開閉装置の母線構造

開閉装置の母線構造バスバーは、長方形、円形、または輪郭のある断面を備えた、裸の比較的大きな電流が流れる導体です。密閉開閉装置の敷地内では、バスバーからのすべての分岐とデバイスへの接続も、バスバーを形成する裸の導体で行われます。

シャイニースイッチギヤはすべての発電所 (または変電所の変圧器) から電力を受け取り、すべての送電線がスイッチギヤに接続されているため、開閉装置の中心的かつ最も重要な部分です。

35 kV までの密閉開閉装置では、バスバーは長方形のアルミニウムストリップで作られています。スチールタイヤは、負荷電流が 300 ～ 400 A を超えない低電力電気設備で使用されます。

角線（平角線）は丸線よりも経済的であることに注意してください。同じ断面積の場合、長方形のタイヤは円形のタイヤよりも大きな横方向の冷却面を持ちます。

配電室では、タイヤが特別なバスラックまたは機器ケージフレームに取り付けられます。バスバーは支持磁器がいしの端面または平面上に配置され、バスバーホルダーで固定されます。

タイヤの取り付け方には色々な方法があります。それぞれに長所と短所があります。

冷却状態は、パンクしたタイヤよりもリブ付きタイヤの方が良好です。最初のケースでは、熱伝達係数が 2 番目のケースより 10 ～ 15% 高く、これは許容電流負荷 (PUE) を決定する際に考慮されます。タイヤの狭い側面 (リブ) が隣のタイヤに面しているため、機械的安定性が向上します。

温度が上昇したときにタイヤがその小さなパターンに沿って動くことができるように、タイヤはセクションの中央ではしっかりと固定され、長距離では緩めに固定されます。さらに、バスの長さが長い場合は、温度膨張に対応するために補償器が取り付けられます。 2 つのバスバーは、薄い銅またはアルミニウムのストリップの柔軟な束を使用して相互接続されます。バスバーストリップの端は支持絶縁体にしっかりと取り付けられておらず、長手方向の楕円形の穴を通ってスライドして取り付けられています。

温度ストレスを排除するために、場合によっては、バスバーは、剛性バスバーの端に組み込まれたフレキシブルパッケージを使用して固定デバイス (クランプ) に接続されます。

使用される単一ストリップ銅およびアルミニウムバスバーの最大サイズは 120×10 mm です。

高電流負荷（銅バスバーの場合は 2650 A 以上、アルミニウムバスバーの場合は 2070 A）の場合は、マルチバンドバスバーが使用されます。パッケージは 2 つ以下で、多くの場合 1 相あたり 3 バンドです。パッケージ内のストリップ間の通常の距離は、1 つのストリップの厚さと等しくなります (b)。

同じパッケージのストリップが互いに近接していると、それらの間で電流の分布が不均一になります。つまり、パッケージの端のストリップに大きな負荷がかかり、中央のストリップにはあまり負荷がかかりません。たとえば、3 ストリップのパッケージでは、外側のストリップにはそれぞれ 40% が流れ、中央には合計相電流の 20% だけが流れます。この現象は 1 本の導体の剥離現象に類似しているため、3 つを超える AC バスを使用することは非現実的です。

動作電流が 2 車線バスで許可されている電流を超えるため、導電性材料をより有効に活用し、高い機械的強度を実現できるプロファイル (チャネル) を備えたタイヤを使用することが最も推奨されます。

現在、電力設備では、位相ごとに 2 つのチャネルのパッケージが使用されており、その形状と kp は中空の正方形に近似しています。パッケージ内に 2 つのチャネルを備えた壁 250 mm、厚さ 12.5 mm の最大チャネルサイズにより、銅の場合は 12,500 A、アルミニウムの場合は 10,800 A の電流を伝送できます。

密閉開閉装置のタイヤとすべてのバスバーは、識別色でエナメル塗料で塗装されているため、サービス担当者は特定の相や回路に接続されている通電部品を簡単に認識できます。

さらに、ペイントはタイヤを酸化から保護し、表面からの熱伝達を改善します。バスバーの色による許容電流の増加は、銅製バスバーでは 15 ～ 17%、アルミニウム製バスバーでは 25 ～ 28% です。

