高電圧および超高電圧設備におけるバーとコネクタ

屋内外設置におけるバスバーとコネクタ

電気バスバーとは何か

電気バスバーは、入力フィーダーからの電力を集め、出力フィーダーに分配する単一の導体または導体群として定義されます。本質的には、入力および出力フィーダーからの電流が収束し、電気システム内の一点で電力を効率的に集約する重要な接続点として機能します。この機能により、バスバーはさまざまな電力関連のセットアップにおいて電力の効率的な流れと分配を可能にする重要なコンポーネントとなります。

屋外設置用のバスバー

高電圧（HV）、超高電圧（EHV）の設置や屋外中電圧（MV）設置では、裸のバスバーとコネクタが一般的に使用されます。これらのシナリオで使用される導体は、主に管状またはストランドワイヤの2種類があります。

管状バスバーは通常、セラミック製の柱絶縁体によって支持されます。これらの絶縁体は、バスバーと支持構造との間の電気的絶縁を維持し、電気システムの安全かつ適切な動作を確保する重要な役割を果たします。一方、ストランドワイヤのバスバーは、デッドエンドクランプを使用して固定され、ワイヤの動きや緩みを防ぎ、電気接続を中断することを防ぎます。

図1と図2は、上記で説明した概念を視覚的に示しており、屋外バスバーとその関連部品の典型的な外観と設置方法を示しています。

スイッチギア設置用のバスバー

スイッチギア設置で使用されるバスバーは、通常、銅、アルミニウム、またはAl-Mg-Si（アルミニウム-マグネシウム-シリコン）合金などのアルミニウム合金から製造されます。これらの材料は、電気伝導性、機械的特性、コスト効率に優れており、スイッチギアシステム内で電力を効率的に分配するのに適しています。

裸のバスバーの主要な特徴

• 物理寸法：管状導体の場合、直径が重要なパラメータであり、ストランドワイヤ導体の場合、断面積が重要です。これらの寸法は、バスバーの電流容量と電気抵抗に直接影響します。大きな直径または断面積は、より高い電流を低損失で送信できます。

• 機械的特性：裸のバスバーは、運転中に遭遇するさまざまな力に耐えるための十分な機械強度を持つ必要があります。主要な機械的パラメータには、引張強度（伸ばす力に対する抵抗力）、圧縮強度（押し込む力に対する抵抗力）、曲げ強度（曲げる力に対する抵抗力）、および屈曲強度（圧縮負荷による変形に対する抵抗力）があります。また、抵抗モーメントと慣性モーメントは、バスバーが機械的ストレスに対してどのように反応するかを理解するために重要であり、時間とともに構造の整合性を確保します。

• 定格電流：バスバーの定格電流は、過熱や性能の低下なしに安全に運転できる最大連続電流を示します。この値は、材料特性、断面積、および周囲の運転条件に基づいて決定されます。適切な定格電流を持つバスバーを選択することは、電気システムの過熱や潜在的な故障を防ぐために重要です。

裸のバスバーは絶縁されていないため、絶縁導体のように定格電圧の概念は適用されません。バスバーを設備端子に接続する際には、専用のコネクタを使用する必要があります。これらのコネクタは、図3で示すように、バスバーとスイッチギアシステムの他のコンポーネント間での信頼性の高い電力伝送を可能にする、安全で低抵抗の電気接続を確保します。

バスバーコネクションと絶縁バスバーシステム

バスバーコネクション

バスバー間の接続を行う際には、接続するバスバーの材料に応じてコネクタの選択が重要です。銅-銅接続の場合、青銅製のコネクタが一般的に使用されます。これらのコネクタは、優れた電気伝導性と機械的強度を提供し、信頼性の高い接続を確保します。アルミニウム-アルミニウム接続の場合、アルミニウム合金製のコネクタが理想的な選択肢です。これらは、アルミニウムバスバーの特性に合わせて設計されており、安定した接続を提供し、腐食のリスクを最小限に抑えます。

銅-アルミニウム接続の場合、バイメタルコネクタが必要です。これらのコネクタを使用することで、異なる金属が電解質（例えば空気中の湿気）の存在下で接触したときに発生する電解作用による腐食を防ぐことができます。銅とアルミニウムの間の電解反応は、時間とともに接続の劣化を引き起こし、潜在的に電気障害を引き起こす可能性があります。バイメタルコネクタは、この問題を軽減し、銅とアルミニウムバスバー間の長持ちで信頼性の高い接続を確保します。

絶縁バスバーとトランキングシステム

室内の中電圧（MV）および低電圧（LV）設置では、高電流が関与しスペースが限られている場合、絶縁バスバーとトランキングシステムがよく使用されます。これらのセットアップでは、バスバーは金属製のエンクロージャ内に収容され、機械的保護と電気的絶縁の両方の目的を果たします。エンクロージャは、バスバーを偶発的な衝撃や異物との接触から保護し、周囲の環境からライブ導体を隔離して電気ショックを防ぎます。

しかし、エンクロージャの存在には取引があります。エンクロージャの存在により、バスバーの放熱が減少します。バスバー周囲の冷却空気の流れが制限され、放射損失が減少するため、電流の流れ中に生成される熱を放出するための重要な要素が減少します。結果として、エンクロージャ内のバスバーの電流定格は、自由な空気に露出しているバスバーと比較して大幅に低くなります。

この問題に対処し、電流容量の減少を最小限に抑えるために、通風可能なエンクロージャを使用することができます。これらのエンクロージャは、より効率的な放熱を可能にする開口部やベントを備えて設計されています。これにより、必要な機械的保護と絶縁を維持しながら、より高い電流定格を維持することができます。

