Busstokker og kobler i høy- og ekstremhøyspenningssystemer

Hva er en elektrisk busbar?

En elektrisk busbar er en ledere eller et sett med ledere designet for å samle elektrisk strøm fra innkommende føder og distribuere den til utgående føder. Funktjonelt fungerer den som en kryssing der inngående og utgående strømmer møtes, og virker som et sentralt knutepunkt for strømsamling og -distribusjon.

Utebusbarinstallasjoner

I høyspenning (HV), ekstra-høy spenning (EHV) og ute mediumspenning (MV) systemer, brukes vanligvis blotte busbarer og kobler, med ledere tilgjengelige i rør- eller trukket konfigurasjoner:

• Rørbusbarer: Støttet av kolonneisolatorer (vanligvis keramikk), disse gir høy mekanisk styrke og superiør korona motstand.

• Trukket Busbarer: Fasted med døde endeklammer, ideelle for installasjoner som krever stor spenningsfrihet.

(Eksempler på de ovennevnte konfigurasjonene er illustrert i figur 1 og 2.)

Busbarer for bryterinstallasjoner

Brytebusbarer er vanligvis laget av kobber, aluminium eller aluminiumsleger (for eksempel Al-Mg-Si-serien), med nøkkelfunksjoner for blotte busbarer inkludert:

• Geometriske parametere

• Rørledere: Ytre diameter og veggtjikkel

• Trukket tråd: Nominell tverrsnittareal

• Mekaniske egenskaper

• Trekk/kompresjon/bøyestyrke

• Buckling motstand

• Seksjonsmoment og treghetsmoment

• Strømføringsevne

• Nominell strøm: Bestemt av materialmotstand og varmeavviklingsforhold. Siden blotte lederer bruker luftisolering, er nominell spenning ikke en primær seleksjonskriterie.

Busbar Kobleteknologi

Dedikerte kobler er essensielle for å terminere busbarer til utstyr, som illustrert i figur 3. Vanlige konfigurasjoner inkluderer:

• Boltede forbindelser: Stive forbindelser festet med skruer med momentkontroll, som krever kontaktmotstandsbehandling for å unngå overoppvarming

• Utvidelsesledd: Kompenserer for termisk utvidelse, reduserer strukturelle spenningskonsentrasjoner

• Overgangsterminaler: Løser elektrokjemisk korrosjon mellom ulike materialer (for eksempel kobber-aluminium-grensesnitt)

Forbindelsesdesign må være i samsvar med:

• Kontaktarealstandarder for temperaturøkning (for eksempel IEC 61439)

• Materialkompatibilitetsbehandlinger (for eksempel tinbelag for kobber-aluminium-overganger)

• Mekanisk stabilitet under kortslutnings-elektrodynamiske krefter

Ingeniøroverveielser

Medium-/høyspenning brytebusbarsystemer krever integrert design for:

• Termisk forvaltning: Optimalisert luftkonveksjon eller tvunget kjøling for å kontrollere temperaturøkning

• Dynamisk stabilitet: Strukturell integritet under kortslutnings-elektrodynamiske krefter

• Miljøvern: IP3X eller høyere indregressbeskyttelse som passer operasjonsmiljøet

Disse tiltakene sikrer sammenlagt pålitelig strømoverføring og forlengt utstyrslivstid.

Bredt brukt i datacentre og industrielle anlegg for høystrømdistribusjon, disse systemene muliggjør fleksibel oppsett og lett utvidelse gjennom modulært design.
For kobber-kobberforbindelser, brukes bronsekobler; for aluminium-aluminiumforbindelser, skal aluminiumslegerkobler anvendes; og for kobber-aluminiumforbindelser, er tometallkobler obligatoriske for å unngå korrosjon forårsaket av elektrolytiske effekter.
Isolerte Busbarer & Trunking Systemer
I inendørs mediumspenning (MV) og lavspenning (LV) installasjoner—spesielt der høy strøm og begrenset rom finnes—er busbarer ofte innkapslet i metalliske kassinger for mekanisk beskyttelse og isolasjon.Dette designet reduserer busbarvarmeavvikling på grunn av begrenset luftstrøm og strålingstap, noe som resulterer i strømmerater betydelig lavere enn for fri-luftinstallasjoner. Ventilerede kassinger kan brukes for å minimere strømnedsjustering.

