Magistrale i łączniki w instalacjach wysokiego i bardzo wysokiego napięcia
Co to jest elektryczna szyna?
Elektryczna szyna to przewodnik lub zestaw przewodników zaprojektowany do zbierania energii elektrycznej z przychodzących kanałów i dystrybucji jej do wychodzących kanałów. Funkcjonalnie służy jako węzeł, gdzie napływające i odpływające prądy się spotykają, działając jako centralny hub dla agregacji i dystrybucji energii.
Zewnętrzne instalacje szyn
W systemach wysokiego napięcia (W), nadwysokiego napięcia (NW) i zewnętrznych systemów średniego napięcia (Ś), zwykle stosowane są gołe szyny i łączniki, z przewodnikami dostępnych w konfiguracjach rurkowych lub przewodów oplecionych:
(Przykłady powyższych konfiguracji przedstawiono na Rysunkach 1 i 2.)
Szyny dla instalacji przełączników
Szyny przełączników są zwykle wykonane z miedzi, aluminium lub stopów aluminium (np. serii Al-Mg-Si), z kluczowymi cechami gołych szyn obejmującymi:
Technologia połączeń szyn
Dedykowane łączniki są niezbędne do zakończenia szyn do sprzętu, jak pokazano na Rysunku 3. Typowe konfiguracje obejmują:
Projekt połączenia musi być zgodny z:
Inżynieryjne rozważania
Systemy szyn przełączników średniego/wysokiego napięcia wymagają zintegrowanego projektu dla:
Te środki razem zapewniają niezawodną transmisję energii i przedłużoną żywotność sprzętu.
Szeroko stosowane w centrach danych i zakładach przemysłowych do dystrybucji energii o wysokim prądzie, te systemy umożliwiają elastyczne rozmieszczenie i łatwe rozszerzenie dzięki modularnemu projektowi.
Dla połączeń miedź-miedź używane są łączniki brązowe; dla połączeń aluminium-aluminium powinny być stosowane łączniki ze stopów aluminium; a dla połączeń miedź-aluminium obowiązkowe są łączniki dwumetalowe, aby zapobiec korozji spowodowanej efektami elektrolitycznymi.
Izolowane szyny & systemy trąci
W wewnętrznych instalacjach średniego (Ś) i niskiego (N) napięcia - szczególnie tam, gdzie występują wysokie prądy i ograniczona przestrzeń - szyny są często zamknięte w metalowych obudowach, aby zapewnić ochronę mechaniczną i izolację.Ten projekt redukuje odprowadzanie ciepła przez szyny z powodu ograniczonego przepływu powietrza i strat promieniowania, co prowadzi do znacznie niższych nominalnych prądów niż w instalacjach w wolnym powietrzu. Wentylowane obudowy mogą być używane, aby zminimalizować degradację prądu.
Analiza szczegółów technicznych
Ochrona elektrochemiczna dla różnych połączeń materiałowych
Połączenia miedź-miedź: Łączniki brązowe (brąz cynkowy lub aluminium) zwiększają niezawodność kontaktu poprzez wzmocnienie roztworu stałe, zapobiegając relaksacji pełzaniu czystej miedzi.
Połączenia aluminium-aluminium: Łączniki ze stopu 6061-T6 podlegają obróbce starzeniem, aby zapewnić stabilność osadu tlenkowego.
Przejścia miedź-aluminium: Dwumetalowe łączniki wykorzystują spawanie wybuchowe lub lutowanie (np. paski kompozytowe miedź-aluminium), aby zablokować ścieżki korozji elektrochemicznej.
Wyzwania w zarządzaniu termicznym zamkniętych szyn
Analiza oporu termicznego: Przestrzenie powietrzne tworzone przez obudowy redukują przewodność termiczną o 30%-50%.
Rozwiązania kompensacyjne:Chłodzenie wymuszone: Wewnętrzne wentylatory zwiększają pojemność nośną prądu o 20%-30%.
Kolce chłodzące obudowy: Zwiększone pole powierzchni dla naturalnej konwekcji.
Izolacja o wysokiej przewodności termicznej: Pokrycia z kauczuku silikonowego, aby zredukować opór termiczny.
Specyfikacje inżynieryjne
Klasa ochrony: Zwykle IP54 dla środowisk wewnętrznych, zaktualizowane do IP65 w wilgotnych warunkach.
Odporność na krótkie spięcia: Zgodne z wymaganiami dynamicznymi i termicznymi IEC 61439.
Kompensacja rozszerzania: Stawy rozszerzające co 30-50 metrów, aby uwzględnić deformację termiczną.
Szeroko stosowane w centrach danych i zakładach przemysłowych do dystrybucji energii o wysokim prądzie, te systemy umożliwiają elastyczne rozmieszczenie i łatwe rozszerzenie dzięki modularnemu projektowi.
Izolowane szyny
Izolowane szyny składają się zazwyczaj z płaskich pasków miedzi lub aluminium (jeden lub więcej na fazę, rozmiar według wymogów prądu), z każdą fazą zamkniętą w osobnej ziemskiej obudowie. Końce obudowy są połączone przez paski ochronne przed krótkimi spięciami, zdolne do przeprowadzenia pełnego prądu uszkodzenia.Obudowa głównie zapobiega krótkim spięciom między fazami. Ponadto neutralizuje pola magnetyczne generowane przez prądy przewodników: równy i odwrotny prąd indukowany w obudowie prawie całkowicie neutralizuje pole elektromagnetyczne.Typowe izolujące media to powietrze i SF₆.
Systemy trąci szyn N
W instalacjach niskiego napięcia, systemy trąci szyn oferują kosztowefektywne rozwiązanie do dystrybucji energii, dostarczając wielu urządzeń i łącząc pulpity przełączników lub transformatorów, jak pokazano na Rysunku 5.
Systemy trąci szyn
System trąci szyn to zaprojektowana konfiguracja, która mieści płaskie przewodniki (fazy i neutralne) w jednej metalowej obudowie.W systemach trąci szyn, pobór energii jest realizowany za pomocą standardowych jednostek poboru, które łączą się w określonych pozycjach wzdłuż trąci. Te jednostki umożliwiają pobór energii poprzez kompatybilne urządzenia ochronne.
Zalety w porównaniu z systemami kablowymi:
