for feedere med moderate ratings, siger op til 600/800A, foretrækkes kabler, mens for højere ratings (over 1000A) foretrækkes det at vælge faste ledere (LT bussystemer) af hensyn til sikkerhed, pålidelighed, vedligeholdelse, omkostninger, udseende og nem håndtering. For større ratings, flere kabler kan blive uhåndterlige og vanskelige at vedligeholde og kan give problemer med at lokalisere fejl. De faste forbindelser, der forlænges fra forsyningssiden til den modtagende ende gennem busstænger, kaldes buskanaler. Disse bus barer er anbragt i en metalplade kabinet.
den største bekymring vil beskæftige sig med store strømme snarere end spændinger. Store strømme er sværere at håndtere end spændinger på grund af gensidig induktion mellem lederne og også mellem lederen og kabinettet. Denne artikel uddyber typerne af metalindesluttede bussystemer og deres designparametre for at vælge den korrekte størrelse på ledersektionerne og busindkapslingerne for en krævet strømvurdering og systemspænding.
typer af metal-lukkede bussystemer
et bussystem kan være en af følgende typer, afhængigt af dets anvendelse:
-ikke-adskilt
-adskilt
-isoleret fase
-stigende net (lodrette bussystemer)
-overliggende bus (vandret bussystem)
ikke-adskilt fasebussystem
i denne konstruktion er alle busfaser anbragt i et metallisk kabinet med tilstrækkelig afstand mellem dem og også med kabinettet, men uden barrierer mellem faserne som vist i figur-1. At være levende, det er mest udbredte metode til alle typer af LT-systemer.
segregeret fasebussystem
i denne konstruktion er alle faser anbragt i et metallisk kabinet som tidligere, men med en metallisk barriere mellem hver fase som vist i figur 2. De metalliske barrierer giver den krævede magnetiske afskærmning og isolerer busstængerne magnetisk fra hinanden.
kabinettet kan være af MS eller aluminiumslegering, og de valgte barrierer kan være af samme metal som kabinettet. Formålet med at tilvejebringe en metallisk barriere er ikke kun at indhylle faserne mod kortslutninger, men også at reducere effekten af nærhed af den ene fase på den anden ved at arrestere det elektriske felt produceret af de strømførende ledere inden for selve barrieren. Det fungerer nu som et kabinet med et interleaving arrangement, der afbalancerer felterne produceret af lederne i væsentlig grad og tillader kun et moderat felt i rummet.
disse bruges generelt til højere ratings 3000A og derover på alle spændingssystemer. Disse i modsætning til førstnævnte foretrækkes på et HT-system.
isoleret fase Bus (IPB) system
bruges til meget store ratings 10.000 A og derover. I denne konstruktion er lederne af hver fase anbragt i et separat ikke-magnetisk metallisk kabinet for at isolere dem fuldstændigt fra hinanden med følgende fordele.
-det eliminerer fase til fase fejl.
– det minimerer nærhedseffekterne mellem hovedstrømbærende ledere i de tilstødende faser til næsten nul på grund af magnetisk afskærmning.
– bussystemet er nemt at håndtere, bøje og installere.
stigende net (lodret bussystem)
bruges i lodret formation til at levere individuelle etager i en højhus. Det stiger fra bunden af bygningen og løber til øverste etage. For at reducere omkostningerne kan klassificeringerne være i faldende rækkefølge efter hver tre eller fire etager, da belastningen på gulvet efter hver etage reduceres.
Overhead bus (vandret bussystem)
i modsætning til en høj stigerør kører nu overhead bussystemet vandret under loftet i en passende højde for at distribuere strøm til lette og små belastningspunkter. I et overliggende samlebjælkesystem kan strømmen tappes fra et hvilket som helst antal punkter for at levere belastningspunkterne lige under det gennem en plug-in-boks, der er analog med den, der bruges på et stigende net.
designparametre og servicebetingelser for et lukket Metalbussystem
et bussystem ville blive tildelt følgende ratings
-Nominel spænding
-nominel frekvens
-Nominel isoleringsniveau
-Effektfrekvensspændingstest
-Impulsspændingstest
-kontinuerlig maksimal rating
-Nominel kort tid nuværende rating
-Nominel momentan topværdi af fejlstrømmen
-fejlens varighed
Kortslutningseffekter
formålet er at bestemme minimumsstørrelsen af strømførende ledere og beslutte om montering ordning.
en kortslutning resulterer i en overdreven strøm på grund af lav impedans af det defekte kredsløb mellem forsyningskilden og fejlen. Denne overdrevne strøm resulterer i overdreven varme i de nuværende bærende ledere, som således genererer elektromagnetiske effekter og elektrodynamiske kræfter af tiltrækning og frastødning mellem lederne og deres monteringsstruktur. Disse kræfter fordeles ensartet over ledernes længde.
effekten af en kortslutning kræver fremover, at disse to faktorer (termiske effekter og elektrodynamiske kræfter) skal overvejes, når man designer størrelsen på de nuværende bæreledere og deres monteringsstruktur, som inkluderer mekaniske understøtninger, type isolatorer og type udstyr, ud over den langsgående afstand mellem understøtningerne og afstanden mellem fase til faseledere.
termiske effekter
ved normale afbrydere varer fejlstrømmen i op til 1 sek. Denne gang er for kort til at tillade varmeafledning fra lederen gennem stråling eller konvektion. Den samlede varme, der genereres på en fejl, vil således blive spredt af lederen selv. Lederens størrelse skal derfor være sådan, at dens temperaturstigning under en fejl vil opretholde sin sluttemperatur under det niveau, hvor lederens metal begynder at blødgøre. Aluminium, det mest anvendte metal til Strømkabler, overhead transmission og distributionsledninger eller LT og HT koblingsudstyr samling og bus kanal applikationer, begynder blødgøring ved en temperatur på omkring 180-200 grader. C.
som regel på en fejl, en sikker temperaturstigning på 100 grader.C over den tilladte sluttemperatur på 85 grader.C eller 90 grader.C af lederen under normal drift, dvs. op til 185 grader.C – 190 grader.C under fejltilstand betragtes som sikker og tages som grundlag for at bestemme lederens størrelse.
den svejsede del, såsom ved de fleksible samlinger, skal også være sikker op til denne temperatur og bør ikke bruges til dette formål, hvor messinglodning foretrækkes.
for at bestemme lederens minimumsstørrelse for et påkrævet niveau Isc for at tage højde for de termiske virkninger alene anvendes følgende formel til at bestemme lederens minimumsstørrelse for ethvert fejlniveau.
hvor
kt = temperaturstigning i 0C
Isc = symmetrisk fejlstrøm i A
A = lederens tværsnitsareal (mm2)
a20= temperaturkoefficient for modstand ved 20 0C
0,00403 for rent Aluminium
0,00363 for aluminiumlegeringer
0,00393 for rent kobber
k = driftstemperatur for den leder, hvor fejlen opstår i 0C
k = 1.166 for aluminium og 0.52 for kobber
t = varighed af fejl (i sekunder)
eksempel-1: At bestemme lederens minimumsstørrelse for et fejlniveau på 50kA i et sekund for en aluminiumleder, forudsat at temperaturstigningen er 100 grader.C og lederens indledende temperatur ved fejløjeblikket 85 grader.C, ville lederens tværsnit være
100 = (1.166/100) * (50000/A)2. (1+0.00403*85) *1
ved at løse a = 625,6 mm2 for rent Aluminium
= 617,6 mm2 for legeringer af Aluminium
= 416 mm2 for rent kobber
elektrodynamiske effekter:
kortslutningsstrømmen er generelt asymmetrisk og indeholder en DC-komponent. DC-komponenten, selvom den kun varer i tre eller fire cyklusser, skaber en sub transient tilstand og forårsager for store elektrodynamiske kræfter mellem de nuværende bærende ledere. Monteringsstrukturen, samlestøtterne og fastgørelseselementerne udsættes for disse elektrodynamiske kræfter. Selvom denne kraft kun er kortvarig, kan den forårsage permanent skade på komponenterne og skal overvejes, når man designer det nuværende bæresystem og dets monteringsstruktur. Den maksimale kraft i flade busstænger kan udtrykkes ved
Fm = estimeret maksimal dynamisk kraft, der kan udvikle sig i et enkelt-eller trefasesystem på en fejl
ISC = RMS-værdi af den symmetriske fejlstrøm i ampere
k = rumfaktor, som er 1 for cirkulære ledere.
for rektangulære ledere kan det findes fra rumfaktorgraf (figur-3) svarende til (S-A)/(A+b)
hvor
S = centerafstand mellem to faser i mm
a = plads besat af lederne af en fase i mm
b = ledernes bredde i mm
Se eksempel-6
Designovervejelser
-omgivelsestemperatur
-kabinettets størrelse
-spændingsfald
-hud-og nærhedseffekt
omgivelsestemperatur
ved højere omgivelsestemperaturer skal strømkapaciteten reduceres passende for at opretholde samme sluttemperatur under kontinuerlig drift (derating). Sluttemperaturen for Aluminium betragtes som sikker ved 85-90 grader.C, hvor metallet ikke forringes eller ændrer dets mekaniske styrke over en lang driftsperiode. Tabel – 1 viser de tilladte driftstemperaturer for de forskellige dele af et bussystem. Tabel – 2 viser de-ratingfaktorerne for en højere omgivelsestemperatur eller en lavere temperaturstigning for den samme sluttemperatur på henholdsvis 850c eller 900c.
kabinettets størrelse
bussystemets kabinet giver kølefladen til varmeafledning. Dens størrelse har en vigtig indflydelse på temperaturstigningen af ledere og dermed at påvirke deres nuværende bæreevne. Kabinettets virkning og ventilationsforholdene i de omgivelser, hvor kabinettet er installeret, bør derfor tages i betragtning ved udformningen af et bussystem. Forholdet mellem arealet af de nuværende bærende ledere til kabinettets tværsnitsareal vil danne grundlag for at bestemme varmeafledningseffekten. Tabel – 3 antyder scenariet for de omtrentlige spredningsfaktorer, der kan betragtes som sandsynlige de-ratings for et bussystem under forskellige forhold. (Fortsættes)…
