Busbars dan Konektor dalam Pemasangan HV dan EHV

Apakah Busbar Elektrik?

Busbar elektrik adalah konduktor atau set konduktor yang direka untuk mengumpul tenaga elektrik dari pemakan masuk dan mendistribusikannya ke pemakan keluar. Secara fungsional, ia berfungsi sebagai persimpangan di mana arus masuk dan keluar bertemu, bertindak sebagai hub pusat untuk pengagregatan dan pendistribusian tenaga.

Pemasangan Busbar Luar

Dalam sistem tegangan tinggi (HV), tegangan sangat tinggi (EHV), dan sistem tegangan sederhana luar (MV), busbar dan penghubung tanpa pelindung biasanya digunakan, dengan konduktor tersedia dalam konfigurasi tabular atau kabel berstranded:

• Busbar Tabular: Dibantu oleh insulator tiang (biasanya seramik), ini menawarkan kekuatan mekanikal yang tinggi dan ketahanan corona yang lebih baik.

• Busbar Kabel Berstranded: Dipasang dengan klip akhir mati, ideal untuk pemasangan yang memerlukan fleksibiliti rentang besar.

(Contoh konfigurasi di atas ditunjukkan dalam Gambar 1 dan 2.)

Busbar untuk Pemasangan Switchgear

Busbar switchgear biasanya dibuat daripada tembaga, aluminium, atau aloi aluminium (contohnya, siri Al-Mg-Si), dengan ciri-ciri utama busbar tanpa pelindung termasuk:

• Parameter Geometri

• Konduktor tabular: Diameter luar dan ketebalan dinding

• Kabel berstranded: Luas keratan rentas nominal

• Ciri Mekanikal

• Kekuatan tarikan/penguncupan/perengkangan

• Ketahanan terhadap pengecutan

• Modulus bahagian dan momen inersia

• Kapasiti Penghantaran Arus

• Arus berperingkat: Ditentukan oleh resistiviti bahan dan keadaan penghabisan haba. Kerana konduktor tanpa pelindung bergantung pada isolasi udara, voltan berperingkat bukan kriteria utama dalam pemilihan.

Teknologi Sambungan Busbar

Penghubung khusus penting untuk mengakhiri busbar ke peralatan, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3. Konfigurasi biasa termasuk:

• Sambungan berbaut: Gabungan keras yang dipasang dengan baut berkontrol tork, memerlukan pengurusan rintangan kontak untuk mencegah panasan berlebihan

• Joints ekspansi: Mengimbangi pelepasan termal, mengurangkan tekanan struktur yang berkonsentrasi

• Terminal transisi: Menangani korosi elektrokimia antara bahan yang berbeza (contohnya, antara tembaga-aluminium)

Reka bentuk sambungan mesti mematuhi:

• Standard luas kontak untuk peningkatan suhu (contohnya, IEC 61439)

• Perlakuan keserasian bahan (contohnya, tin-plating untuk transisi tembaga-aluminium)

• Stabiliti mekanikal di bawah daya elektrodinamik rangkaian pendek

Pertimbangan Kejuruteraan

Sistem busbar switchgear medium/tinggi memerlukan reka bentuk terpadu untuk:

• Pengurusan termal: Konveksi udara yang dioptimumkan atau pendinginan paksa untuk mengawal peningkatan suhu

• Stabiliti dinamik: Integriti struktur di bawah daya elektrodinamik rangkaian pendek

• Perlindungan alam sekitar: Perlindungan intrusi IP3X atau lebih tinggi yang sesuai dengan persekitaran operasi

Langkah-langkah ini secara kolektif memastikan penghantaran tenaga yang boleh dipercayai dan jangka hayat peralatan yang lebih panjang.

Widely used in data centers and industrial plants for high-current power distribution, these systems enable flexible layout and easy expansion through modular design.
Untuk sambungan tembaga-tembaga, penghubung perunggu digunakan; untuk sambungan aluminium-aluminium, penghubung aloi aluminium harus digunakan; dan untuk sambungan tembaga-aluminium, penghubung dwilogam wajib untuk mencegah korosi yang disebabkan oleh efek elektrolit.
Busbar & Sistem Trunking Terisolasi
Dalam pemasangan tegangan sederhana (MV) dan rendah (LV) dalaman—terutamanya di mana arus tinggi dan ruang terbatas coexist—busbar sering dilindungi dalam casing logam untuk perlindungan mekanikal dan isolasi.Reka bentuk ini mengurangkan pelepasan haba busbar disebabkan oleh aliran udara yang terbatas dan kehilangan radiasi, menghasilkan penilaian arus yang signifikan lebih rendah daripada pemasangan bebas udara. Enklosur ventilated boleh digunakan untuk mengurangkan derating arus.

Analisis Detail Teknikal

• Perlindungan Elektrokimia untuk Sambungan Bahan Berbeza

• Sambungan tembaga-tembaga: Penghubung perunggu (perunggu timah atau perunggu aluminium) meningkatkan kebolehpercayaan kontak melalui penguatan larutan padat, mencegah relaksasi creep tembaga tulen.

• Sambungan aluminium-aluminium: Penghubung aloi aluminium 6061-T6 menjalani rawatan usia untuk memastikan kestabilan filem oksida.

• Transisi tembaga-aluminium: Penghubung dwilogam menggunakan penyambungan ledakan atau solder (contohnya, bar komposit tembaga-aluminium) untuk mencegah laluan korosi elektrokimia.

• Cabaran Pengurusan Termal dalam Busbar Terenklosur
  Analisis rintangan termal: Jarak udara yang terbentuk oleh enklosur mengurangkan konduktiviti termal sebanyak 30%-50%.
  Penyelesaian kompensasi:
  

• Pendinginan udara paksa: Kipas dalaman meningkatkan kapasiti penghantaran arus sebanyak 20%-30%.

• Sirip pendinginan enklosur: Luas permukaan yang ditingkatkan untuk konveksi semula jadi.

• Insulasi konduktiviti termal tinggi: Pelapis getah silikon untuk mengurangkan rintangan termal.

• Spesifikasi Aplikasi Kejuruteraan
  

• Kelas perlindungan: Biasanya IP54 untuk persekitaran dalaman, dinaik taraf kepada IP65 dalam keadaan lembap.

• Daya tahan rangkaian pendek: Sesuai dengan keperluan stabilitas dinamik dan termal IEC 61439.

• Kompensasi pelepasan: Joint ekspansi setiap 30-50 meter untuk mengakomodasi deformasi termal.

Widely used in data centers and industrial plants for high-current power distribution, these systems enable flexible layout and easy expansion through modular design.

Busbar Terisolasi

Busbar terisolasi biasanya terdiri daripada batang datar tembaga atau aluminium (satu atau lebih per fasa, berukuran mengikut keperluan arus), dengan setiap fasa dilindungi dalam selubung yang dipetak sendiri. Hujung selubung disambungkan oleh bar berperingkat rangkaian pendek yang mampu membawa arus kesalahan penuh.Selubung utamanya mencegah rangkaian pendek antara fasa. Selain itu, ia meniadakan medan magnet yang dihasilkan oleh arus konduktor: arus yang sama dan bertentangan yang diinduksi dalam selubung menetralkan medan elektromagnetik hampir sepenuhnya.Media insulasi biasa termasuk udara dan SF₆.

Sistem Trunking Busbar Tegangan Rendah

Dalam pemasangan tegangan rendah, sistem trunking busbar menawarkan penyelesaian yang ekonomi untuk pendistribusian tenaga, menyediakan beberapa peranti dan menghubungkan panel switch atau transformer, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 5.

Sistem Trunking Busbar

Sistem trunking busbar adalah konfigurasi pra-assembled yang menempatkan konduktor batang datar (fasa dan neutral) dalam satu enklosur logam.Dalam sistem trunking pemakan, pengambilan tenaga dicapai melalui unit tap-off standard, yang disambungkan pada kedudukan yang telah ditentukan sepanjang trunking. Unit-unit ini membolehkan pengekstrakan tenaga melalui peranti pelindung yang serasi.

Kelebihan Berbanding Sistem Kabel:

• Ekonomi & Efisiensi Pemasangan

• Lebih ekonomi untuk aplikasi arus tinggi: Menghapuskan keperluan untuk kabel single-core paralel untuk memenuhi penilaian arus, penurunan voltan, dan keperluan dip.

• Mengurangkan risiko panasan berlebihan: Mengelakkan penumpukan haba dalam gugus kabel yang boleh menyebabkan rangkaian pendek.

• Kepentingan Mekanikal

• Stabiliti rentang panjang: Memerlukan minimal pengekangan, mengurangkan masa pemasangan.

• Menghapuskan struktur sokongan kabel: Mengurangkan keperluan logam.

• Kelebihan Ruang & Penyelenggaraan

• Menampung perubahan kuasa selepas pemasangan (dalam penilaian trunking).

• Membolehkan penempatan semula titik-titik distribusi dengan mudah.

• Memudahkan peluasan sistem.

• Mengurangkan ruang terminasi panel switch.

• Menghapuskan sambungan kabel: Mengurangkan rintangan kontak dan titik kegagalan.

• Reka bentuk tap-off yang fleksibel:

• Kelebihan Tambahan

• Daya tarikan estetika di kawasan yang kelihatan.

• Boleh digunakan semula: Boleh dibongkar dan dipindahkan.

• Tahan api yang ditingkatkan: Enklosur logam mengandungi penyebaran api.