Thanh dẫn và bộ kết nối trong hệ thống điện áp cao và siêu cao

Đường dây dẫn điện và Kết nối trong Lắp đặt Trong Nhà và Ngoài Trời

Đường dây dẫn điện là gì?

Đường dây dẫn điện được định nghĩa là một dây dẫn đơn hoặc một nhóm dây dẫn có chức năng thu thập điện từ các nguồn cấp vào và phân phối nó đến các nguồn cấp ra. Về bản chất, nó hoạt động như một điểm kết nối quan trọng nơi dòng điện từ các nguồn cấp vào và ra hội tụ, hiệu quả tập trung điện năng tại một điểm duy nhất trong hệ thống điện. Chức năng này làm cho đường dây dẫn điện trở thành thành phần thiết yếu để thúc đẩy dòng chảy và phân phối điện hiệu quả trong nhiều cấu hình liên quan đến điện.

Đường dây dẫn điện cho Lắp đặt Ngoài Trời

Trong các lắp đặt điện áp cao (HV), điện áp rất cao (EHV) cũng như trong các lắp đặt điện áp trung bình (MV) ngoài trời, thường sử dụng các đường dây dẫn điện trần và kết nối. Các dây dẫn được sử dụng trong những trường hợp này có thể là hai loại chính: ống hoặc dây xoắn.

Đường dây dẫn điện ống thường được hỗ trợ bởi cột cách điện, thường được làm bằng gốm. Những cách điện này đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự cách ly điện giữa đường dây dẫn điện và cấu trúc hỗ trợ, đảm bảo hệ thống điện hoạt động an toàn và đúng cách. Mặt khác, các đường dây dẫn điện dây xoắn được cố định bằng kẹp cuối, giữ chặt các dây và ngăn chặn mọi chuyển động hoặc lỏng lẻo có thể làm gián đoạn kết nối điện.

Hình 1 và 2 cung cấp các ví dụ trực quan minh họa các khái niệm được mô tả ở trên, thể hiện diện mạo và cách lắp đặt điển hình của đường dây dẫn điện ngoài trời và các thành phần liên quan.

Đường dây dẫn điện cho Lắp đặt Thiết bị Chuyển mạch

Các đường dây dẫn điện được sử dụng trong lắp đặt thiết bị chuyển mạch thường được chế tạo từ đồng, nhôm, hoặc hợp kim nhôm như hợp kim Al - Mg - Si (nhôm - magiê - silic). Các vật liệu này được chọn vì độ dẫn điện, tính chất cơ học và hiệu quả về chi phí, khiến chúng phù hợp để phân phối điện hiệu quả trong hệ thống thiết bị chuyển mạch.

Đặc trưng Chính của Đường dây dẫn điện Trần

• Kích thước Vật lý: Đối với các dây dẫn ống, đường kính là tham số quan trọng, trong khi đối với dây dẫn dây xoắn, diện tích mặt cắt ngang là điều quan trọng nhất. Những kích thước này直接影响了母线的载流能力和电阻。较大的直径或横截面允许传输更高的电流，并且损耗更低。 - 对于管状导体，直径是一个关键参数；对于绞线导体，横截面积是最重要的。这些尺寸直接影响母线的载流能力和电阻。较大的直径或横截面允许传输更高的电流，并且损耗更低。 - 母线必须具备足够的机械强度以承受运行中遇到的各种力。主要的机械参数包括抗拉强度（抵抗拉伸的能力）、抗压强度（抵抗挤压的能力）、弯曲强度（抵抗弯曲力的能力）和屈曲强度（在压缩载荷下的变形抵抗力）。此外，抵抗矩和惯性矩对于理解母线如何响应机械应力至关重要，确保其结构完整性随时间保持不变。 - 母线的额定电流表示它可以安全承载的最大连续电流，而不会过热或性能下降。这个值基于材料特性、横截面积和环境工作条件等因素确定。选择具有适当额定电流的母线对于防止过热和电力系统中的潜在故障至关重要。 请继续翻译剩余部分。非常抱歉，我之前的回答中出现了错误。以下是完整的越南语翻译： ```html

