jos syöttölaitteet kohtalainen luokitukset, sanoa jopa 600 / 800A, kaapelit ovat edullisia, kun taas korkeammat luokitukset (yli 1000A) etusija on valita kiinteät johtimet (LT väyläjärjestelmät) turvallisuuden, luotettavuuden, huolto, kustannukset, ulkonäkö ja helppous käsittely. Suuremmissa luokituksissa useammasta kaapelista voi tulla kömpelö ja vaikeasti huollettava, ja vikojen paikantamisessa voi olla ongelmia. Syöttöpuolelta vastaanottopäähän väyläkanavien kautta ulottuvia kiinteitä yhteyksiä kutsutaan väyläkanaviksi. Nämä bussitangot on sijoitettu peltikoteloon.
suurimpana huolenaiheena ovat jännitteiden sijaan suuret virrat. Suuret virrat ovat jännitteitä hankalampia käsitellä johtuen molemminpuolisesta induktiosta johtimien välillä ja myös johtimen ja kotelon välillä. Tässä artikkelissa käsitellään tyyppisiä metalli suljettu väyläjärjestelmät ja niiden suunnittelun parametrit valita oikea koko johdin osien ja linja kotelot vaaditun virran luokitus ja järjestelmän jännite.
Metallisuljettujen Väyläjärjestelmien tyypit
väyläjärjestelmä voi olla sovelluksestaan riippuen jokin seuraavista tyypeistä:
-erottelematon
-eristetty
-eristetty vaihe
-nouseva verkkoväylä (vertikaalinen väyläjärjestelmä)
-yläpuolinen väylä (horisontaalinen väyläjärjestelmä)
erottamaton vaiheväyläjärjestelmä
tässä rakenteessa kaikki väyläfaasit on sijoitettu yhteen metallikoteloon, jossa niiden väli on riittävä, ja myös koteloon, mutta vaiheiden välillä ei ole esteitä kuten on esitetty kuvassa-1. Koska elävä, se on yleisimmin käytetty menetelmä kaikentyyppisiä LT-järjestelmiä.
eriytetty vaiheväyläjärjestelmä
tässä rakenteessa kaikki vaiheet on sijoitettu yhteen metallikoteloon kuten aikaisemmin, mutta kunkin vaiheen väliin on asennettu metallinen este kuvan 2 mukaisesti. Metalliset esteet tarjoavat tarvittavan magneettisen suojauksen ja eristävät väylät magneettisesti toisistaan.
Mittaustila voi olla MS tai alumiiniseosta, ja valitut suojukset voivat olla samaa metallia kuin Mittaustila. Metallisen esteen tarkoituksena ei ole ainoastaan verhota faaseja oikosulkuja vastaan, vaan myös vähentää faasien läheisyyden vaikutusta toisiinsa pysäyttämällä esteen sisällä olevien virtajohtimien tuottama sähkökenttä. Se toimii nyt kuin kotelo, jossa on liitosjärjestely, joka tasapainottaa johtimien tuottamia kenttiä huomattavassa määrin ja sallii tilaan vain kohtalaisen kentän.
Näitä käytetään yleensä korkeampiin luokituksiin 3000A ja yli kaikissa jännitejärjestelmissä. Nämä toisin kuin edellinen, ovat edullisia HT-järjestelmässä.
Isolated Phase Bus (IPB) – järjestelmä
käytetään erittäin suurille katsojaluvuille 10 000 A tai enemmän. Tässä rakenteessa kunkin vaiheen johtimet on sijoitettu erilliseen ei-magneettiseen metallikoteloon, joka eristää ne täysin toisistaan seuraavin eduin.
– se poistaa vaiheesta toiseen tapahtuvat viat.
-se minimoi viereisten vaiheiden päävirtaa kuljettavien johtimien väliset läheisyysvaikutukset lähes nollaan magneettisen suojauksen vuoksi.
