Johdosjohtimet ja yhdistimet HV ja EHV-asennuksissa

Sisä- ja ulkoasennuksissa käytetyt sähköjohtimet ja yhdistimet

Mikä on sähköjohtimen?

Sähköjohtimella tarkoitetaan yhtä johtinta tai johtinten ryhmää, joiden tarkoitus on kerätä sähköenergia saapuville syöttölinjoille ja jakaa se lähteville syöttölinjoille. Johtimilla toimii olennainen risteyspaikka, jossa saapuvien ja lähtevien syöttölinjojen virtaukset kohtaavat, mikä mahdollistaa sähköenergian kokoamisen yhteen pisteeseen sähköjärjestelmässä. Tämä tekee johtimista välttämättömiä komponentteja sähkövirran tehokkaalle kuljetukselle ja jakautumiselle erilaisissa sähköntuotannon asetuksissa.

Ulkoasennuksiin tarkoitettujen johtimien

Korkean (KV), erittäin korkean (EHV) asennuksissa sekä ulkoisissa keskitason (MV) asennuksissa yleisesti käytetään paljaita johtimia ja yhdistimiä. Nämä johtimet voivat olla kahden päätyyppisiä: putkilomaisia tai monipuolisia viivoja.

Putkilomaiset johtimet tuetaan yleensä pylväsisolatorit, jotka valmistetaan usein keramiikasta. Nämä isolatorit ovat avainasemassa sähköisen eristyksen ylläpitämisessä johtimien ja tuken välillä, varmistamalla sähköjärjestelmän turvallisen ja asianmukaisen toiminnan. Toisaalta monipuoliset viivajohdit kiinnitetään paikoilleen kuolleiden päätepisteiden avulla, jotka pitävät viivot tiukasti paikoillaan ja estävät minkäänliikettä tai löysyyttä, joka voisi häiritä sähköyhteyttä.

Kuvat 1 ja 2 tarjoavat visuaalisia esimerkkejä, jotka havainnollistavat yllä mainituja käsitteitä, näyttäen ulkoisten johtimien ja niiden liittyvien komponenttien tyypillisen ulkonäön ja asennuksen.

Suljetun laitteen asennuksiin tarkoitettujen johtimien

Suljetun laitteen asennuksiin käytetyt johtimet valmistetaan yleensä kuparista, alumiinista tai alumiiniyhdisteistä, kuten Al-Mg-Si (alumiini-magneesi-silikki) -yhdisteistä. Näitä materiaaleja valitaan niiden sähköjohtavuuden, mekaanisten ominaisuuksien ja kustannustehokkuuden vuoksi, mikä tekee niistä sopivia sähkövirran tehokkaaseen jakeluun suljetuissa laitteissa.

Paljaiden johtimien pääpiirteet

• Fyysiset mitat: Putkilomaisissa johtimissa halkaisija on kriittinen parametri, kun taas monipuolisissa viivajohtimissa poikkileikka-ala on ensiarvoisen tärkeä. Nämä mitat vaikuttavat suoraan johtimen virranvedonlykyvyyteen ja sähköiseen vastaan. Suurempi halkaisija tai poikkileikka-ala mahdollistaa suurempien virtojen siirtämisen pienemmällä hukkana.

• Mekaaniset ominaisuudet: Paljat johtimet täytyy omata riittävää mekaanista vahvuutta, jotta ne kestävät erilaisia voimia toiminnassa. Avainsijaintien mekaaniset parametrit sisältävät venymävahvuuden (kykyä vastustaa venymistä), puristusvahvuuden (puristuksen vastustaminen), taivutusvahvuuden (kykyä vastustaa taivutusvoimia) ja kummitusvahvuuden (puristusvoimien aiheuttaman muodostumisen vastustaminen). Lisäksi vastustusmomentit ja inertiamomentit ovat tärkeitä ymmärtää, miten johtima reagoi mekaanisiin stressiin, varmistamalla sen rakenteellisen eheyden ajan myötä.

