บัสบาร์และตัวเชื่อมต่อในระบบติดตั้งแรงดันสูงและแรงดันสูงมาก

บาร์ไฟฟ้าและตัวเชื่อมต่อในติดตั้งภายในและภายนอก

บาร์ไฟฟ้าคืออะไร?

บาร์ไฟฟ้าถูกกำหนดให้เป็นคอนดักเตอร์เดียวหรือกลุ่มของคอนดักเตอร์ที่มีวัตถุประสงค์ในการรวบรวมพลังงานไฟฟ้าจากสายป้อนเข้ามาและกระจายไปยังสายป้อนออก การทำงานนี้ทำให้บาร์ไฟฟ้าทำหน้าที่เป็นจุดเชื่อมโยงที่สำคัญที่กระแสไฟฟ้าจากสายป้อนเข้าและออกจะบรรจบกัน ทำให้รวมพลังงานไฟฟ้าไว้ที่จุดเดียวในระบบไฟฟ้า ฟังก์ชันนี้ทำให้บาร์ไฟฟ้าเป็นส่วนประกอบที่จำเป็นสำหรับการไหลและการกระจายพลังงานไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพในระบบต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับพลังงานไฟฟ้า

บาร์ไฟฟ้าสำหรับติดตั้งภายนอก

ในติดตั้งแรงดันสูง (HV) แรงดันสูงมาก (EHV) และติดตั้งกลางแจ้งแรงดันกลาง (MV) บาร์ไฟฟ้าเปลือยและตัวเชื่อมต่อถูกใช้อย่างแพร่หลาย คอนดักเตอร์ที่ใช้ในสถานการณ์เหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก: แบบท่อหรือแบบสายพัน

บาร์ไฟฟ้าแบบท่อโดยทั่วไปจะได้รับการสนับสนุนโดยอินซูลเลอร์ทรงกระบอก ซึ่งมักทำจากเซรามิก อินซูลเลอร์เหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการรักษาความแยกทางไฟฟ้าระหว่างบาร์ไฟฟ้าและโครงสร้างรองรับ ทำให้ระบบไฟฟ้าทำงานได้อย่างปลอดภัยและเหมาะสม ในทางตรงกันข้าม บาร์ไฟฟ้าแบบสายพันจะถูกตรึงไว้ด้วยคลัมป์ปลายตาย ซึ่งตรึงสายไว้อย่างแน่นหนาและป้องกันการเคลื่อนที่หรือการคลายตัวที่อาจทำให้การเชื่อมต่อไฟฟ้าเสียหาย

รูปที่ 1 และ 2 ให้ตัวอย่างภาพที่แสดงแนวคิดที่อธิบายไว้ข้างต้น นำเสนอลักษณะทั่วไปและการติดตั้งของบาร์ไฟฟ้าภายนอกและส่วนประกอบที่เกี่ยวข้อง

บาร์ไฟฟ้าสำหรับติดตั้งสวิตช์เกียร์

บาร์ไฟฟ้าที่ใช้ในติดตั้งสวิตช์เกียร์โดยทั่วไปจะผลิตจากทองแดง อลูมิเนียม หรืออัลลอยด์อลูมิเนียม เช่น อัลลอยด์ Al - Mg - Si (อลูมิเนียม - แมกนีเซียม - ซิลิคอน) วัสดุเหล่านี้ถูกเลือกเนื่องจากความนำไฟฟ้า สมบัติทางกล และความคุ้มค่า ทำให้เหมาะสมสำหรับการกระจายพลังงานไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพภายในระบบสวิตช์เกียร์

คุณลักษณะหลักของบาร์ไฟฟ้าเปลือย

• ขนาดทางกายภาพ: สำหรับคอนดักเตอร์แบบท่อ เส้นผ่านศูนย์กลางเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญ ในขณะที่สำหรับคอนดักเตอร์แบบสายพัน พื้นที่ภาคตัดขวางเป็นสิ่งสำคัญ ขนาดเหล่านี้มีผลโดยตรงต่อความสามารถในการนำกระแสไฟฟ้าและความต้านทานไฟฟ้าของบาร์ไฟฟ้า ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางหรือภาคตัดขวางที่ใหญ่ขึ้นจะช่วยให้สามารถส่งกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นได้โดยมีการสูญเสียน้อยลง