-väyläjärjestelmä on helppo käsitellä, joustaa ja asentaa.
nouseva verkkoverkko (Vertical bus system)
käytetään pystysuuntaisessa muodostelmassa kerrostalon yksittäisten kerrosten syöttämiseen. Se nousee rakennuksen pohjasta ja kulkee ylimpään kerrokseen. Kustannusten vähentämiseksi luokitukset voivat olla alenevassa järjestyksessä jokaisen kolmen tai neljän kerroksen jälkeen, koska jokaisen kerroksen jälkeen kyseisen kerroksen kuormitus vähenee.
yläpuolinen väylä (vaakasuora väyläjärjestelmä)
toisin kuin korkea nousuväylä, nyt yläpuolinen väyläjärjestelmä kulkee vaakatasossa, katon alapuolella sopivalla korkeudella, jakaakseen virtaa kevyille ja pienille kuormituspisteille. Yläpuolisessa väyläjärjestelmässä virtaa voidaan hyödyntää mistä tahansa pisteistä, jotta juuri sen alapuolella olevat kuormituspisteet voidaan toimittaa nousevassa verkkovirrassa käytettävän plug-in-laatikon kautta.
Metallikorjatun väyläjärjestelmän Suunnitteluparametreille ja käyttöolosuhteille
väyläjärjestelmälle annettaisiin seuraavat luokitukset
-Nimellisjännite
-nimellinen eristystaso
-Tehotaajuusjännite kestää
-impulssijännite kestää
-jatkuva enimmäisarvo
-nimellinen lyhytaikavirta
-nimellinen hetkellinen huippuarvo vikavirrasta
-vian kesto
Oikosulkuvaikutukset
tarkoituksena on määrittää virran kantavien johtimien vähimmäiskoko ja päättää asennuksesta asettelu.
oikosulku aiheuttaa liiallisen virran, joka johtuu viallisen piirin alhaisesta impedanssista syöttölähteen ja vian välillä. Tämä liiallinen virta aiheuttaa liiallista lämpöä virtaa kuljettaviin johtimiin, jolloin syntyy sähkömagneettisia vaikutuksia ja sähködynaamisia vetovoima-ja hylkimisvoimia johtimien ja niiden kiinnitysrakenteen välille. Nämä voimat jakautuvat tasaisesti johtimien pituudelle.
oikosulun vaikutus edellyttää vastedes, että nämä kaksi tekijää (lämpövaikutukset ja sähködynaamiset voimat) otetaan huomioon suunniteltaessa virrankuljetusjohtimien kokoa ja niiden kiinnitysrakennetta, johon kuuluvat mekaaniset tuet, eristintyypit ja laitteistotyypit, tukien välisen pituussuuntaisen etäisyyden ja vaihe-vaihejohtimien välisen kuilun lisäksi.
lämpövaikutukset
normaalien keskeyttävien laitteiden vikavirta kestää enintään 1 sekunnin. Tämä aika on liian lyhyt, jotta johtimesta irtoaisi lämpöä säteilyn tai konvektion kautta. Tällöin johdin itse haihduttaa siirroksessa syntyvän kokonaislämmön. Johtimen koon tulisi siis olla sellainen, että sen lämpötilan nousu vian aikana pitää sen loppulämpötilan alle sen tason, jossa johtimen metalli alkaa pehmetä. Alumiini, joka on yleisimmin käytetty metalli virtajohdoissa, ilmansiirto-ja jakelulinjoissa tai LT-ja HT-kytkinlaitteiden kokoonpanossa ja väyläkanavissa, alkaa pehmenemään noin 180-200 asteen lämpötilassa. C.
pääsääntöisesti siirroksessa turvallinen lämpötilan nousu 100 astetta.C yli sallitun loppulämpötilan 85 astetta.C tai 90 astetta.C Johtimen normaalin käytön aikana eli enintään 185 astetta.C-190 astetta.C vikatilanne pidetään turvallisena ja otetaan perustaksi kapellimestarin koon määrittämiseksi.
hitsatun osan, kuten taipuisien liitosten, tulisi myös olla turvallinen tähän lämpötilaan asti, eikä sitä tulisi käyttää tähän tarkoitukseen, kun messinkijuotos on edullinen.
johtimen vähimmäiskoon määrittämiseksi vaaditulle tasolle Isc pelkästään lämpövaikutusten huomioon ottamiseksi käytetään seuraavaa kaavaa johtimen vähimmäiskoon määrittämiseksi mille tahansa vikatasolle.