異なる相のバスには次の色が使用されます。三相電流: A 相 — 黄色、B 相 — 緑、C 相 — 赤。ゼロバスバー: 非接地中性線付き - 白、接地中性線および接地線付き - 黒。 DC 電流: 正のレールは赤、負のレールは青です。

開放開閉装置のバスバーは、柔軟なワイヤまたは硬質ゴムを使用して実装できます。電圧 35、110 kV などでは、コロナ電圧を高めてコロナ損失を減らすために、丸線のみが使用されます。

ほとんどの開放開閉装置では、バスバーは電力線と同じ設計の鋼とアルミニウムの撚り合わせ導体でできています。

銅製のバス導体は、開いた開閉装置が塩辛い海や化学プラントの海岸の近く (約 1.5 km) に設置されている場合にのみ使用されます。これらの活性蒸気や同伴により、アルミニウム導体の急速な腐食が引き起こされる可能性があります。場合によっては、開放開閉装置では、支持絶縁体に固定された鋼管またはアルミニウム管で作られた剛性母線が使用されます。

タイヤやその他の通電導体の断面積は、動作電流の値と許容温度に基づいて計算できます。加熱条件.

開閉装置に使用される母線は断面が規格化されており、許容連続電流負荷表が作成されています。したがって、実際には式で計算する必要はなく、表に従って選択するだけで十分です。

裸のバスバーと導体の許容連続電流負荷の表は、実験的に計算および検証されています。コンパイル時に、周囲温度 + 25 °C での許容加熱温度 70 °C を想定しました。

基本的な導電性材料のタイヤおよびワイヤの標準断面および特定のプロファイル (長方形、管状、チャンネル、中空正方形など) に関するこのような表は、PUE および参考書籍に記載されています。

長方形バスバーの場合、表にまとめられた電流負荷は端に取り付けられたときにまとめられます。したがって、タイヤが扁平している場合、トレッド幅が 60mm までのタイヤでは荷重を 5%、60mm を超えるタイヤでは 8% 減らす必要があります。平均周囲温度が標準 (+25 °C) と異なる場合は、表から得られる許容タイヤ荷重を次の近似式に従って再計算する必要があります。

ここで、IN はテーブルから取得される許容荷重です。

ワイヤの断面積は、経済的な電流密度と照らし合わせてチェックする必要があります。

電線またはバスの経済断面 qEC は、資本コストと運営コストによって決定される年間総コストが最小になる断面と呼ばれます。

ワイヤとバスバーの経済的な断面積は、通常モードの最大負荷電流を電流密度で割ることによって得られます。

経済的条件に応じて得られる断面積は、最も近い標準に四捨五入され、長期許容負荷電流がチェックされます。すべての電圧の RU バスバーが経済的電流密度に従って選択されるわけではないことに注意してください。高電流の経済セクションは、加熱用に選択されたセクションと同じかそれより小さくなります。

さらに、RU タイヤは、短絡発生時の熱的および電気力学的安定性、および 110 kV 以上でのコロナの安定性もチェックされます。

したがって、どのような目的のワイヤでも、通常モードだけでなく緊急モードも考慮して、最大許容加熱の要件を満たさなければなりません。

経済的かつ連続的な負荷条件によって決定される導体断面積が、他の緊急条件 (短絡時の熱的および動的安定性) に必要な断面積と等しくない場合は、すべてを満たすためにより大きな断面積を想定する必要があります。条件。

また、断面の大きなタイヤを取り付ける場合は、表面効果と近接効果による追加損失を最小限に抑え、最適な冷却条件を確保する必要があることにも注意してください。これは、パッケージ内のストリップの数を減らし、それらの正しい空間的および相互配置、パッケージの合理的な設計、プロファイルタイヤ（トラフ、中空など）の使用を減らすことによって達成できます。

スチールタイヤを使用する場合、許容電流値の決定は少し異なる方法で行われます。

スチールタイヤでは、表面効果により、導体の表面への電流の大幅なシフトが発生し、浸透深さは1.5〜1.8 mmを超えません。

研究によると、AC鋼製バスバーの許容荷重は、実際には、この断面の面積ではなく、バスバーの断面周囲長に依存することがわかりました。

これらの研究に基づいて、AC 鋼バスバーの計算には次の方法が採用されました。

1. まず、バス負荷電流 (片側が 300 ～ 400 A を超えないバスの場合) を決定し、線形電流密度を求めます。