• สมบัติทางกล: บาร์ไฟฟ้าเปลือยต้องมีความแข็งแรงทางกลเพียงพอที่จะทนต่อแรงต่าง ๆ ที่พบระหว่างการทำงาน ค่าพารามิเตอร์ทางกลที่สำคัญรวมถึงความแข็งแรงต้านแรงดึง (ความสามารถในการต้านทานการยืด) ความแข็งแรงต้านแรงกด (ความต้านทานต่อแรงกด) ความแข็งแรงต้านแรงโค้ง (ความสามารถในการต้านทานแรงโค้ง) และความแข็งแรงต้านแรงบิด (ความต้านทานต่อการเสียรูปภายใต้แรงกด) นอกจากนี้ โมเมนต์ของการต้านทานและการเฉื่อยยังเป็นสิ่งสำคัญในการทำความเข้าใจว่าบาร์ไฟฟ้าจะตอบสนองต่อแรงเครียดทางกลอย่างไร เพื่อให้มั่นใจในความสมบูรณ์ของโครงสร้างตลอดเวลา

• กระแสไฟฟ้าที่กำหนด: กระแสไฟฟ้าที่กำหนดของบาร์ไฟฟ้าระบุถึงกระแสไฟฟ้าต่อเนื่องสูงสุดที่สามารถส่งได้อย่างปลอดภัยโดยไม่มีการทำความร้อนหรือลดประสิทธิภาพมากเกินไป ค่านี้ถูกกำหนดตามปัจจัยต่าง ๆ เช่น สมบัติของวัสดุ พื้นที่ภาคตัดขวาง และสภาพแวดล้อมในการทำงาน การเลือกบาร์ไฟฟ้าที่มีกระแสไฟฟ้าที่กำหนดเหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญเพื่อป้องกันการทำความร้อนและปัญหาที่อาจเกิดขึ้นในระบบไฟฟ้า

ควรทราบว่าเนื่องจากบาร์ไฟฟ้าเปลือยไม่มีฉนวนหุ้ม แนวคิดของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดไม่ได้ใช้ในลักษณะเดียวกับคอนดักเตอร์ที่มีฉนวนหุ้ม เมื่อเชื่อมต่อบาร์ไฟฟ้ากับเทอร์มินัลของอุปกรณ์ ต้องใช้ตัวเชื่อมต่อเฉพาะ เช่น ตัวเชื่อมต่อที่แสดงในรูปที่ 3 ตัวเชื่อมต่อเหล่านี้ช่วยให้การเชื่อมต่อไฟฟ้ามีความมั่นคง มีความต้านทานต่ำ และช่วยให้การถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้าระหว่างบาร์ไฟฟ้าและส่วนประกอบอื่น ๆ ของระบบสวิตช์เกียร์เป็นไปอย่างเชื่อถือได้

การเชื่อมต่อบาร์ไฟฟ้าและระบบบาร์ไฟฟ้าที่มีฉนวนหุ้ม

การเชื่อมต่อบาร์ไฟฟ้า

เมื่อพูดถึงการเชื่อมต่อระหว่างบาร์ไฟฟ้า การเลือกตัวเชื่อมต่อเป็นสิ่งสำคัญและขึ้นอยู่กับวัสดุของบาร์ไฟฟ้าที่กำลังเชื่อมต่อ สำหรับการเชื่อมต่อทองแดงกับทองแดง ตัวเชื่อมต่อทองแดงบรอนซ์มักถูกใช้ ตัวเชื่อมต่อเหล่านี้มีความนำไฟฟ้าและความแข็งแรงทางกลที่ยอดเยี่ยม ทำให้การเชื่อมต่อเชื่อถือได้ สำหรับการเชื่อมต่ออลูมิเนียมกับอลูมิเนียม ตัวเชื่อมต่ออัลลอยด์อลูมิเนียมเป็นตัวเลือกที่เหมาะสม ตัวเชื่อมต่อเหล่านี้ถูกออกแบบมาเพื่อให้เข้ากับคุณสมบัติของบาร์ไฟฟ้าอลูมิเนียม ให้การเชื่อมต่อที่มั่นคงและลดความเสี่ยงของการกัดกร่อน

