Бусбарски системи и конектори во инсталации на високо и екстремно високо напон

Шински проводници и поврзувачи во внатрешни и надворешни инсталации

Што е електричен шински проводник?

Електричниот шински проводник е дефиниран како еден проводник или група на проводници кои служат за цели да се собира електрична енергија од входните кормилници и да се распределува на излезните кормилници. Во суштина, тоа делува како важен јазел каде што струите од входните и излезните кормилници се соединуваат, ефективно агрегирајќи електрична енергија во една точка во електричниот систем. Оваа функција прави шинските проводници есенцијални компоненти за овозможување на ефикасниот проток и распределба на електрична енергија во различни електро-системи.

Шински проводници за надворешни инсталации

Во високоволтни (HV), екстра високоволтни (EHV) инсталации, како и во надворешни средноволтни (MV) инсталации, често се користат големи шински проводници и поврзувачи. Проводниците користени во овие случаи можат да бидат од две главни типови: тубуларни или жички.

Тубуларните шински проводници обично се поддржуваат со колонни изолатори, кои обично се направени од керамика. Овие изолатори играат важна улога во одржувањето на електрична изолација помеѓу шинските проводници и поддржувачката структура, осигурувајќи сигурно и правилно функционирање на електричниот систем. Од друга страна, жичките шински проводници се фиксираат на место со поврзувачи за крајни точки, кои ги држат зголемено јачно жичките и предизвикуваат никакво движење или слабеење што може да наруши електричната врска.

Слики 1 и 2 даваат визуални примери кои илустрираат концептите описани погоре, прикажувајќи типичниот изглед и инсталација на надворешни шински проводници и нивните поврзани компоненти.

Шински проводници за инсталации со комутатори

Шинските проводници користени во инсталации со комутатори обично се направени од медиум, алуминиум или алуминиумски легури како Al-Mg-Si (алуминиум-магнезиум-силициум) легури. Овие материјали се избираат поради нивната електрична проводливост, механички својства и цена, што ги прави соодветни за ефикасна распределба на електрична енергија во системите со комутатори.

Главни карактеристики на големи шински проводници

• Физички размери: За тубуларните проводници, пречникот е критичен параметар, додека за жичките проводници, пресечената површина е најважна. Овие размери директно влијаат на капацитетот за пренос на струја и електричното отпорност на шинскиот проводник. Поголем пречник или пресечна површина овозможува пренос на повисока струја со пониски губитоци.

• Механички својства: Големите шински проводници мора да поседуваат доволна механичка јачина за да издрадат различни сили во текот на операцијата. Клучните механички параметри вклучуваат тегло јачина (способноста да се спротивставува на проширување), притиснување јачина (отпорност на притиснување), прегибање јачина (способноста да издради силите на прегибање) и стлачење јачина (отпорност на деформација под притисни нагрузби). Дополнително, моментите на отпорност и инерција се критични за разбирање како шинскиот проводник ќе реагира на механичките стресови, осигурувајќи неговата структурна целост во текот на времето.

• Номинална струја: Номиналната струја на шинскиот проводник покажува максималната непрекината струја која може да се пренесе без превишена загревање или деградација на неговата перформанса. Оваа вредност се определува на основа на фактори како својствата на материјалот, пресечната површина и околни услови на работа. Изборот на шински проводник со соодветна номинална струја е есенцијален за предизвикување на прекомерна загревање и потенцијални нефункционалности во електричниот систем.

Важно е да се забележи дека бидејќи големите шински проводници не се изолирани, концептот за номинално напон не се применува на ист начин како за изолирани проводници. При поврзувањето на шински проводници со терминалите на опремата, треба да се користат специјализирани поврзувачи. Овие поврзувачи, како што е илустрирано на Слика 3, осигуруваат сигурна, ниското отпорна електрична врска, облеснувајќи надежен пренос на електрична енергија помеѓу шинските проводници и другите компоненти на системот со комутатори.