• Kích thước Vật lý: Đối với các dây dẫn ống, đường kính là tham số quan trọng, trong khi đối với dây dẫn dây xoắn, diện tích mặt cắt ngang là điều quan trọng nhất. Những kích thước này直接影响了母线的载流能力和电阻。较大的直径或横截面允许传输更高的电流，并且损耗更低。 - 对于管状导体，直径是一个关键参数；对于绞线导体，横截面积是最重要的。这些尺寸直接影响母线的载流能力和电阻。较大的直径或横截面允许传输更高的电流，并且损耗更低。 - 母线必须具备足够的机械强度以承受运行中遇到的各种力。主要的机械参数包括抗拉强度（抵抗拉伸的能力）、抗压强度（抵抗挤压的能力）、弯曲强度（抵抗弯曲力的能力）和屈曲强度（在压缩载荷下的变形抵抗力）。此外，抵抗矩和惯性矩对于理解母线如何响应机械应力至关重要，确保其结构完整性随时间保持不变。 - 母线的额定电流表示它可以安全承载的最大连续电流，而不会过热或性能下降。这个值基于材料特性、横截面积和环境工作条件等因素确定。选择具有适当额定电流的母线对于防止过热和电力系统中的潜在故障至关重要。 请继续翻译剩余部分。非常抱歉，我之前的回答中出现了错误。以下是完整的越南语翻译： ```html

• Kích thước Vật lý: Đối với các dây dẫn ống, đường kính là tham số quan trọng, trong khi đối với dây dẫn dây xoắn, diện tích mặt cắt ngang là điều quan trọng nhất. Những kích thước này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tải dòng điện và điện trở của đường dây dẫn điện. Đường kính lớn hơn hoặc diện tích mặt cắt ngang lớn hơn cho phép truyền tải dòng điện cao hơn với tổn thất thấp hơn.

• Tính chất Cơ học: Đường dây dẫn điện trần phải có đủ sức mạnh cơ học để chịu đựng các lực gặp phải trong quá trình vận hành. Các thông số cơ học chính bao gồm sức mạnh kéo (khả năng chống lại sự kéo dài), sức mạnh nén (kháng lực ép), sức mạnh uốn (khả năng chịu lực uốn) và sức mạnh uốn cong (kháng lực biến dạng dưới tải nén). Ngoài ra, các mô men kháng và quán tính là quan trọng để hiểu cách đường dây dẫn điện sẽ phản ứng với các căng thẳng cơ học, đảm bảo tính toàn vẹn cấu trúc theo thời gian.

• Dòng điện Định mức: Dòng điện định mức của đường dây dẫn điện chỉ ra dòng điện liên tục tối đa mà nó có thể mang an toàn mà không gây quá nhiệt hoặc suy giảm hiệu suất. Giá trị này được xác định dựa trên các yếu tố như tính chất vật liệu, diện tích mặt cắt ngang và điều kiện vận hành môi trường. Việc lựa chọn đường dây dẫn điện có dòng điện định mức phù hợp là cần thiết để ngăn ngừa quá nhiệt và các sự cố tiềm ẩn trong hệ thống điện.

Cần lưu ý rằng do đường dây dẫn điện trần không được cách điện, khái niệm về điện áp định mức không áp dụng theo cùng cách như đối với các dây dẫn được cách điện. Khi kết nối đường dây dẫn điện với các đầu cắm thiết bị, phải sử dụng các kết nối chuyên dụng. Những kết nối này, như được minh họa trong Hình 3, đảm bảo kết nối điện an toàn, ít điện trở, giúp truyền tải điện tin cậy giữa đường dây dẫn điện và các thành phần khác của hệ thống thiết bị chuyển mạch.

