u podavačů s mírným hodnocením, řekněme až 600 / 800A, jsou preferovány kabely, zatímco u vyšších hodnocení (nad 1000A) je preferováno zvolit pevné vodiče (systémy sběrnice LT) z důvodu bezpečnosti, spolehlivosti, údržby, nákladů, vzhledu a snadné manipulace. Pro větší hodnocení, více kabelů může být těžkopádné a obtížně udržovatelné a může představovat problémy při lokalizaci poruch. Pevná spojení prodloužená od napájecí strany k přijímacímu konci přes přípojnice se nazývají sběrnicové kanály. Tyto sběrnice jsou umístěny v plechovém krytu.
hlavním problémem bude spíše velké proudy než napětí. Velké proudy jsou obtížněji ovladatelné než napětí v důsledku vzájemné indukce mezi vodiči a také mezi vodičem a krytem. Tento článek se zabývá typy kovových uzavřených sběrnicových systémů a jejich konstrukčními parametry pro výběr správné velikosti sekcí vodičů a skříní sběrnice pro požadovaný Jmenovitý proud a systémové napětí.
typy sběrnicových systémů uzavřených kovem
sběrnicový systém může být v závislosti na jeho použití jedním z následujících typů:
– nesegregovaný
– segregovaný
– izolovaná fáze
– stoupající síť (vertikální sběrnice)
– Horní sběrnice (horizontální sběrnice)
nesegregovaný fázový sběrnicový systém
v této konstrukci jsou všechny fáze sběrnice umístěny v jednom kovovém krytu s dostatečným odstupem mezi nimi a také s krytem, ale bez překážek mezi fázemi, jak je znázorněno na obrázku-1. Je to nejpoužívanější metodika pro všechny typy LT systémů.
segregovaný fázový sběrnicový systém
v této konstrukci jsou všechny fáze uloženy v jednom kovovém krytu jako dříve, ale s kovovou bariérou mezi každou fází, jak je znázorněno na obrázku-2. Kovové bariéry poskytují požadované magnetické stínění a magneticky izolují přípojnice od sebe.
kryt může být z MS nebo hliníkové slitiny a vybrané bariéry mohou být ze stejného kovu jako kryt. Účelem poskytnutí kovové bariéry je nejen zahalit fáze proti zkratům, ale také snížit účinek blízkosti jedné fáze na druhou tím, že zastaví elektrické pole produkované vodiči nesoucími proud v samotné bariéře. Nyní funguje jako skříň s prokládaným uspořádáním, které do značné míry vyvažuje pole produkovaná vodiči a umožňuje pouze mírné pole v prostoru.
ty se obecně používají pro vyšší hodnocení 3000A a výše na všech napěťových systémech. Ty na rozdíl od prvního, jsou preferovány v systému HT.
systém izolované fázové sběrnice (IPB)
Používá se pro velmi velké Hodnocení 10 000 A a vyšší. V této konstrukci jsou vodiče každé fáze uloženy v samostatném nemagnetickém kovovém krytu, aby je zcela izolovaly od sebe s následujícími výhodami.
– eliminuje fázové poruchy.
– minimalizuje účinky blízkosti mezi hlavními vodiči nesoucími proud sousedních fází na téměř nulu v důsledku magnetického stínění.
– systém sběrnice se snadno manipuluje, ohýbá a instaluje.
stoupající síť (vertikální sběrnice)
Používá se ve svislé formaci k zásobování jednotlivých podlaží výškové budovy. Stoupá ze spodní části budovy a vede do nejvyššího patra. Aby se snížily náklady, hodnocení může být v klesajícím pořadí po každých třech nebo čtyřech podlažích, protože po každém patře se sníží zatížení této podlahy.
nadzemní sběrnice (horizontální sběrnice)
na rozdíl od vysoké stoupačky nyní systém nadzemní sběrnice běží vodorovně, pod stropem ve vhodné výšce, aby distribuoval energii do lehkých a malých zatěžovacích bodů. V systému nadzemní přípojnice, napájení může být využit z libovolného počtu bodů pro napájení zátěžových bodů těsně pod ním prostřednictvím plug-in boxu analogického tomu, který se používá na stoupající síti.
konstrukční parametry a provozní podmínky pro kovový uzavřený sběrnicový systém
sběrnicovému systému by byly přiřazeny následující hodnocení
-Jmenovité napětí
-jmenovitá frekvence
-Jmenovitá úroveň izolace
-výkonové frekvenční napětí odolává
-impulsní napětí odolává
-nepřetržité maximální hodnocení
-Jmenovité krátkodobé aktuální hodnocení
-Jmenovitá momentální špičková hodnota poruchového proudu
-Doba trvání poruchy
zkratové efekty
účelem je určit minimální velikost vodičů nesoucích Proud A rozhodnout o montáži opatření.
zkrat vede k nadměrnému proudu v důsledku nízké impedance vadného obvodu mezi zdrojem napájení a poruchou. Tento nadměrný proud má za následek nadměrné teplo ve vodičích nesoucích proud, které tak vytvářejí elektromagnetické účinky a elektrodynamické síly přitažlivosti a odpuzování mezi vodiči a jejich montážní strukturou. Tyto síly jsou rovnoměrně rozloženy po celé délce vodičů.