• Nominointivirta: Johtimen nominointivirta ilmaisee maksimikontinuovirtan, jonka se voi turvallisesti siirtää ilman liiallista lämpenemistä tai suorituskyvyn heikentymistä. Tämä arvo määräytyy tekijöiden, kuten materiaalien ominaisuuksien, poikkileikka-alan ja ympäristöolosuhteiden perusteella. Oikean nominointivirran valitseminen on välttämätöntä, jotta voidaan estää ylikuumeneminen ja mahdolliset epäonnistumiset sähköjärjestelmässä.

On huomioitava, että koska paljat johtimet eivät ole eristettyjä, nominointijännite ei sovelleta samaan tapaan kuin eristettyihin johtimiin. Kun johtimia yhdistetään laitteen päätteisiin, on käytettävä erityisiä yhdistimiä. Nämä yhdistimet, kuten Kuvassa 3 esimerkkinä, varmistavat turvan, matalan vastuksen sähköyhteyden, mahdollistaen sähkövirran luotettavan siirtämisen johtimien ja muiden komponenttien välillä suljetussa laitteessa.

Johtimien yhdistäminen ja eristettyjen johtimien järjestelmät

Johtimien yhdistäminen

Kun tulee johtimien välisiin yhteyksiin, yhdistimien valinta on ratkaiseva ja riippuu yhdistettävien johtimien materiaaleista. Kuparin ja kuparin välisten yhteyksien yhdistimissä käytetään yleensä pronssi-yhdistimiä. Nämä yhdistimet tarjoavat erinomaista sähköjohtavuutta ja mekaanista vahvuutta, varmistamalla luotettavan yhteyden. Alumiinin ja alumiinin välisissä yhteyksissä alumiiniyhdisteen yhdistimet ovat paras valinta. Ne on erityisesti suunniteltu vastaamaan alumiinijohtimien ominaisuuksia, tarjoten vakavan ja stabiilin yhteyden samalla minimoiden koroosion riskiä.

Kuparin ja alumiinin välisissä yhteyksissä on välttämätöntä käyttää bimetallisia yhdistimiä. Nämä yhdistimet ovat välttämättömiä, jotta voidaan estää koroosio, joka voi syntyä, kun kaksi eri metallia tulevat yhteyteen elektroniikan läsnäollessa (kuten ilmakehän kosteuden). Kuparin ja alumiinin välillä tapahtuva elektrolyttinen reaktio voi johtaa yhteyden heikentymiseen ajan myötä, mikä voi aiheuttaa sähköisiä epäonnistumisia. Bimetalliset yhdistimet on suunniteltu vähentämään tätä ongelmaa, varmistamalla pitkäkestoinen ja luotettava yhteys kuparin ja alumiinin johtimien välillä.

Eristettyjä johtimia & kanavajärjestelmiä

Sisäisissä keskitason (MV) ja matalan jännitteen (LV) asennuksissa, joissa on kyse korkeista virroista ja tila on kalliista, eristettyjä johtimia ja kanavajärjestelmiä käytetään usein. Nämä asennuksissa johtimet on sijoitettu metallisiin koteluihin, jotka tarjoavat kaksinaismuotoisen tavoitteen mekaanisen suojan ja sähköisen eristyksen tarjoamiseksi. Kotelo suojaa johtimia fyysiseltä vahingolta, kuten sattumanvaraisista törmäyksistä tai vierastavien esineiden kanssa, ja myös estää sähköiskuja eristämällä elävät johtimet ympäristöstä.

Tämä kotelo tulee kuitenkin hintansa kanssa. Kotelo vähentää johtimien lämpötilan levittymistä. Se rajoittaa jäämävirstausen kiertämisen johtimien ympärillä ja vähentää säteilystä, joka on tärkeää levittää virtausta aikana syntyvää lämpöä. Tämän seurauksena johtimien nominointivirrat koteluissa ovat usein merkittävästi alhaisempia verrattuna vapaassa ilmassa oleviin johtimiin.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi ja virranvedonlykyvyyden vähentämisen minimoimiseksi voidaan käyttää ilmastoitua kotelua. Nämä kotelut on suunniteltu aukkoja tai ilmakulutuksen avulla, joka mahdollistaa paremman ilman virtauksen, edistäen tehokkaampaa lämpötilan levittymistä. Tämä auttaa ylläpitämään korkeampia nominointivirtoja, samalla tarjoten tarvittavan mekaanisen suojan ja eristyksen.

Kuva 4 tarjoaa esimerkin suljetusta johtimesta, havainnollistamalla tyypillisen rakenteen ja ulkonäön tällaisessa järjestelmässä ja korostamalla, miten kotelo on integroitu johtimiin vastaamaan sisäisten sähköasennusten vaatimuksiin.

Eristettyjä johtimia ja kanavajärjestelmiä

Eristettyjä johtimia

Eristettyjä johtimia valmistetaan yleensä kuparin tai alumiinin tasolevyillä. Vaiheiden lukumäärä vaihtelee, riippuen siitä, minkä suuruista virtaa ne on tarkoitus siirtää. Tässä asennuksessa jokainen yksittäinen vaihe tai polku on sijoitettu erillisesti maatettuun koteluun. Tämän kotelun päätteet on yhdistetty levyllä, joka on suunniteltu kantamaan kokonaisen lyhytsirun virran.

Kotelun pääfunktio on estää vaiheiden väliset lyhytsirut. Lisäksi se tarjoaa tärkeän etun, joka liittyy magneettikenttiin. Kun virta virtaa johtimissa, se luo vahvoja magneettikenttiä. Kuitenkin koteluun tai koteluun indusoituu yhtä suuri ja päinvastainen virta, joka melkein täysin peruuttaa nämä magneettikentät. Tämä magneettikenttien peruuttaminen auttaa vähentämään sähkömagneettista häiriötä ja minimoida mahdollisuuden haluttomiin vaikutuksiin lähellä oleviin sähköisiin ja elektronisiin laitteisiin.

Yleisesti käytetyt eristämateriaalit eristettyihin johtimiin sisältävät ilmaa ja rikkihappoa (SF6). Ilma on helposti saatavilla ja kustannustehokas vaihtoehto, kun taas SF6 tarjoaa erinomaisia eristämismahdollisuuksia, mikä tekee siitä sopivan vaihtoehdon, kun tarvitaan korkeampaa eristystä ja sähkösuorituskykyä.

Kanavajärjestelmät

Matalan jännitteen (LV) asennuksissa, jossa on kyse korkeista virroista ja tila on kalliista, yksi kustannustehokas lähestymistapa sähkövirran jakeluun, sekä monien laitteiden virran tarjoamiseen ja switchboardien välisiin yhteyksiin tai switchboardin ja muuntajan välillä, on kanavajärjestelmän käyttö. Kuten Kuvassa 5 havainnollistetaan, kanavajärjestelmät tarjoavat järjestelmällisen ja tehokkaan tavan sähköjohtimien ohjaamiseen, suojelemalla niitä fyysiseltä vahingolta ja yksinkertaistamalla sähköjärjestelmien asentamista ja ylläpitoa.

Kanavajärjestelmät: ominaisuudet ja etumat

Kanavajärjestelmä koostuu esiasennetuista tasolevyjohtimista (sisältäen vaihe- ja neutraalijohtimet), jotka on sijoitettu yhteen metalliseen koteluun. Tämä suunnitelma tarjoaa järjestelmällisen ja järjestetyn lähestymistavan sähkövirran jakeluun.

Syöttökanelajärjestelmissä sähkövirran otto kanavajärjestelmästä tapahtuu erityisten ottoryhmien avulla. Nämä yksiköt on yhdistetty tiettyihin, etukäteen määriteltyihin paikkoihin kanavajärjestelmässä. Ne mahdollistavat sähkövirran turvallisen ja kontrolloidun ottamisen järjestelmästä, yleensä asianmukaisilla suojalaitteilla, kuten sähkökatkaisuilla tai sähkönsulkuilla. Tämä asennus varmistaa, että sähkövirta voidaan jakaa tarkasti eri kuormiin tarvittaessa.

Kanavajärjestelmät tarjoavat useita merkittäviä etuja perinteisiin kaapeliperustaisiin järjestelmiin:

• Kustannustehokkuus ja asennuksen helppous: Kanavajärjestelmät ovat taloudellisempia toteuttaa ja yksinkertaisempia asentaa, erityisesti korkeavirta-applikaatioissa. Tällaisissa skenaarioissa tarvittavien virranvedonlykyvyyden saavuttamiseksi yksiytimisillä kaapeleilla usein tarvitaan useita kaappeleita, jotta voidaan noudattaa jänniteputosten ja jännitepurkujen vaatimuksia. Tämä kasvattaa kaapeliasennuksen monimutkaisuutta ja kustannuksia, lisäten myös ylikuumenemisen riskiä kaapeleiden välillä, mikä voi johtaa lyhytsiruihin. Kanavajärjestelmät tarjoavat puolestaan tehokkaamman ja luotettavamman ratkaisun korkeavirtasähkövirran jakeluun.

