Busspistor och kopplingar i högspännings- och extra högspänningsinstallationer

Bussar och kopplingar i inomhus- och utomhusinstallationer

Vad är en elektrisk buss?

En elektrisk buss definieras som en enskild ledare eller en grupp ledare som har till uppgift att samla elektrisk energi från inkommande försörjningsledningar och distribuera den till utgående ledningar. I grunden fungerar den som en viktig nod där strömmarna från inkommande och utgående ledningar sammanfaller, vilket effektivt samlar elektrisk energi vid ett enda punkt i ett elektriskt system. Denna funktion gör bussar till nödvändiga komponenter för att underlätta den effektiva flödet och distributionen av elektricitet i olika elrelaterade installationer.

Bussar för utomhusinstallationer

I högspännings- (HV), extra-högspännings- (EHV) installationer samt i utomhus medelspännings- (MV) installationer används ofta barbussar och kopplingar. De ledare som används i dessa fall kan vara av två huvudtyper: rörformade eller strängda trådar.

Rörformade bussar stöds vanligtvis av kolumnisolatorer, som oftast är gjorda av keramik. Dessa isolatorer spelar en viktig roll för att bibehålla elektrisk isolering mellan bussarna och stödstrukturen, vilket säkerställer det säkra och korrekta fungerandet av det elektriska systemet. Å andra sidan fastighetskopplas strängda trådbussar med slutspänna klamrar, som håller fast trådarna och förhindrar eventuell rörelse eller lossning som skulle kunna störa den elektriska anslutningen.

Figurer 1 och 2 ger visuella exempel som illustrerar de beskrivna koncepten, genom att visa den typiska utseendet och installationen av utomhusbussar och deras associerade komponenter.

Bussar för brytarkabinettsinstallationer

Bussar som används i brytarkabinettsinstallationer tillverkas ofta av koppar, aluminium eller aluminiumlegeringar såsom Al-Mg-Si (aluminium-magnesium-silicium) legeringar. Dessa material väljs för deras elektriska ledningsförmåga, mekaniska egenskaper och kostnadseffektivitet, vilket gör dem lämpliga för att effektivt distribuera elektrisk energi inom brytarsystem.

Huvuddrag hos barbussar

• Fysiska dimensioner: För rörformade ledare är diameter ett kritiskt parameter, medan för strängda trådledare är tvärsnittsarea av primär betydelse. Dessa dimensioner påverkar direkt bussens strömföringskapacitet och elektriska resistans. En större diameter eller tvärsnitt möjliggör överföring av högre strömmar med lägre förluster.

• Mekaniska egenskaper: Barbussar måste ha tillräcklig mekanisk styrka för att motstå olika krafter som uppstår under drift. Viktiga mekaniska parametrar inkluderar dragstyrka (förmågan att motstå sträckning), komprimeringsstyrka (motstånd mot pressning), böjstyrka (förmåga att motstå böjande krafter) och bucklingstyrka (motstånd mot deformation under komprimerande laster). Dessutom är momentsvärden och tröghetsmoment viktiga för att förstå hur bussen reagerar på mekaniska spänningar, vilket säkerställer dess strukturella integritet över tid.

• Nominalström: Den nominala strömmen för en buss indikerar den maximala kontinuerliga ström den kan bära utan överhettning eller nedbrytning av dess prestanda. Detta värde bestäms baserat på faktorer som materialens egenskaper, tvärsnittsarea och omgivande driftvillkor. Att välja en buss med lämplig nominalström är avgörande för att förhindra överhettning och potentiella fel i det elektriska systemet.

Det är viktigt att notera att eftersom barbussar inte är isolerade, gäller konceptet om nominalspänning inte på samma sätt som för isolerade ledare. När bussar kopplas till utrustningsterminaler måste specialiserade kopplingar användas. Dessa kopplingar, som exemplifieras i figur 3, säkerställer en säker, lågresistans elektrisk anslutning, vilket underlättar den tillförlitliga överföringen av elektrisk energi mellan bussarna och andra komponenter i brytarsystemet.

Busskoppling och isolerade bussystem

Busskoppling

När det gäller att göra kopplingar mellan bussar, är valet av kopplingar avgörande och beror på de kopplade bussarnas material. För koppar-till-koppar kopplingar används vanligtvis bronskopplingar. Dessa kopplingar erbjuder utmärkt elektrisk ledningsförmåga och mekanisk styrka, vilket säkerställer en tillförlitlig koppling. För aluminium-till-aluminium kopplingar är aluminiumlegeringskopplingar det ideala valet. De är specifikt utformade för att matcha egenskaperna hos aluminiumbussar, vilket ger en säker och stabil koppling samtidigt som risken för rost bildas minimeras.