Tekniske Detaljer Analyse

• Elektrokjemisk Beskyttelse for Forskjellige Materialforbindelser

• Kobber-kobber forbindelser: Bronsekobler (tinbronse eller aluminiumbronse) forbedrer kontakttiliteten gjennom fastlösningsterking, unngår ren kobberkripen.

• Aluminium-aluminium forbindelser: 6061-T6 aluminiumslegerkobler undergår aldringbehandling for å sikre oksiderfilmbestandighet.

• Kobber-aluminium overganger: To-metallkobler bruker eksplosiv svelling eller brasering (for eksempel kobber-aluminium komposittbjelker) for å blokkere elektrokjemiske korrosjonsveier.

• Termiske utfordringer i innkapslede busbarer
  Termisk motstandsanalyse: Luftsplitt former av kassinger reduserer termisk ledningsevne med 30%-50%.
  Kompensasjonsløsninger:
  

• Tvunget luftkjøling: Interne ventilatorer øker strømføringsevnen med 20%-30%.

• Kassingskjølingsfinner: Forbedret overflateareal for naturlig konveksjon.

• Høy termisk ledningsevne isolering: Silikonkautsjuk belag for å redusere termisk motstand.

• Ingeniøranvendelsesspesifikasjoner
  

• Beskyttelsesklasse: Typisk IP54 for inendørs miljøer, oppgradert til IP65 i fuktige forhold.

• Kortslutningsutholdenhet: Overholder IEC 61439 dynamiske og termiske stabilitetskrav.

• Utvidelseskompensasjon: Utvidelsesledd hvert 30-50 meter for å akkommodere termisk deformasjon.

Bredt brukt i datacentre og industrielle anlegg for høystrømdistribusjon, disse systemene muliggjør fleksibel oppsett og lett utvidelse gjennom modulært design.

Isolerte Busbarer

Isolerte busbarer består typisk av kobber eller aluminium flatbjelker (en eller flere per fase, størrelsen etter strømbehov), med hver fase innkapslet i en separat jordet slange. Slangeendene er forbundet med kortslutningsratestre som kan føre full feilstrøm. Slangen forebygger hovedsakelig interfasen kortslutninger. I tillegg neutraliserer den magnetfelt generert av lederstrøm: en lik og motsatt strøm induksjon i slangen neutraliserer det elektromagnetiske feltet nesten helt. Vanlige isoleringsmedier inkluderer luft og SF₆.

LV Busbar Trunking Systemer

I lavspenninginstallasjoner, tilbyr busbar trunking systemer en kostnadseffektiv løsning for strømdistribusjon, som leverer flere enheter og kobler sammen brytestativer eller transformatorer, som vist i figur 5.

Busbar Trunking Systemer

Et busbar trunking system er en forhåndsmontert konfigurasjon som inneholder flatbjelkeledere (fase og nøytral) innenfor en enkelt metallisk kassing. I feeder trunking systemer, oppnås strømtapping gjennom standardiserte tappingenheter, som kobles ved forhåndsdefinerte posisjoner langs trunkingen. Disse enhetene muliggjør strømtapping gjennom kompatible beskyttelsesenheter.

Fordeler over Kabelsystemer:

• Kostnadseffektivitet & Installasjoneffektivitet

• Mer økonomisk for høystrømapplikasjoner: Eliminerer behovet for parallelle enkeltkjernekabler for å oppfylle strømrater, spenningsfall og dip krav.

• Reduserer risiko for overoppvarming: Unngår varmeoppbygging i kabelbunter som kan føre til kortslutninger.

• Mekanisk Overlegenhet

• Langspenn stabilitet: Krever minimal feste, reduserer installasjonstid.

• Eliminerer kabelstøttestrukturer: Minimerer metallbehov.

• Plass & Vedlikeholdsfordeler

• Tilpasser post-installasjon strømendringer (innenfor trunking rater).

• Muliggjør enkel repositionering av distribusjonspunkter.

• Fremmer systemutvidelse.

• Reduserer brytestativterminasjonsplass.

• Eliminerer kabelforbindelser: Reduserer kontaktmotstand og feilpunkter.

• Fleksibel tappingdesign:

• Ytterligere Fordeler

• Estetisk tiltrekning i synlige områder.

• Gjenbrukbar: Kan demonteres og flyttes.

• Forbedret brannmotstand: Metallkassinger inneholder brannspridning.