voor feeders met een gematigd vermogen, bijvoorbeeld tot 600/800A, hebben Kabels de voorkeur, terwijl voor hogere snelheden (boven 1000A) de voorkeur uitgaat naar massieve geleiders (LT-bussystemen) op grond van veiligheid, betrouwbaarheid, onderhoud, kosten, uiterlijk en gebruiksgemak. Voor grotere ratings kunnen meer kabels log en moeilijk te onderhouden worden en kunnen problemen opleveren bij het opsporen van fouten. De vaste verbindingen die van de aanbodzijde naar het ontvangende uiteinde door busbars worden uitgebreid, worden buskanalen genoemd. Deze bus bars zijn gehuisvest in een plaat metalen behuizing.
het grootste probleem zal betrekking hebben op grote stromen in plaats van spanningen. Grote stromen zijn moeilijker te hanteren dan spanningen als gevolg van wederzijdse inductie tussen de geleiders en ook tussen de geleider en behuizing. Dit artikel gaat in op de soorten metalen gesloten bussystemen en hun ontwerpparameters om de juiste grootte van de geleidersecties en de busbehuizingen te selecteren voor een vereiste stroomsterkte en systeemspanning.
typen met metaal omsloten bussystemen
een bussysteem kan een van de volgende typen zijn, afhankelijk van de toepassing ervan:
– niet-gescheiden
– gescheiden fase
-geïsoleerde fase
– stijgende leiding (verticale bussystemen)
-bovengrondse bus (horizontaal bussysteem)
niet-gescheiden fase bussysteem
in deze constructie zijn alle busfasen ondergebracht in één metalen behuizing met voldoende afstand tussen beide en ook met de behuizing, maar zonder barrières tussen de fasen, zoals weergegeven in figuur 1. Levendig zijn, is het meest gebruikte methodologie voor alle soorten LT-systemen.
gescheiden fasebussysteem
in deze constructie zijn alle fasen ondergebracht in één metalen behuizing zoals eerder, maar met een metalen barrière tussen elke fase, zoals afgebeeld in Figuur 2. De metalen barrières zorgen voor de vereiste magnetische afscherming en isoleren de busbars magnetisch van elkaar.
de behuizing kan van MS of een aluminiumlegering zijn en de gekozen barrières kunnen van hetzelfde metaal zijn als de behuizing. Het doel van een metalen barrière is niet alleen om de fasen tegen kortsluiting te verhullen, maar ook om het effect van de nabijheid van de ene fase op de andere te verminderen door het elektrische veld dat door de stroomvoerende geleiders binnen de barrière zelf wordt geproduceerd, te stoppen. Het werkt nu als een behuizing met een interleaving arrangement balanceren de velden geproduceerd door de geleiders in aanzienlijke mate en waardoor slechts een matig veld in de ruimte.
deze worden over het algemeen gebruikt voor hogere ratings 3000A en hoger op alle spanningssystemen. Deze in tegenstelling tot de eerste, hebben de voorkeur op een HT-systeem.
geïsoleerd fase Bus (IPB) systeem
gebruikt voor zeer grote ratings 10.000 A en hoger. In deze constructie zijn de geleiders van elke fase ondergebracht in een aparte niet-magnetische metalen behuizing om ze volledig van elkaar te isoleren met de volgende voordelen.
– elimineert fase-tot-fase-fouten.
– het minimaliseert de nabijheidseffecten tussen de belangrijkste stroomvoerende geleiders van de aangrenzende fasen tot bijna nul als gevolg van magnetische afscherming.
– het bussysteem is eenvoudig te hanteren, te flex en te installeren.
stijgend leidingnet (verticaal bussysteem)
gebruikt in verticale vorming voor de levering van individuele verdiepingen van een hoogbouw. Het stijgt van de onderkant van het gebouw en loopt naar de bovenste verdieping. Om de kosten te verminderen, kunnen de ratings in een afnemende volgorde na elke drie of vier verdiepingen, zoals na elke verdieping de belasting van die verdieping zal worden verminderd.
bovenliggende bus (horizontaal bussysteem)
in tegenstelling tot een hoge stijgbuis loopt het bovenliggende bussysteem nu horizontaal, onder het plafond op een geschikte hoogte, om het vermogen te verdelen over lichte en kleine laadpunten. In een overhead busbar systeem, kan de stroom worden afgetapt van een aantal punten om de laadpunten net onder het te voeden door middel van een plug-in box analoog aan die gebruikt op een stijgende netspanning.
Ontwerp Parameters en Voorwaarden voor een Metalen Gesloten Bus-Systeem
Een bus-systeem zou worden toegewezen aan de volgende beoordelingen
-Nominale spanning
-Nominale frequentie
-Rated isolatie niveau
-Power frequentie spanning weerstaan
-Impuls spanning weerstaan
-Continue maximale rating
-Nominale korte tijd stroombereik
-Nominale kortstondige piek waarde van de schuld huidige
-De duur van de storing
kortsluiting effecten
Het doel is om de minimale grootte van de stroomvoerende geleiders en te beslissen over de montage regeling.
een kortsluiting resulteert in een overmatige stroom als gevolg van een lage impedantie van het defecte circuit tussen de voedingsbron en de storing. Deze overmatige stroom resulteert in overmatige warmte in de stroomvoerende geleiders, die dus elektromagnetische effecten en elektrodynamische krachten van aantrekking en afstoting tussen de geleiders en hun montagestructuur genereert. Deze krachten worden gelijkmatig verdeeld over de lengte van geleiders.