I fallet med koppar-till-aluminium kopplingar är bi-metalliska kopplingar nödvändiga. Användningen av dessa kopplingar är nödvändig för att förhindra rostbildning som kan uppstå på grund av elektrolytisk verkan när två olika metaller kommer i kontakt i närvaro av en elektrolyt (som fuktighet i luften). Elektrolytreaktionen mellan koppar och aluminium kan leda till nedbrytning av kopplingen över tid, vilket potentiellt kan orsaka elektriska fel. Bi-metalliska kopplingar är konstruerade för att mildra detta problem, vilket säkerställer en långlivad och tillförlitlig koppling mellan koppar- och aluminiumbussar.

Isolerade bussar & trunkningsystem

I inomhus medelspännings- (MV) och lågspännings- (LV) installationer, där höga strömmar involveras och plats är begränsad, används ofta isolerade bussar och trunkningsystem. I dessa installationer omsluts bussarna av metalliska behållare, vilka har dubbla syften: att ge mekanisk skydd och elektrisk isolering. Behållarna skyddar bussarna från fysisk skada, som oavsiktliga kollisioner eller kontakt med främmande objekt, och förhindrar också elektriska chocker genom att isolera de levande ledarna från omgivningen.

Men denna behållare innebär en kompromiss. Närvaron av behållaren minskar bussarnas värmeavledning. Den begränsar luftflödet runt bussarna och minskar strålningssvinn, vilket är viktigt för att avleda värmen som genereras under strömförsäljning. Som ett resultat är strömningskapaciteten för bussar inuti behållare ofta signifikant lägre jämfört med bussar exponerade för fri luft.

För att hantera detta problem och minimera minskningen av strömningskapaciteten kan ventilationsbehållare användas. Dessa behållare är utformade med öppningar eller ventiler som tillåter bättre luftcirkulation, vilket underlättar mer effektiv värmeavledning. Detta hjälper till att upprätthålla högre strömningskapaciteter samtidigt som det fortfarande ger nödvändigt mekaniskt skydd och isolering.

Figur 4 ger ett illustrativt exempel på en omsluten buss, som visar den typiska strukturen och utseendet av ett sådant system och belyser hur behållaren integreras med bussarna för att uppfylla kraven för inomhus elektriska installationer.

Isolerade bussar och trunkningsystem

Isolerade bussar

Isolerade bussar byggs vanligtvis med platta stänger av koppar eller aluminium. Antalet stänger per fas kan variera beroende på magnituden av den ström de ska bära. I detta setup omsluts varje individuell fas eller pol av en separat jordad mantel. Slutet av denna mantel är ansluten av en stång som är dimensionerad för full kortslutningsström.

Huvudfunktionen för manteln är att förhindra inträdet av mellanfas kortslutningsströmmar. Dessutom erbjuder den ett viktigt fördel relaterat till magnetiska fält. När ström flödar genom ledarna genereras starka magnetiska fält. Men en lika och motsatt ström induceras i behållaren eller manteln, vilket nästan helt neutraliserar dessa magnetiska fält. Denna neutralisering av magnetiska fält hjälper till att minska elektromagnetisk interferens och minimera risken för oönskade effekter på närliggande elektriska och elektroniska enheter.

Vanligt förekommande isolerande material för isolerade bussar inkluderar luft och svavelhexafluorid (SF6). Luft är ett tillgängligt och kostnadseffektivt alternativ, medan SF6 erbjuder överlägsna isolerande egenskaper, vilket gör det lämpligt för tillämpningar där högre nivåer av isolering och elektrisk prestanda krävs.

Trunkningsystem

I lågspännings- (LV) installationer, är ett kostnadseffektivt sätt att distribuera ström, samt leverera ström till flera enheter och underlätta kopplingar mellan brytarskåp eller mellan ett brytarskåp och en transformator, att använda ett trunkningsystem. Som illustrerat i figur 5, ger trunkningsystem en strukturerad och effektiv metod för att dirigera elektriska ledare, skydda dem från fysisk skada och förenkla installation och underhåll av elektriska system.