Поврзување на шински проводници и изолирани системи со шински проводници

Поврзување на шински проводници

Кога станува збор за поврзување помеѓу шински проводници, изборот на поврзувачи е критичен и зависи од материјалите на шинските проводници кои се поврзуваат. За поврзување мед-мед, обично се користат бронзови поврзувачи. Овие поврзувачи нудат одлична електрична проводливост и механична јачина, осигурувајќи надежна врска. За поврзување алуминиум-алуминиум, алуминиумски легури поврзувачи се идеален избор. Тие се специјално дизајнирани да се подобрат со својствата на алуминиумските шински проводници, нудејќи сигурна и стабилна врска, намалувајќи ризикот од корозија.

За поврзување мед-алуминиум, би-метални поврзувачи се неопходни. Користејќи ги овие поврзувачи е неопходно за да се предизвика корозија која може да се случи поради електролитички ефект кога две различни метала доаѓаат во контакт во присуство на електролит (како влага во воздухот). Електролитичкиот реакција помеѓу мед и алуминиум може да доведе до деградација на врската во текот на времето, потенцијално причинувајќи електрични нефункционалности. Би-металните поврзувачи се инженерираат за да намалат овој проблем, осигурувајќи долготрајна и надежна врска помеѓу медни и алуминиумски шински проводници.

Изолирани шински проводници & система со канал

Во внатрешни средноволтни (MV) и низковолтни (LV) инсталации, каде се вклучени високи струи и просторот е на премиум, често се користат изолирани шински проводници и системи со канал. Во овие инсталации, шинските проводници се затворени во метални куќи, кои имаат двојна улога: да дадат механичка заштита и електрична изолација. Куќите ги заштитуваат шинските проводници од физички повреди, како случайни удари или контакт со чужди предмети, и исто така ги предизвикуваат електрични шокови со изолирање на живите проводници од околниот окружување.

Од друга страна, оваа куќа доаѓа со компромис. Присуството на куќата намалува дисипацијата на топлина на шинските проводници. Тоа ограничува протокот на хладна воздух во околината на шинските проводници и намалува радијацијата на губитоци, кои се важни за дисипација на топлината генерирана при протокот на струја. Како резултат, номиналните струи на шинските проводници во куќи често значително се намалуваат во споредба со шинските проводници изложени на слободен воздух.

За да се справи со овој проблем и да се намали намалувањето на капацитетот за пренос на струја, може да се користат вентилирани куќи. Овие куќи се дизајнирани со отвори или вентилатори кои дозволуваат подобар проток на воздух, облеснувајќи поефикасна дисипација на топлина. Ова помогнува да се одржи подигнати номинални струи, додека се продолжува да се дава неопходната механичка заштита и изолација.

Слика 4 дава илустративен пример на затворен шински проводник, приказувајќи типичната структура и изглед на таков систем и истакнувајќи како куќата е интегрирана со шинските проводници за да задоволи потребите на внатрешните електрични инсталации.

Изолирани шински проводници и системи со канал

Изолирани шински проводници

Изолираните шински проводници обично се конструираат со плоски бари од медиум или алуминиум. Бројот на бари по фаза може да варира, во зависност од величината на струјата која треба да пренесе. Во овој систем, секоја индивидуална фаза или пол е затворена во посебно земјско обложување. Крајните точки на овој обложувач се поврзуваат со бар кој е класифициран за целосен кратко-замкнат струја.

Основната функција на обложувачот е да предизвика појава на межуфазни кратко-замкнати струи. Дополнително, тој нуди важна предност сврзана со магнетни полиња. Кога струјата протече низ проводниците, генерираат силни магнетни полиња. Меѓутоа, равна и обратна струја е индуцирана во обложувачот или куќата, што скоро целосно аннулира овие магнетни полиња. Ова аннулирање на магнетни полиња помага да се намали електромагнетната интерференција и да се минимизира потенцијалот за нежелени ефекти на соседни електрични и електронски опреми.

