را می‌دهد.
حذف نیاز به کابل‌پیوندکننده‌ها: چون سیستم‌های ترانک پیش‌ساخته هستند و نیازی به پیوند کابل‌ها در محل ندارند، نیاز به کابل‌پیوندکننده‌های تخصصی حذف می‌شود. این کار نه تنها هزینه‌های کار را کاهش می‌دهد، بلکه خطرات مرتبط با پیوند کابل‌ها را نیز کاهش می‌دهد و کیفیت و قابلیت اطمینان نصب الکتریکی را افزایش می‌دهد.
انعطاف‌پذیری در توزیع برق: داشتن چندین دهانه تخلیه امکان انعطاف‌پذیری برای تطبیق با تغییرات در نیازهای برق پس از نصب اولیه را فراهم می‌کند، بسته به رتبه باربر ترانک. این ویژگی امکان تغییر ساده سیستم الکتریکی برای تأمین بارهای جدید یا تغییرات در نیازهای بار را می‌دهد و سیستم‌های ترانک را برای توزیع برق با نیازهای تکامل یافته بسیار انعطاف‌پذیر می‌کند.
آسانی در جابجایی و گسترش: جابجایی دهانه‌های توزیع در سیستم‌های ترانک یک فرآیند ساده است. علاوه بر این، سیستم می‌تواند به راحتی با رشد نیازهای برقی تسهیلات گسترش یابد و راه‌حلی مقیاس‌پذیر برای توزیع برق ارائه می‌دهد.
جاذبه‌ای بودن: در مناطقی که سیستم الکتریکی قابل مشاهده است، سیستم‌های ترانک نسبت به بسته‌های کابلی ظاهر جذاب‌تری دارند. طراحی آن‌ها سلیک و یکنواخت است که می‌تواند جاذبه‌ای بصری ساختمان را افزایش دهد و آن‌ها را در فضاهای تجاری و عمومی محبوب کند.
قابلیت بازیافت: سیستم‌های ترانک باربر می‌توانند تجزیه شده و در مناطق دیگری مورد استفاده قرار گیرند. این قابلیت بازیافت نه تنها ضایعات را کاهش می‌دهد، بلکه صرفه‌جویی قابل توجهی در هزینه‌های مواد و نصب در تسهیلاتی که در حال بازسازی یا گسترش هستند فراهم می‌کند.
مقاومت به آتش بیشتر: آن‌ها مقاومت بهتری در برابر گسترش آتش نسبت به سیستم‌های کابلی معمولی دارند. پوشش فلزی ترانک به جلوگیری از گسترش آتش و مانع شدن آن از گسترش از طریق سیستم الکتریکی کمک می‌کند و امنیت آتش‌سوزی در ساختمان‌ها را افزایش می‌دهد.
