Konstruksi busbar dari switchgear

Busbar telanjang, konduktor pembawa arus yang relatif masif dengan penampang persegi panjang, bulat atau berprofil. Di lokasi switchgear tertutup, semua cabang dari busbar dan sambungan ke perangkat juga dibuat dengan konduktor telanjang yang membentuk busbar.

Hoki anak adalah bagian sentral dan paling penting dari switchgear, karena mereka menerima listrik dari semua generator stasiun (atau transformator gardu induk) dan semua saluran keluar terhubung dengannya.

Pada switchgear tertutup hingga dan termasuk 35 kV, busbar terbuat dari strip aluminium persegi panjang. Ban baja digunakan pada instalasi listrik berdaya rendah pada arus beban yang tidak melebihi 300-400 A.

Perlu dicatat bahwa kabel persegi panjang (datar) lebih ekonomis daripada kabel bulat. Dengan luas penampang yang sama, ban berbentuk persegi panjang memiliki permukaan pendinginan lateral yang lebih besar daripada ban berbentuk bulat.

Di ruang distribusi, ban dipasang pada rak khusus bus atau rangka kandang peralatan. Busbar ditempatkan pada penopang isolator porselen di tepi atau rata dan dipasang dengan dudukan busbar.

Ada banyak cara berbeda untuk memasang ban. Masing-masing dari mereka memiliki kelebihan dan kekurangan.

Kondisi pendinginan lebih baik untuk ban berusuk daripada ban kempes. Dalam kasus pertama, koefisien perpindahan panas 10-15% lebih tinggi daripada yang kedua, dan ini diperhitungkan saat menentukan beban arus yang diizinkan (PUE). Ban yang berhadapan dengan tetangganya dengan sisi sempit (tulang rusuk) memiliki stabilitas mekanis yang lebih baik.

Untuk memungkinkan ban bergerak mengikuti pola kecilnya saat suhu diperpanjang, ban dipasang rapat di tengah bagian dan longgar di kejauhan. Selain itu, untuk bus yang panjang, kompensator dipasang untuk mengakomodasi ekspansi temperatur. Kedua busbar saling terhubung menggunakan bundel fleksibel dari strip tembaga atau aluminium tipis. Ujung strip busbar tidak terpasang dengan kuat ke isolator pendukung, tetapi sambungan geser melalui lubang oval memanjang.

Untuk menghilangkan tekanan suhu, busbar dalam beberapa kasus dihubungkan ke perangkat tetap (klem) menggunakan paket fleksibel yang dibuat di ujung busbar kaku.

Ukuran busbar single strip copper dan aluminium terbesar yang digunakan adalah 120×10 mm.

Untuk beban arus tinggi (untuk busbar tembaga lebih dari 2650 A dan untuk aluminium - 2070 A) busbar multi-band digunakan - paket dua atau kurang sering tiga band per fase; jarak normal antara strip dalam paket diambil sama dengan ketebalan satu strip (b).

Kedekatan strip dari paket yang sama satu sama lain menyebabkan distribusi arus yang tidak merata di antara mereka: beban besar jatuh pada strip ujung paket dan lebih sedikit pada strip tengah. Misalnya, dalam paket tiga jalur, masing-masing 40% mengalir di jalur luar dan hanya 20% dari arus fasa total di tengah. Fenomena ini, yang analog dengan fenomena pengelupasan pada satu konduktor, membuat penggunaan lebih dari tiga bus AC menjadi tidak praktis.

Dengan arus pengoperasian yang melebihi yang diizinkan untuk bus dua jalur, paling disarankan untuk menggunakan ban dengan profil (saluran), yang memungkinkan penggunaan bahan konduktif yang lebih baik dan mencapai kekuatan mekanik yang tinggi.

Instalasi listrik saat ini menggunakan paket dua saluran per fase, yang mendekati bentuk dan kp ke kotak berongga. Ukuran saluran terbesar dengan dinding 250 mm dan ketebalan 12,5 mm dengan dua saluran dalam paket memungkinkan transmisi arus 12.500 A untuk tembaga dan 10.800 A untuk aluminium.

Ban dan semua busbar switchgear tertutup dicat dengan cat enamel dalam mengidentifikasi warna, sehingga petugas servis dapat dengan mudah mengenali bagian aktif yang terhubung ke fase dan sirkuit tertentu.

Selain itu, cat melindungi ban dari oksidasi dan meningkatkan perpindahan panas dari permukaan. Kenaikan arus yang diijinkan dari warna busbar adalah 15-17% untuk tembaga dan 25-28% untuk busbar alumunium.

Warna berikut digunakan untuk bus dengan fase berbeda: arus tiga fase: fase A — kuning, fase B — hijau, fase C — merah; nol busbar: dengan kabel netral tanpa ground — putih, dengan kabel ground netral, serta kabel ground — hitam; Arus DC: rel positif berwarna merah, rel negatif berwarna biru.

Busbar switchgear terbuka dapat diimplementasikan dengan kabel fleksibel atau karet kaku. Pada tegangan 35, 110 kV dan lebih, untuk meningkatkan tegangan korona dan mengurangi rugi-rugi korona, hanya kabel bulat yang digunakan.

Di sebagian besar switchgear terbuka, busbar terbuat dari konduktor baja-aluminium yang dipilin dengan desain yang sama dengan saluran listrik.

Konduktor bus tembaga hanya digunakan dalam kasus di mana switchgear terbuka terletak dekat (sekitar 1,5 km) ke tepi laut asin atau pabrik kimia, yang uap aktif dan entrainmentnya dapat menyebabkan korosi cepat pada konduktor aluminium. Dalam beberapa kasus, switchgear terbuka menggunakan busbar kaku yang terbuat dari tabung baja atau aluminium yang dipasang pada isolator pendukung.