Kết nối Đường dây dẫn điện và Hệ thống Đường dây dẫn điện Cách điện

Kết nối Đường dây dẫn điện

Khi nói đến việc kết nối giữa các đường dây dẫn điện, sự lựa chọn kết nối là rất quan trọng và phụ thuộc vào vật liệu của các đường dây dẫn điện được nối. Đối với kết nối đồng-đồng, thường sử dụng các kết nối đồng thau. Các kết nối này cung cấp độ dẫn điện tuyệt vời và sức mạnh cơ học, đảm bảo kết nối đáng tin cậy. Đối với kết nối nhôm-nhôm, các kết nối hợp kim nhôm là lựa chọn lý tưởng. Chúng được thiết kế đặc biệt để phù hợp với các tính chất của đường dây dẫn điện nhôm, cung cấp kết nối chắc chắn và ổn định trong khi giảm thiểu nguy cơ ăn mòn.

Trong trường hợp kết nối đồng-nhôm, các kết nối song kim là cần thiết. Việc sử dụng các kết nối này là cần thiết để ngăn chặn sự ăn mòn có thể xảy ra do hiệu ứng điện phân khi hai kim loại khác nhau tiếp xúc trong môi trường có chất điện phân (như hơi ẩm trong không khí). Phản ứng điện phân giữa đồng và nhôm có thể dẫn đến sự xuống cấp của kết nối theo thời gian, có thể gây ra sự cố điện. Các kết nối song kim được thiết kế để giảm thiểu vấn đề này, đảm bảo kết nối lâu dài và đáng tin cậy giữa các đường dây dẫn điện đồng và nhôm.

Đường dây dẫn điện Cách điện & Hệ thống Trunking

Trong các lắp đặt điện áp trung bình (MV) và điện áp thấp (LV) trong nhà, nơi có dòng điện cao và không gian hạn chế, thường sử dụng các đường dây dẫn điện cách điện và hệ thống trunking. Trong những hệ thống này, các đường dây dẫn điện được bao bọc trong các vỏ kim loại, có tác dụng kép là cung cấp bảo vệ cơ học và cách điện điện. Các vỏ bảo vệ các đường dây dẫn điện khỏi hư hỏng vật lý, chẳng hạn như va chạm vô tình hoặc tiếp xúc với các vật lạ, và cũng ngăn ngừa điện giật bằng cách cách ly các dây dẫn sống khỏi môi trường xung quanh.

Tuy nhiên, việc có vỏ bọc đi kèm với sự đánh đổi. Sự tồn tại của vỏ bọc giảm khả năng tản nhiệt của các đường dây dẫn điện. Nó hạn chế luồng không khí làm mát xung quanh các đường dây dẫn điện và giảm tổn thất bức xạ, vốn quan trọng để tản nhiệt sinh ra trong quá trình dòng điện chạy. Do đó, các dòng điện định mức của các đường dây dẫn điện trong vỏ bọc thường thấp hơn đáng kể so với các đường dây dẫn điện phơi bày ra không khí tự do.

Để giải quyết vấn đề này và giảm thiểu sự giảm khả năng tải dòng điện, có thể sử dụng các vỏ bọc có khe hở. Những vỏ bọc này được thiết kế với các lỗ hoặc khe hở cho phép luồng không khí tốt hơn, giúp tản nhiệt hiệu quả hơn. Điều này giúp duy trì các dòng điện định mức cao hơn trong khi vẫn cung cấp bảo vệ cơ học và cách điện cần thiết.

Hình 4 cung cấp một ví dụ minh họa về đường dây dẫn điện bao bọc, thể hiện cấu trúc và diện mạo điển hình của hệ thống như vậy và nhấn mạnh cách vỏ bọc được tích hợp với các đường dây dẫn điện để đáp ứng yêu cầu của các lắp đặt điện trong nhà.