účinek zkratu od nynějška vyžaduje, aby tyto dva faktory (tepelné účinky a elektrodynamické síly) byly vzaty v úvahu při navrhování velikosti vodičů nesoucích proud a jejich montážní struktury, která zahrnuje mechanické podpěry, Typ izolátorů a typ hardwaru, kromě podélné vzdálenosti mezi podpěrami a mezery mezi fázovými vodiči.
tepelné účinky
u běžných přerušovacích zařízení trvá poruchový proud až 1 sec. Tato doba je příliš krátká, aby umožnila odvod tepla z vodiče zářením nebo konvekcí. Celkové teplo generované při poruše tak bude rozptýleno samotným vodičem. Velikost vodiče by proto měla být taková, aby jeho zvýšení teploty během poruchy udrželo koncovou teplotu pod úrovní, kde kov vodiče začne měknout. Hliník, nejpoužívanější kov pro silové kabely, nadzemní přenosová a distribuční vedení nebo aplikace rozváděčů LT a HT a potrubí sběrnice, začíná měknout při teplotě kolem 180-200 deg. C.
při poruše je zpravidla bezpečný nárůst teploty o 100 stupňů.C nad přípustnou koncovou teplotu 85 oc.C nebo 90 stupňů.C vodiče při běžném provozu, tj. do 185 deg.C-190 stupňů.C při poruchovém stavu je považován za bezpečný a považován za základ pro určení velikosti vodiče.
svařovaná část, například u pružných spojů, by měla být také bezpečná až do této teploty a neměla by být použita pro tento účel tam, kde je výhodné pájení mosazi.
pro stanovení minimální velikosti vodiče pro požadovanou úroveň Isc pro zohlednění samotných tepelných účinků se používá následující vzorec pro stanovení minimální velikosti vodiče pro jakoukoli úroveň poruchy.
kde
qt = zvýšení teploty v 0C
Isc = symetrický poruchový proud v
a = plocha průřezu vodiče (mm2)
a20= teplotní koeficient odporu při 20 0C
0,00403 pro čistý hliník
0,00363 pro hliníkové slitiny
0,00393 pro čistou měď
q = provozní teplota vodiče, při kterém k poruše dochází v 0C
k = 1,166 pro hliník a 0,52 pro měď
> t = doba trvání poruchy (v sekundách)
příklad-1: Určit minimální velikost vodiče pro úroveň poruchy 50kA po dobu jedné sekundy pro hliníkový vodič za předpokladu, že teplota vzroste na 100 deg.C a počáteční teplota vodiče v okamžiku poruchy 85 deg.C, průřez vodiče by byl
100 = (1.166/100) * (50000/A) 2. (1+0.00403*85) *1
řešením a = 625,6 mm2 pro čistý hliník
= 617,6 mm2 pro slitiny hliníku
= 416 mm2 pro čistou měď
elektrodynamické účinky:
zkratový proud je obecně asymetrický a obsahuje stejnosměrnou složku. DC složka, i když trvá pouze tři nebo čtyři cykly, vytváří sub přechodný stav a způsobuje nadměrné elektrodynamické síly mezi vodiči nesoucími proud. Montážní konstrukce, podpěry přípojnic a upevňovací prvky jsou vystaveny těmto elektrodynamickým silám. I když je tato síla pouze krátkodobá, může způsobit trvalé poškození součástí a musí být vzata v úvahu při navrhování proudového nosného systému a jeho montážní konstrukce. Maximální síla v plochých přípojnicích může být vyjádřena
Fm = odhadovaná maximální dynamická síla, která se může vyvinout v jednofázovém nebo třífázovém systému při poruše
ISC = efektivní hodnota symetrického poruchového proudu v ampérech
k = prostorový faktor, který je 1 pro kruhové vodiče.
u pravoúhlých vodičů lze nalézt z grafu prostorového faktoru (obrázek-3) odpovídajícího (S-a)/(A+b)
kde
s = středová vzdálenost mezi dvěma fázemi v mm
a = prostor obsazený vodiči jedné fáze v mm
b = šířka vodičů v mm
viz příklad-6
konstrukční úvahy
-okolní teplota
-Velikost krytu
-pokles napětí
-účinek kůže a blízkosti
okolní teplota
pro vyšší okolní teploty by měla být proudová kapacita vhodně snížena, aby se udržovala stejná koncová teplota během nepřetržitého provozu (derating). Koncová teplota hliníku je považována za bezpečnou při 85-90 deg.C, při kterém se kov nezhoršuje nebo nemění svou mechanickou pevnost po dlouhou dobu provozu. Tabulka 1 uvádí přípustné provozní teploty různých částí sběrnicového systému. Tabulka-2 uvádí de-ratingové faktory pro vyšší teplotu okolí nebo nižší zvýšení teploty pro stejnou koncovou teplotu 850C nebo 900C.
velikost skříně
skříň sběrnicového systému poskytuje chladicí plochu pro odvod tepla. Jeho velikost má důležitý vliv na zvýšení teploty vodičů a tím na jejich aktuální únosnost. Při navrhování sběrnicového systému je tedy třeba vzít v úvahu účinek krytu a podmínky větrání okolí, ve kterém je skříň instalována. Poměr plochy vodičů nesoucích proud k ploše průřezu skříně poskytne základ pro stanovení účinku odvodu tepla. Tabulka 3 navrhuje scénář přibližných rozptylových faktorů, které lze za různých podmínek považovat za pravděpodobné de-ratingy pro sběrnicový systém. (Bude pokračovat)…