Penampang ban dan konduktor pembawa arus lainnya dapat dihitung berdasarkan nilai arus operasi dan suhu yang diijinkan berdasarkan kondisi pemanasan.

Sedangkan untuk busbar yang digunakan pada switchgear, penampangnya distandarisasi dan tabel beban arus kontinu yang diizinkan telah dibuat untuknya. Oleh karena itu, dalam praktiknya tidak perlu menghitung dengan rumus, tetapi cukup menentukan pilihan sesuai tabel.

Tabel beban arus kontinu yang diizinkan pada busbar telanjang dan konduktor dihitung dan diverifikasi secara eksperimental; ketika menyusunnya, diasumsikan suhu pemanasan yang diizinkan 70 ° C pada suhu sekitar + 25 ° C.

Tabel seperti itu untuk penampang standar ban dan kabel dari bahan konduktor dasar dan profil tertentu (persegi panjang, tubular, saluran, kotak berongga, dll.) Diberikan dalam PUE dan buku referensi.

Untuk busbar persegi panjang, beban arus yang ditabulasi dikompilasi saat dipasang di tepi; oleh karena itu, saat ban kempes, beban harus dikurangi sebesar 5% untuk ban dengan lebar tapak hingga 60mm dan sebesar 8% untuk ban lebih dari 60mm. Dalam kasus di mana suhu sekitar rata-rata berbeda dari standar (+ 25 ° C), beban ban yang diizinkan yang diperoleh dari tabel harus dihitung ulang sesuai dengan rumus perkiraan berikut:

di mana IN adalah beban yang diijinkan diambil dari tabel.

Penampang kabel harus diperiksa terhadap kerapatan arus ekonomi.

Penampang ekonomis kabel atau bus qEC disebut penampang di mana total biaya tahunan, yang ditentukan oleh biaya modal dan biaya operasi, ternyata paling kecil.

Penampang ekonomis kabel dan busbar diperoleh dengan membagi arus beban maksimum dalam mode normal dengan kerapatan arus listrik:

Penampang yang dihasilkan sesuai dengan kondisi ekonomi dibulatkan ke standar terdekat dan diperiksa untuk arus beban jangka panjang yang diizinkan Perlu dicatat bahwa busbar RU untuk semua voltase tidak dipilih sesuai dengan kerapatan arus ekonomis, karena bagian ekonomi pada arus tinggi sama atau lebih kecil dari bagian yang dipilih untuk pemanasan.

Selain itu, ban RU diperiksa stabilitas termal dan elektrodinamiknya jika terjadi korsleting, dan pada 110 kV ke atas, juga untuk korona.

Dengan demikian, kabel untuk tujuan apa pun harus memenuhi persyaratan untuk pemanasan maksimum yang diizinkan, dengan mempertimbangkan tidak hanya mode normal, tetapi juga mode darurat.

Jika penampang konduktor yang ditentukan oleh kondisi ekonomi dan beban kontinu tidak sama dengan penampang yang diperlukan untuk kondisi darurat lainnya (stabilitas termal dan dinamis selama hubung singkat), maka penampang yang lebih besar harus dianggap memenuhi semua kondisi.

Perlu juga dicatat bahwa saat memasang ban dengan penampang besar, perlu untuk memastikan kerugian tambahan terendah dari efek permukaan dan efek kedekatan serta kondisi pendinginan terbaik. Hal ini dapat dicapai dengan mengurangi jumlah strip dalam paket dan pengaturan spasial dan timbal balik yang benar, desain paket yang rasional, penggunaan ban profil - palung, berongga, dll.

Saat menggunakan ban baja, penentuan nilai arus yang diizinkan dilakukan dengan cara yang sedikit berbeda.

Pada ban baja, karena efek permukaan, terjadi pergeseran arus yang signifikan ke permukaan konduktor, kedalaman penetrasi tidak melebihi 1,5-1,8 mm.

Studi telah menemukan bahwa beban yang diijinkan dari busbar baja AC secara praktis bergantung pada keliling penampang busbar, bukan pada luas penampang ini.

Berdasarkan studi ini, metode berikut diadopsi untuk perhitungan busbar baja AC:

1. Pertama, tentukan arus beban bus (untuk bus dengan satu sisi tidak melebihi 300-400 A) dan temukan kerapatan arus linier:

dimana Masuk — arus beban, A; p adalah keliling penampang ban, mm.

Kepadatan arus linier tergantung pada suhu superheat yang diijinkan dari bus baja di atas suhu sekitar. Ketergantungan ini didefinisikan oleh ekspresi berikut:

Ditemukan bahwa untuk sambungan baut ban baja, nilai Θ tidak boleh melebihi 40 ° C, dan untuk sambungan las dapat dinaikkan menjadi 55 ° C.

Jika kita mengambil suhu sekitar v0 — 35 °, maka kerapatan arus linier untuk sambungan baut akan sama dengan

dan untuk sambungan las

2. Berdasarkan data ini, kami menentukan nilai keliling yang dibutuhkan dari penampang ban:

Di sekeliling ban, dengan satu set ban, Anda dapat dengan mudah memilih ukuran strip baja standar yang diperlukan, dengan memperhatikan kondisinya

dimana h adalah tinggi ban, mm; b — ketebalan ban, mm.

Perhitungan ban baja di atas adalah untuk ban tapak tunggal.

Untuk bundel arus beban tinggi dari beberapa rel baja dapat digunakan. Dalam hal ini, keliling penampang satu strip ban yang termasuk dalam paket dipilih dengan ketentuan sebagai berikut:

• untuk bus dua arah

• untuk bus tiga arah

Untuk menyederhanakan perhitungan, Anda dapat menggunakan diagram ketergantungan keliling p penampang bus pada arus beban Masuk.