図4は、閉鎖型バスバーの例を示しており、このようなシステムの典型的な構造と外観を示し、エンクロージャがバスバーと統合され、室内電気設置の要件を満たす方法を強調しています。

絶縁バスバーとトランキングシステム

絶縁バスバー

絶縁バスバーは通常、銅またはアルミニウムの平板から構築されます。各相または極ごとに必要となる電流の大きさに応じて、バーの数は変動します。この設定では、個々の相または極は、別々に接地されたシェース内に収容されます。このシェースの端は、完全な短絡電流定格のバーで接続されています。

シェースの主な機能は、相間短絡電流の発生を防ぐことです。さらに、磁界に関する重要な利点があります。電流が導体を通過すると、強い磁界が生成されます。しかし、エンクロージャまたはシェースには等しい方向の逆電流が誘導され、これらの磁界をほぼ完全にキャンセルします。この磁界のキャンセルは、電磁干渉を減らし、近くの電気および電子機器への不要な影響を最小限に抑えるのに役立ちます。

絶縁バスバーで一般的に使用される絶縁材料には、空気と六フッ化硫黄（SF6）があります。空気は入手しやすくコスト効率が良い選択肢であり、SF6は優れた絶縁特性を持ち、高いレベルの絶縁と電気性能が必要な用途に適しています。

トランキングシステム

低電圧（LV）設置では、電力配布や複数の装置への電力供給、スイッチボード間またはスイッチボードとトランスフォーマー間の相互接続を効果的に行うためのコスト効率の高いアプローチとして、トランキングシステムが使用されます。図5に示すように、トランキングシステムは、電気導体を整然と効率的にルーティングし、物理的な損傷から保護し、電気システムの設置とメンテナンスを簡素化する方法を提供します。

トランキングシステム：特徴と利点

トランキングシステムは、事前組立てされた平板導体（位相および中性導体を含む）が単一の金属製カーシング内に収容された構成です。このデザインは、電力配布の整然とした組織的なアプローチを提供します。

給電トランキングシステムでは、バスバートランキングからの電力抽出は、タップオフユニットを使用して行われます。これらのユニットは、バスバートランキング沿いの特定の予定位置に接続されます。それらは、回路ブレーカーやヒューズなどの適切な保護装置を通じて、システムから電力を安全かつ制御された方法で取り出すことを可能にします。このセットアップにより、電力は必要な様々な負荷に正確に分配することができます。

トランキングシステムは、従来のケーブルベースのシステムと比較して以下の重要な利点があります：

• コスト効率と設置の容易さ：トランキングシステムは、特に高電流アプリケーションにおいて、実装がより経済的で設置が簡単です。このようなシナリオでは、単心ケーブルを使用して必要な電流定格を達成するためには、多くの場合、複数のケーブルを使用して電圧降下と電圧低下仕様を満たす必要があります。これにより、ケーブル設置の複雑さとコストが増加し、ケーブル間の過熱のリスクも高まり、潜在的にショートサーキットにつながる可能性があります。一方、トランキングシステムは、高電流電力配布のためのより効率的で信頼性の高いソリューションを提供します。

• 機械的強度と設置効率：長距離でも最小限の固定具で優れた機械的強度を発揮します。この特性により、ケーブル走行と比較して、必要な支持とファスナーが少なくなり、設置時間が大幅に短縮されます。トランキングシステムの堅牢性は、操作中の耐久性と信頼性を向上させます。

• スペース節約とシンプルな設計：トランキングシステムは、複数のケーブル走行とその関連する支持金属ワークの必要性を排除し、全体的な電気インフラを簡素化します。この複雑さの削減により、スペースが節約され、システムの管理とメンテナンスが容易になります。

• 終端スペースの削減：スイッチボード内の終端スペースの要求が少ないです。これは特に空間が限られているスイッチボード設計において重要な利点であり、よりコンパクトで効率的な電気パネルレイアウトを可能にします。

• ケーブルジョイナの必要性の排除：トランキングシステムは事前組立てされており、現場でのケーブルスプライシングは必要ありません。これにより、専門的なケーブルジョイナの必要性が排除され、労働コストが削減され、ケーブル接続に関連する誤差の可能性が最小限に抑えられます。これにより、電気設置の全体的な品質と信頼性が向上します。

• 電力配布の柔軟性：複数のタップオフアウトレットは、初期設置後の電力要件の変更に柔軟に対応できるように、バスバートランキングの定格に応じて提供されます。この機能により、新しい負荷や負荷需要の変更に対応する電気システムの簡単な再構成が可能になり、トランキングシステムは進化する電力需要に高度に適応できます。

• 再配置と拡張の容易さ：トランキングシステムでは、配電アウトレットの再配置は簡単なプロセスです。さらに、施設の電力要件が増加するにつれて、システムを簡単に拡張でき、電力配布のためのスケーラブルなソリューションを提供します。

• 美観：電気システムが見える領域では、トランキングシステムはバンドルされたケーブルと比較して、美しく均一なデザインを提供します。その洗練されたデザインは、建物の内部の視覚的な魅力を高め、商業および公共空間で好まれる選択肢となります。

• 再利用性：バスバートランキングシステムは、他の領域で分解して再利用することができます。これにより、改装または拡張を行っている施設にとって、廃棄物を削減し、材料と設置コストの大幅な節約を実現します。

• 火災耐性の向上：トランキングシステムは、従来のケーブルシステムと比較して、火災の広がりに対する耐性が高くなります。トランキングの金属製エンクロージャは、火災を含有し、電気システムを通じて火災の広がりを防ぐのに役立ち、建物の火災安全性を向上させます。