jossa
qt = lämpötilan nousu 0C: ssä
Isc = symmetrinen vikavirta A: ssa
a = Johtimen poikkipinta-ala (mm2)
A20= resistanssin lämpötilakerroin lämpötilassa 20 0C
0.00403 puhtaan alumiinin osalta
0.00363 alumiiniseosten osalta
0.00393 puhtaan kuparin osalta
q = sen johtimen käyttölämpötila, jossa vika esiintyy 0C
k = 1.166 alumiinille ja 0.52 kuparille
t = vian kesto (sekunteina)
esimerkki-1: Määrittää pienin koko johtimen vikataso 50kA yhden sekunnin alumiinijohtimen, olettaen lämpötilan nousu on 100 astetta.C ja johtimen alkulämpötila vikahetkellä 85 astetta.C, poikkileikkaus johtimen olisi
100 = (1.166/100) * (50000/A) 2. (1+0.00403*85) *1
ratkaisemalla a = 625.6 mm2 puhtaalle alumiinille
= 617.6 mm2 alumiiniseoksille
= 416 mm2 puhtaalle kuparille
Sähködynaamiset vaikutukset:
oikosulkuvirta on yleensä epäsymmetrinen ja sisältää TASAVIRTAKOMPONENTIN. Vaikka TASAVIRTAKOMPONENTTI kestää vain kolme tai neljä sykliä, se aiheuttaa sub-transienttitilan ja aiheuttaa liiallisia sähködynaamisia voimia virtaa kuljettavien johtimien välille. Kiinnitysrakenne, kiskotuet ja kiinnikkeet altistuvat näille elektrodynaamisille voimille. Vaikka tämä voima on vain hetkellinen, se voi aiheuttaa pysyviä vaurioita komponenteille ja se on otettava huomioon suunniteltaessa nykyistä kantojärjestelmää ja sen kiinnitysrakennetta. Suurin voima litteissä väylissä voidaan ilmaista
Fm = arvioitu suurin dynaaminen voima, joka voi kehittyä yksi-tai kolmivaiheisessa järjestelmässä vikaan
ISC = RMS symmetrisen vikavirran arvo ampeereina
k = avaruuskerroin, joka on 1 pyöreille johtimille.
suorakulmaisten johtimien osalta se löytyy avaruuskertoimen kuvaajasta (kuva-3), joka vastaa (S-a)/(A+b)
, jossa
s = kahden faasin välinen keskiväli mm
a = yhden faasin johtimien käyttämä tila mm
b = johtimien leveys mm
katso esimerkki-6
suunnittelunäkökohdat
-ympäristön lämpötila
-mittaustilan koko
-jännitteen aleneminen
-ihon ja läheisyyden vaikutus
ympäristön lämpötila
korkeammissa lämpötiloissa virtakapasiteettia on vähennettävä sopivasti, jotta voidaan säilyttää sama loppulämpötila jatkuvan käytön aikana (suistuminen). Alumiinin loppulämpötilaa pidetään turvallisena 85-90 asteessa.C, jossa metalli ei heikkene tai muuta mekaanista lujuuttaan pitkän käyttöjakson aikana. Taulukossa 1 luetellaan väyläjärjestelmän eri osien sallitut käyttölämpötilat. Taulukossa 2 luetellaan de-luokituskertoimet korkeammalle ympäristön lämpötilalle tai alhaisemmalle lämpötilan nousulle samalla loppulämpötilalla, joka on 850C tai 900C.
kotelon koko
väyläjärjestelmän kotelo tarjoaa jäähdytyspinnan lämmöntuottoa varten. Sen koolla on tärkeä merkitys johtimien lämpötilan nousulle ja siten vaikuttaa niiden virrankantokykyyn. Mittaustilan vaikutus ja sen ympäristön tuuletusolosuhteet, johon Mittaustila on asennettu, olisi näin ollen otettava huomioon suunniteltaessa väyläjärjestelmää. Virtajohtimien pinta-alan suhde mittaustilan poikkipinta-alaan muodostaa perustan lämmöntuottovaikutuksen määrittämiselle. Taulukossa 3 esitetään skenaariot likimääräisistä häviämistekijöistä, joita voidaan pitää todennäköisinä poistoluokituksina linja-autojärjestelmälle eri olosuhteissa. (Jatkuu)…