Đường dây dẫn điện Cách ly và Hệ thống Trunking

Đường dây dẫn điện Cách ly

Các đường dây dẫn điện cách ly thường được xây dựng bằng thanh phẳng từ đồng hoặc nhôm. Số lượng thanh mỗi pha có thể thay đổi, tùy thuộc vào cường độ dòng điện mà chúng cần mang. Trong cấu hình này, mỗi pha hoặc cực riêng lẻ được bao bọc trong một vỏ riêng biệt được nối đất. Hai đầu của vỏ này được nối bằng thanh được định mức cho dòng ngắn mạch đầy đủ.

Chức năng chính của vỏ là ngăn chặn sự xuất hiện của dòng ngắn mạch giữa các pha. Ngoài ra, nó còn mang lại lợi ích quan trọng liên quan đến từ trường. Khi dòng điện chạy qua các dây dẫn, nó tạo ra từ trường mạnh. Tuy nhiên, một dòng điện bằng và ngược được cảm ứng trong vỏ hoặc vỏ, gần như hoàn toàn triệt tiêu các từ trường này. Sự triệt tiêu từ trường này giúp giảm nhiễu điện từ và giảm thiểu khả năng gây ra các hiệu ứng không mong muốn đối với các thiết bị điện và điện tử gần đó.

Các vật liệu cách điện phổ biến được sử dụng cho các đường dây dẫn điện cách ly bao gồm không khí và hexafluorua sunphua (SF6). Không khí là một lựa chọn sẵn có và tiết kiệm chi phí, trong khi SF6 cung cấp các tính chất cách điện vượt trội, làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi mức cách điện và hiệu suất điện cao hơn.

Hệ thống Trunking

Trong các lắp đặt điện áp thấp (LV), một phương pháp hiệu quả về chi phí để phân phối điện, cũng như cung cấp điện cho nhiều thiết bị và tạo kết nối giữa các bảng chuyển mạch hoặc giữa bảng chuyển mạch và biến áp, là sử dụng hệ thống trunking. Như được minh họa trong Hình 5, các hệ thống trunking cung cấp cách sắp xếp và hiệu quả để định tuyến các dây dẫn điện, bảo vệ chúng khỏi hư hỏng vật lý và đơn giản hóa việc lắp đặt và bảo dưỡng các hệ thống điện.

Hệ thống Trunking: Đặc điểm và Ưu điểm

Một hệ thống trunking bao gồm các dây dẫn phẳng đã được lắp ráp sẵn (bao gồm cả dây dẫn pha và dây dẫn trung tính) được bao bọc trong một vỏ kim loại duy nhất. Thiết kế này cung cấp cách tiếp cận gọn gàng và có tổ chức để phân phối điện.

Trong các hệ thống trunking cấp nguồn, việc lấy điện từ trunking busbar được thực hiện thông qua việc sử dụng các đơn vị tap-off. Các đơn vị này được kết nối tại các vị trí cụ thể, được xác định trước dọc theo trunking busbar. Chúng cho phép lấy điện an toàn và kiểm soát từ hệ thống, thường thông qua các thiết bị bảo vệ thích hợp như cầu chì hoặc cầu dao. Cấu hình này đảm bảo rằng điện có thể được phân phối chính xác đến các tải theo yêu cầu.

Các hệ thống trunking mang lại nhiều ưu điểm đáng kể so với các hệ thống cáp truyền thống:

• Hiệu quả về Chi phí và Đơn giản trong Lắp đặt: Các hệ thống trunking rẻ hơn để triển khai và đơn giản hơn để lắp đặt, đặc biệt là khi xử lý các ứng dụng dòng điện cao. Trong các kịch bản này, đạt được các dòng điện định mức cần thiết với cáp đơn lõi thường yêu cầu sử dụng nhiều cáp để đáp ứng các thông số về sụt áp và sụt áp. Điều này không chỉ tăng độ phức tạp và chi phí lắp đặt cáp, mà còn tăng nguy cơ quá nhiệt giữa các cáp, có thể dẫn đến ngắn mạch. Ngược lại, các hệ thống trunking cung cấp giải pháp phân phối điện hiệu quả và đáng tin cậy hơn cho các ứng dụng dòng điện cao.