ในกรณีของการเชื่อมต่อทองแดงกับอลูมิเนียม ตัวเชื่อมต่อไบ - เมทัลลิกเป็นสิ่งจำเป็น การใช้ตัวเชื่อมต่อเหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อป้องกันการกัดกร่อนที่อาจเกิดขึ้นจากการทำปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลต์เมื่อสองโลหะที่แตกต่างกันสัมผัสกันในสภาพแวดล้อมที่มีอิเล็กโทรไลต์ (เช่น ความชื้นในอากาศ) การทำปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลต์ระหว่างทองแดงและอลูมิเนียมสามารถทำให้การเชื่อมต่อเสื่อมสภาพในระยะยาว อาจทำให้เกิดปัญหาทางไฟฟ้า ตัวเชื่อมต่อไบ - เมทัลลิกถูกออกแบบมาเพื่อลดปัญหานี้ ทำให้การเชื่อมต่อระหว่างบาร์ไฟฟ้าทองแดงและอลูมิเนียมมีอายุการใช้งานยาวนานและเชื่อถือได้

บาร์ไฟฟ้าที่มีฉนวนหุ้มและระบบรางสายไฟ

ในติดตั้งภายในแรงดันกลาง (MV) และแรงดันต่ำ (LV) ที่มีกระแสไฟฟ้าสูงและพื้นที่จำกัด บาร์ไฟฟ้าที่มีฉนวนหุ้มและระบบรางสายไฟมักถูกใช้ ในระบบเหล่านี้ บาร์ไฟฟ้าจะถูกหุ้มด้วยเคสโลหะ ซึ่งมีหน้าที่ทั้งการป้องกันทางกลและการฉนวนไฟฟ้า เคสเหล่านี้ปกป้องบาร์ไฟฟ้าจากการกระทบกระแทกหรือการสัมผัสกับวัตถุแปลกปลอม และยังป้องกันการช็อกไฟฟ้าโดยแยกคอนดักเตอร์ที่มีไฟฟ้าออกจากสภาพแวดล้อมรอบข้าง

อย่างไรก็ตาม เคสนี้มีข้อแลกเปลี่ยน ความมีอยู่ของเคสลดการระบายความร้อนของบาร์ไฟฟ้า มันจำกัดการไหลของอากาศเย็นรอบบาร์ไฟฟ้าและลดการสูญเสียจากการแผ่รังสี ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการระบายความร้อนที่เกิดจากการไหลของกระแสไฟฟ้า ผลลัพธ์คือ กระแสไฟฟ้าที่กำหนดของบาร์ไฟฟ้าภายในเคสมักจะต่ำกว่ามากเมื่อเทียบกับบาร์ไฟฟ้าที่สัมผัสกับอากาศอิสระ

เพื่อแก้ไขปัญหานี้และลดการลดลงของความสามารถในการนำกระแส สามารถใช้เคสที่มีการระบายอากาศ ซึ่งถูกออกแบบมาพร้อมกับช่องหรือช่องระบายอากาศที่ช่วยให้การไหลของอากาศดีขึ้น ทำให้การระบายความร้อนมีประสิทธิภาพมากขึ้น ช่วยให้สามารถรักษากระแสไฟฟ้าที่กำหนดให้สูงขึ้น ในขณะที่ยังคงให้การป้องกันทางกลและการฉนวน

รูปที่ 4 ให้ตัวอย่างของบาร์ไฟฟ้าที่มีฉนวนหุ้ม แสดงโครงสร้างและลักษณะทั่วไปของระบบดังกล่าว และเน้นว่าเคสได้ถูกผสานเข้ากับบาร์ไฟฟ้าอย่างไรเพื่อตอบสนองความต้องการของติดตั้งไฟฟ้าภายใน

บาร์ไฟฟ้าที่แยกและระบบรางสายไฟ

บาร์ไฟฟ้าที่แยก

บาร์ไฟฟ้าที่แยกมักถูกสร้างขึ้นโดยใช้แท่งแบนของทองแดงหรืออลูมิเนียม จำนวนแท่งต่อเฟสสามารถแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับขนาดของกระแสที่ต้องการส่ง ในระบบดังกล่าว แต่ละเฟสหรือโพลจะถูกหุ้มด้วยชีทที่แยกออกมา ปลายของชีทเหล่านี้จะถูกเชื่อมต่อด้วยแท่งที่มีการกำหนดกระแสไฟฟ้าสั้นวงจรเต็ม

ฟังก์ชันหลักของชีทคือการป้องกันการเกิดกระแสไฟฟ้าสั้นวงจรระหว่างเฟส นอกจากนี้ ยังมีข้อดีที่สำคัญเกี่ยวกับสนามแม่เหล็ก เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านคอนดักเตอร์ จะสร้างสนามแม่เหล็กที่แรง แต่กระแสไฟฟ้าที่เท่ากันและตรงกันข้ามจะถูกเหนี่ยวนำในชีทหรือเคส ซึ่งจะทำให้สนามแม่เหล็กเหล่านี้ลดลงเกือบหมด การทำให้สนามแม่เหล็กลดลงช่วยลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าและลดความเป็นไปได้ของผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ใกล้เคียง

วัสดุฉนวนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับบาร์ไฟฟ้าที่แยกได้แก่ อากาศและซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์ (SF6) อากาศเป็นตัวเลือกที่พร้อมใช้งานและคุ้มค่า ในขณะที่ SF6 มีสมบัติฉนวนที่ดีกว่า ทำให้เหมาะสมสำหรับการใช้งานที่ต้องการฉนวนและประสิทธิภาพทางไฟฟ้าสูง

ระบบรางสายไฟ

ในการติดตั้งแรงดันต่ำ (LV) วิธีการกระจายพลังงานไฟฟ้าที่ประหยัดค่าใช้จ่าย รวมถึงการจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์หลายชิ้นและการเชื่อมต่อระหว่างสวิตช์บอร์ดหรือระหว่างสวิตช์บอร์ดกับหม้อแปลง คือการใช้ระบบรางสายไฟ ตามที่แสดงในรูปที่ 5 ระบบรางสายไฟให้วิธีการที่มีโครงสร้างและมีประสิทธิภาพในการจัดเรียงสายไฟ ป้องกันการเสียหายทางกายภาพ และทำให้การติดตั้งและการบำรุงรักษาระบบไฟฟ้าสะดวกขึ้น

ระบบรางสายไฟ: คุณลักษณะและข้อดี

ระบบรางสายไฟประกอบด้วยคอนดักเตอร์แท่งแบนที่เตรียมไว้ล่วงหน้า (รวมถึงคอนดักเตอร์เฟสและคอนดักเตอร์กลาง) ที่ถูกหุ้มด้วยเคสโลหะเดียว การออกแบบนี้ให้วิธีการกระจายพลังงานไฟฟ้าที่มีลำดับและมีระบบ

ในระบบรางสายไฟสำหรับการป้อนพลังงาน การส่งพลังงานจากบาร์ไฟฟ้ารางสายไฟจะทำผ่านหน่วย Tap-off หน่วยเหล่านี้เชื่อมต่อที่ตำแหน่งที่กำหนดไว้ล่วงหน้าตามบาร์ไฟฟ้ารางสายไฟ ทำให้สามารถส่งพลังงานออกจากระบบได้อย่างปลอดภัยและควบคุม โดยทั่วไปผ่านอุปกรณ์ป้องกันที่เหมาะสม เช่น สวิตช์ตัดวงจรหรือฟิวส์ การตั้งค่านี้ทำให้สามารถกระจายพลังงานไฟฟ้าไปยังโหลดต่าง ๆ ตามที่ต้องการได้อย่างแม่นยำ

ระบบรางสายไฟมีข้อดีหลายประการเมื่อเทียบกับระบบสายไฟแบบดั้งเดิม:

• คุ้มค่าและง่ายต่อการติดตั้ง: ระบบรางสายไฟมีค่าใช้จ่ายในการดำเนินการน้อยกว่าและง่ายต่อการติดตั้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแอปพลิเคชันที่มีกระแสสูง ในสถานการณ์ดังกล่าว การบรรลุกระแสไฟฟ้าที่กำหนดด้วยสายไฟเดี่ยวมักต้องใช้สายไฟหลายเส้นเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดการลดแรงดันและแรงดันตก ซึ่งไม่เพียงแต่เพิ่มความซับซ้อนและค่าใช้จ่ายในการติดตั้งสายไฟเท่านั้น แต่ยังเพิ่มความเสี่ยงของการทำความร้อนระหว่างสายไฟ ซึ่งอาจนำไปสู่การสั้นวงจรได้ ในทางตรงกันข้าม ระบบรางสายไฟให้โซลูชันที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้สำหรับการกระจายพลังงานไฟฟ้าที่มีกระแสสูง

• ความแข็งแรงทางกลและความมีประสิทธิภาพในการติดตั้ง: ระบบรางสายไฟมีความแข็งแรงทางกลที่เหนือกว่าในระยะทางที่ยาวโดยมีความต้องการในการยึดน้อย ลักษณะนี้ช่วยลดเวลาในการติดตั้ง เนื่องจากต้องการการยึดและตัวยึดน้อยกว่าเมื่อเทียบกับการเดินสายไฟ ความแข็งแรงของระบบรางสายไฟยังช่วยให้มีความทนทานและเชื่อถือได้มากขึ้นในการทำงาน