Често користени изолаторски материјали за изолирани шински проводници вклучуваат воздух и шести-флуорид на сулфур (SF6). Воздухот е лесно достапен и економичен опција, додека SF6 нуди подобри изолаторски својства, што го прави соодветен за применувања каде што се бараат повисоки нивоа на изолација и електрична перформанса.

Системи со канал

Во низковолтни (LV) инсталации, еден економичен пристап за распределба на енергија, како и за снабдување на многу опреми и облеснување на поврзување помеѓу панели или помеѓу панел и трансформатор, е користењето на систем со канал. Како што е илустрирано на Слика 5, системите со канал нудат структуриран и ефикаasan way to route electrical conductors, protecting them from physical damage and simplifying the installation and maintenance of electrical systems.

Trunking Systems: Features and Advantages

A trunking system consists of pre-assembled flat bar conductors (including phase and neutral conductors) enclosed within a single metallic casing. This design offers a streamlined and organized approach to electrical power distribution.

In feeder trunking systems, power extraction from the busbar trunking is achieved through the use of tap-off units. These units are connected at specific, predefined locations along the busbar trunking. They enable the safe and controlled removal of power from the system, typically via appropriate protective devices such as circuit breakers or fuses. This setup ensures that electrical power can be distributed precisely to various loads as required.

Trunking systems present several significant advantages over traditional cable-based systems:

• Cost-effectiveness and Ease of Installation: Trunking systems are more economical to implement and simpler to install, especially when dealing with high-current applications. In such scenarios, achieving the necessary current ratings with single-core cables often requires using multiple cables to meet voltage drop and voltage dip specifications. This not only increases the complexity and cost of cable installation but also raises the risk of overheating between cables, which can potentially lead to short circuits. In contrast, trunking systems provide a more efficient and reliable solution for high-current power distribution.

• Mechanical Strength and Installation Efficiency: They exhibit superior mechanical strength over long distances with minimal need for fixings. This characteristic significantly reduces installation times, as fewer supports and fasteners are required compared to cable runs. The robustness of trunking systems also ensures greater durability and reliability during operation.

• Space-saving and Simplified Design: Trunking systems eliminate the need for multiple cable runs along with their associated supporting metalwork, simplifying the overall electrical infrastructure. This reduction in complexity not only saves space but also makes the system easier to manage and maintain.

• Reduced Termination Requirements: They demand less termination space within switchboards. This is a crucial advantage, especially in switchboard designs where space is at a premium, allowing for more compact and efficient electrical panel layouts.

• Eliminating the Need for Cable Jointers: Since trunking systems are pre-assembled and do not require on-site cable splicing, the need for specialized cable jointers is eliminated. This not only reduces labor costs but also minimizes the potential for errors associated with cable joining, enhancing the overall quality and reliability of the electrical installation.

• Flexibility in Power Distribution: Multiple tap-off outlets provide flexibility to adapt to changes in power requirements after the initial installation, subject to the rating of the busbar trunking. This feature allows for easy reconfiguration of the electrical system to accommodate new loads or changes in load demands, making trunking systems highly adaptable to evolving electrical needs.

• Ease of Repositioning and Extension: Repositioning distribution outlets is a straightforward process with trunking systems. Moreover, the system can be easily extended as the electrical requirements of a facility grow, offering a scalable solution for power distribution.

• Aesthetic Appeal: In areas where the electrical system is visible, trunking systems offer an aesthetically pleasing appearance compared to bundles of cables. Their sleek and uniform design can enhance the visual appeal of a building's interior, making them a preferred choice in commercial and public spaces.

• Reusability: Busbar trunking systems can be dismantled and reused in other areas, providing a cost-effective solution for facilities undergoing renovation or expansion. This reusability factor not only reduces waste but also offers significant savings in terms of material and installation costs.

• Enhanced Fire Resistance: They provide better resistance to the spread of fire compared to traditional cable systems. The metallic enclosure of the trunking helps to contain fire and prevent it from spreading through the electrical system, contributing to improved fire safety in buildings.