• Sức mạnh Cơ học và Hiệu quả Lắp đặt: Chúng thể hiện sức mạnh cơ học vượt trội trên các khoảng cách dài với nhu cầu cố định tối thiểu. Đặc điểm này giảm đáng kể thời gian lắp đặt, vì ít cần hỗ trợ và vít hơn so với các đường cáp. Độ bền của các hệ thống trunking cũng đảm bảo độ tin cậy cao hơn trong quá trình vận hành.

• Tiết kiệm Không gian và Thiết kế Đơn giản: Các hệ thống trunking loại bỏ nhu cầu về nhiều đường cáp cùng với các cấu trúc kim loại hỗ trợ, đơn giản hóa cơ sở hạ tầng điện tổng thể. Sự giảm thiểu độ phức tạp này không chỉ tiết kiệm không gian mà còn làm cho hệ thống dễ quản lý và bảo dưỡng hơn.

• Giảm Yêu cầu Kết thúc: Chúng đòi hỏi ít không gian kết thúc hơn trong các bảng chuyển mạch. Đây là một ưu điểm quan trọng, đặc biệt là trong các thiết kế bảng chuyển mạch có không gian hạn chế, cho phép bố cục bảng điện nhỏ gọn và hiệu quả hơn.

• Loại bỏ Nhu cầu Jointer Cáp: Vì các hệ thống trunking đã được lắp ráp sẵn và không yêu cầu nối cáp tại chỗ, nên không cần đến jointer cáp chuyên dụng. Điều này không chỉ giảm chi phí lao động mà còn giảm thiểu khả năng lỗi liên quan đến nối cáp, nâng cao chất lượng và độ tin cậy tổng thể của hệ thống điện.

• Độ Linh hoạt trong Phân phối Điện: Nhiều điểm rút điện cung cấp độ linh hoạt để thích ứng với các thay đổi về yêu cầu điện sau khi lắp đặt ban đầu, tuân thủ mức định mức của trunking busbar. Tính năng này cho phép cấu hình lại hệ thống điện một cách dễ dàng để đáp ứng các tải mới hoặc thay đổi nhu cầu tải, làm cho các hệ thống trunking rất linh hoạt đối với các nhu cầu điện đang phát triển.

• Đơn giản trong Việc Di chuyển và Mở rộng: Việc di chuyển các điểm phân phối là một quy trình đơn giản với các hệ thống trunking. Hơn nữa, hệ thống có thể được mở rộng dễ dàng khi nhu cầu điện của cơ sở tăng lên, cung cấp giải pháp có thể mở rộng cho phân phối điện.

• Độ thẩm mỹ: Trong các khu vực mà hệ thống điện có thể nhìn thấy, các hệ thống trunking cung cấp vẻ ngoài thẩm mỹ hơn so với các bó cáp. Thiết kế gọn gàng và đồng đều của chúng có thể tăng cường vẻ đẹp nội thất của tòa nhà, làm cho chúng trở thành lựa chọn ưu tiên trong các không gian thương mại và công cộng.

• Khả năng tái sử dụng: Các hệ thống trunking busbar có thể được tháo rời và tái sử dụng ở các khu vực khác, cung cấp giải pháp tiết kiệm chi phí cho các cơ sở đang cải tạo hoặc mở rộng. Yếu tố tái sử dụng này không chỉ giảm thiểu rác thải mà còn mang lại tiết kiệm đáng kể về vật liệu và chi phí lắp đặt.

• Khả năng Chống cháy được Tăng cường: Chúng cung cấp khả năng chống lan truyền hỏa hoạn tốt hơn so với các hệ thống cáp truyền thống. Vỏ kim loại của trunking giúp chứa lửa và ngăn chặn nó lan truyền thông qua hệ thống điện, góp phần cải thiện an toàn phòng cháy chữa cháy trong các tòa nhà.