• ประหยัดพื้นที่และออกแบบง่าย: ระบบรางสายไฟทำให้ไม่ต้องใช้การเดินสายไฟหลายเส้นพร้อมกับโครงสร้างโลหะที่รองรับ ทำให้โครงสร้างไฟฟ้าโดยรวมง่ายขึ้น การลดความซับซ้อนนี้ไม่เพียงแต่ช่วยประหยัดพื้นที่เท่านั้น แต่ยังทำให้ระบบง่ายต่อการจัดการและบำรุงรักษา

• ลดความต้องการในการยึด: ระบบรางสายไฟต้องการพื้นที่ในการยึดน้อยกว่าภายในสวิตช์บอร์ด นี่เป็นข้อดีที่สำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการออกแบบสวิตช์บอร์ดที่มีพื้นที่จำกัด ทำให้สามารถออกแบบแผนผังสวิตช์บอร์ดที่กะทัดรัดและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

• ไม่ต้องใช้ช่างต่อสายไฟ: เนื่องจากระบบรางสายไฟถูกเตรียมไว้ล่วงหน้าและไม่ต้องต่อสายไฟบนไซต์ จึงไม่ต้องใช้ช่างต่อสายไฟเฉพาะทาง ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยลดค่าใช้จ่ายในการทำงานเท่านั้น แต่ยังลดความเสี่ยงจากการทำผิดพลาดในการต่อสายไฟ ทำให้การติดตั้งไฟฟ้ามีคุณภาพและเชื่อถือได้มากขึ้น

• ความยืดหยุ่นในการกระจายพลังงาน: ช่อง Tap-off หลายช่องให้ความยืดหยุ่นในการปรับเปลี่ยนความต้องการพลังงานหลังจากการติดตั้งครั้งแรก ภายใต้การกำหนดค่าของบาร์ไฟฟ้ารางสายไฟ คุณสมบัตินี้ช่วยให้สามารถปรับเปลี่ยนระบบไฟฟ้าเพื่อรองรับโหลดใหม่หรือการเปลี่ยนแปลงความต้องการโหลด ทำให้ระบบรางสายไฟมีความยืดหยุ่นสูงในการตอบสนองความต้องการไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลง

• ความง่ายในการย้ายและขยาย: การย้ายช่องกระจายพลังงานเป็นกระบวนการที่ง่ายดายในระบบรางสายไฟ นอกจากนี้ ระบบยังสามารถขยายได้ง่ายเมื่อความต้องการไฟฟ้าของสถานที่เพิ่มขึ้น ทำให้เป็นโซลูชันที่สามารถปรับขนาดได้สำหรับการกระจายพลังงานไฟฟ้า

• ความสวยงาม: ในพื้นที่ที่ระบบไฟฟ้าสามารถมองเห็นได้ ระบบรางสายไฟมีลักษณะที่สวยงามกว่าเมื่อเทียบกับชุดสายไฟ การออกแบบที่เรียบง่ายและเป็นเอกภาพสามารถเพิ่มความสวยงามภายในอาคาร ทำให้เป็นตัวเลือกที่นิยมในพื้นที่เชิงพาณิชย์และสาธารณะ

• สามารถใช้ซ้ำได้: ระบบรางสายไฟสามารถถอดแยกและใช้ซ้ำในพื้นที่อื่น ๆ ทำให้เป็นโซลูชันที่คุ้มค่าสำหรับสถานที่ที่กำลังทำการปรับปรุงหรือขยาย คุณสมบัติการใช้ซ้ำนี้ไม่เพียงแต่ช่วยลดการทิ้งของเสียเท่านั้น แต่ยังช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในการวัสดุและการติดตั้งอย่างมาก

• ความต้านทานต่อไฟที่ดีขึ้น: ระบบรางสายไฟมีความต้านทานต่อการแพร่กระจายของไฟที่ดีกว่าเมื่อเทียบกับระบบสายไฟแบบดั้งเดิม เคสโลหะของรางสายไฟช่วยป้องกันการแพร่กระจายของไฟและป้องกันไม่ให้ไฟแพร่กระจายผ่านระบบไฟฟ้า ทำให้ความปลอดภัยจากไฟในอาคารดีขึ้น