Trunkningsystem: Funktioner och fördelar

Ett trunkningsystem består av förmonterade platta stänger (inklusive fas- och nollledare) inneslutna i en enda metallisk behållare. Denna design erbjuder en strukturerad och organiserad metod för elektrisk strömdistribution.

I matnings-trunkningsystem uppnås strömtagning från buss-trunkningen genom användning av avtagningsenheter. Dessa enheter är anslutna vid specifika, fördefinierade platser längs buss-trunkningen. De möjliggör säker och kontrollerad strömtagning från systemet, vanligtvis via lämpliga skyddsanordningar som brytare eller sikringar. Detta setup säkerställer att elektrisk ström kan distribueras exakt till olika belastningar som krävs.

Trunkningsystem presenterar flera betydande fördelar jämfört med traditionella kabelflöden:

• Kostnadseffektivitet och lätthet i installation: Trunkningsystem är billigare att implementera och enklare att installera, särskilt vid högströmsapplikationer. I sådana scenarion krävs ofta flera kabler för att uppfylla spänningsfall- och spänningsdippspecifikationer. Detta ökar inte bara komplexiteten och kostnaden för kabelinstallation, utan ökar också risken för överhettning mellan kablerna, vilket potentiellt kan leda till kortslutning. Istället erbjuder trunkningsystem en mer effektiv och tillförlitlig lösning för högströmsdistribution.

• Mekanisk styrka och installationseffektivitet: De visar superiör mekanisk styrka över långa avstånd med minimalt behov av fastigheter. Detta egenskap minskar betydligt installations tid, eftersom färre stöd och fastigheter behövs jämfört med kabelläggning. Robustheten hos trunkningsystem säkerställer också större livslängd och tillförlitlighet under drift.

• Platsbesparing och förenklad design: Trunkningsystem eliminerar behovet av flera kabelläggningar tillsammans med deras associerade stödmetalldetaljer, vilket förenklar det totala elektriska infrastrukturen. Denna reduktion av komplexitet sparar inte bara plats, utan gör systemet enklare att hantera och underhålla.

• Minskade terminationskrav: De kräver mindre terminationsutrymme inom brytarskåp. Detta är en viktig fördel, särskilt i brytarskåpsdesigner där plats är begränsad, vilket möjliggör mer kompakta och effektiva elpanel layouter.

• Eliminering av behovet av kabellänkare: Eftersom trunkningsystem är förmonterade och inte kräver på-plats kabelsplittning, elimineras behovet av specialiserade kabellänkare. Detta minskar inte bara arbetetskostnader, men minimerar också potentialen för fel relaterade till kabellänkning, vilket förbättrar den totala kvaliteten och tillförlitligheten i den elektriska installationen.

• Flexibilitet i strömdistribution: Flera avtagningsuttag ger flexibilitet för att anpassa sig till ändringar i strömbeslut efter den ursprungliga installationen, beroende på buss-trunkningens kapacitet. Denna funktion möjliggör enkel omkonfiguration av det elektriska systemet för att tillgodose nya belastningar eller ändringar i belastningskrav, vilket gör trunkningsystem mycket anpassningsbara till föränderliga elektriska behov.

• Lätthet i ompositionering och utbyggnad: Ompositionering av distributionsuttag är en enkel process med trunkningsystem. Dessutom kan systemet enkelt utökas när det elektriska behovet av en anläggning växer, vilket ger en skalbar lösning för strömdistribution.

• Estetiskt tilltalande: I områden där det elektriska systemet är synligt, erbjuder trunkningsystem ett estetiskt tilltalande utseende jämfört med buntar av kablar. Deras smidiga och enhetliga design kan förbättra det visuella intrycket av ett byggnads inre, vilket gör dem till ett föredraget val i kommersiella och offentliga utrymmen.

• Återanvändbarhet: Buss-trunkningsystem kan demonteras och återanvändas i andra områden, vilket ger en kostnadseffektiv lösning för anläggningar som genomgår renovering eller expansion. Denna återanvändbarhetsfaktor minskar inte bara avfall, men erbjuder också betydande besparingar i termer av material- och installationskostnader.

• Förbättrad brandsäkerhet: De ger bättre resistens mot spridning av brand jämfört med traditionella kabelsystem. Metalliska behållaren för trunkningsystem bidrar till att innesluta brand och förhindra dess spridning genom det elektriska systemet, vilket bidrar till förbättrad brandsäkerhet i byggnader.