• Mekaaninen vahvuus ja asennuksen tehokkuus: Ne näyttävät erinomaista mekaanista vahvuutta pitkiä matkoja varten vain vähän kiinnitystarpeita. Tämä piirre vähentää huomattavasti asennusaikoja, koska vähemmän tukea ja kiinnityksiä tarvitaan verrattuna kaapeleiden asentamiseen. Kanavajärjestelmien vankkuus takaa myös suuremman kestävyyden ja luotettavuuden toiminnassa.

• Tilasäästö ja yksinkertainen suunnittelu: Kanavajärjestelmät poistavat tarpeen useille kaapeleille ja niiden liittyvälle tukevalla metallityölle, yksinkertaistamalla kokonaista sähköinfrastruktuuria. Tämä monimutkaisuuden vähentäminen säästää tilaa ja tekee järjestelmästä helpompaa hallita ja ylläpitää.

• Pienempi terminointitarve: Ne vaativat vähemmän terminointitilaa switchboardeissa. Tämä on tärkeä etu, erityisesti switchboard-suunnitelmissa, joissa tila on kalliista, mahdollistaen kompaktimman ja tehokkaamman sähköpanelin asettelun.

• Kaapeliliitojen tarpeen poistaminen: Koska kanavajärjestelmät on esiasennettu ja niissä ei tarvita paikan päällä suoritettavia kaapeliliitosia, erityisten kaapeliliiton tarve katoaa. Tämä vähentää työvoimakustannuksia ja vähentää myös kaapeliliittojen yhteydessä mahdollisia virheitä, parantaen sähköasennuksen yleistä laatua ja luotettavuutta.

• Joustavuus sähkövirran jakelussa: Useat ottoryhmät tarjoavat joustavuutta mukautua sähkötarpeiden muutoksiin alkuperäisen asennuksen jälkeen, järjestelmän kapasiteetin mukaan. Tämä ominaisuus mahdollistaa sähköjärjestelmän helpon uudelleenkäyttöönoton uusien kuormien tai kuormituksen muutosten mukaan, mikä tekee kanavajärjestelmistä hyvin sopeutuvia muuttuviin sähkötarpeisiin.

• Uudelleenasentamisen ja laajentamisen helppous: Jakelupisteen uudelleenasentaminen on suoraviivaista kanavajärjestelmien kanssa. Lisäksi järjestelmä voidaan helposti laajentaa, kun sähkötarpeet kasvavat, tarjoamalla skaalautuva ratkaisu sähkövirran jakeluun.

• Estetiikka: Alueilla, joilla sähköjärjestelmä on näkyvissä, kanavajärjestelmät tarjoavat esteettisesti miellyttävän ulkonäön verrattuna kaapelien pakettiin. Niiden siisti ja yhtenäinen suunnittelu voi parantaa rakennuksen sisäisen näkökulman visuaalista vetovoimaa, tekeä niistä suosittuja valintoja kaupallisissa ja julkisissa tiloissa.

• Uudelleenkäyttö: Kanavajärjestelmät voidaan purkaa ja uudelleenkäyttää muissa alueissa, tarjoamalla kustannustehokasta ratkaisua tiloille, jotka ovat remontoitumassa tai laajentumassa. Tämä uudelleenkäyttötekijä vähentää jätettä ja tarjoaa merkittäviä säästöjä materiaali- ja asennuskustannuksissa.

• Parannettu tulenkestävyys: Ne tarjoavat paremman vastarinnan tulen leviämiseen verrattuna perinteisiin kaapelijärjestelmiin. Kanavajärjestelmän metallinen kotelo auttaa rajoittamaan tulta ja estämään sen leviämistä sähköjärjestelmässä, parantamalla rakennuksen tulenturvallisuutta.