het effect van een kortsluiting vereist voortaan dat deze twee factoren (thermische effecten en elektrodynamische krachten) in aanmerking worden genomen bij het ontwerpen van de grootte van de stroomvoerende geleiders en hun montagestructuur, die mechanische steunen, het type isolatoren en het type hardware omvat, naast de lengteafstand tussen de steunen en de afstand tussen fase-tot-fase-geleiders.
thermische effecten
bij normale onderbrekers duurt de storingsstroom maximaal 1 sec. Deze tijd is te kort om warmteafvoer van de geleider door straling of convectie mogelijk te maken. De totale warmte die op een fout wordt gegenereerd, zal dus door de geleider zelf worden afgevoerd. De grootte van de geleider moet daarom zodanig zijn dat de temperatuurstijging tijdens een storing de eindtemperatuur Onder het niveau zal handhaven waar het Metaal van de geleider zal beginnen te verzachten. Aluminium, het meest gebruikte metaal voor stroomkabels, overhead transmissie en distributielijnen of de LT en HT schakelapparatuur assemblage en bus kanaal toepassingen, begint te ontharden bij een temperatuur van ongeveer 180-200 graden. C.
in de regel, bij een storing, een veilige temperatuurstijging van 100 graden.C boven de toegestane eindtemperatuur van 85 graden.C of 90 graden.C van de geleider bij normaal gebruik, d.w.z. tot 185 graden.C-190 graden.C tijdens foutconditie wordt als veilig beschouwd en als basis genomen om de grootte van de geleider te bepalen.
het gelaste gedeelte, zoals bij de flexibele verbindingen, moet ook veilig zijn tot deze temperatuur en mag niet worden gebruikt voor dit doel waar messing solderen de voorkeur heeft.
om de minimumafmeting van de geleider voor een voorgeschreven niveau-Isc te bepalen om alleen rekening te houden met de thermische effecten, wordt de volgende formule gebruikt om de minimumafmeting van de geleider voor elk foutniveau te bepalen.
waar
qt = temperatuur in 0C
Isc = symmetrische storing de stroom in Een
A = doorsnede van de stroomgeleider [mm2)
a20= temperatuur coëfficiënt van weerstand bij 20 0C
0.00403 voor zuiver Aluminium
0.00363 voor Aluminium legeringen
0.00393 voor zuiver koper
q = temperatuur van de geleider aan, waarin de fout voorkomt in 0C
K = 1.166 voor Aluminium en 0.52 voor koper
t = duur van de storing (in seconden)
Voorbeeld 1: Om de minimale grootte van de geleider te bepalen voor een foutniveau van 50kA gedurende één seconde voor een aluminium geleider, ervan uitgaande dat de temperatuurstijging 100 graden is.C en de begintemperatuur van de geleider op het moment van fout 85 graden.C, de doorsnede van de geleider zou zijn
100 = (1.166/100) * (50000/A) 2. (1+0.00403*85) *1
door het oplossen van A = 625,6 mm2 voor zuiver Aluminium
= 617,6 mm2 voor aluminiumlegeringen
= 416 mm2 voor zuiver koper
elektrodynamische effecten:
de kortsluitstroom is over het algemeen asymmetrisch en bevat een GELIJKSTROOMCOMPONENT. De DC component, hoewel het duurt slechts drie of vier cycli, creëert een sub transiënte toestand en veroorzaakt overmatige elektro-dynamische krachten tussen de stroom dragende geleiders. De montagestructuur, de ophangsteunen en de bevestigingsmiddelen zijn onderworpen aan deze elektrodynamische krachten. Hoewel deze kracht slechts kortstondig is, kan deze permanente schade aan de componenten veroorzaken en moet hiermee rekening worden gehouden bij het ontwerpen van het huidige draagsysteem en de montagestructuur. De maximale kracht in platte busbars kan worden uitgedrukt door
Fm = geschatte maximale dynamische kracht die zich in een enkel-of driefasensysteem kan ontwikkelen bij een storing
ISC = rms-waarde van de symmetrische foutstroom in ampère
k = ruimtefactor, die gelijk is aan 1 Voor cirkelgeleiders.
Voor rechthoekige geleiders, die gevonden kan worden vanuit de ruimte factor grafiek (figuur 3) correspondeert met (S-a)/(a+b)
waar
S = centrum van de afstand tussen twee fasen in mm
a = ruimte bezet door de geleiders van de ene fase in mm
b = breedte van de geleiders in mm
Zie voorbeeld-6
Ontwerp
-Omgevingstemperatuur
-Grootte van de behuizing
-Voltage drop
-Huid en proximity effect
Omgevingstemperatuur
Voor hogere omgevingstemperaturen, de huidige capaciteit voldoende gereduceerd tot het handhaven van de zelfde eindtemperatuur tijdens continubedrijf (derating). De eindtemperatuur voor Aluminium wordt als veilig beschouwd bij 85-90 graden.C, waarbij het metaal niet verslechtert of zijn mechanische sterkte over een lange periode van werking verandert. Tabel 1 geeft een overzicht van de toelaatbare Bedrijfstemperaturen van de verschillende onderdelen van een bussysteem. Tabel-2 geeft een overzicht van de De-rating factoren voor een hogere omgevingstemperatuur of een lagere temperatuurstijging voor dezelfde eindtemperatuur van respectievelijk 850C of 900C.
grootte van de behuizing
de behuizing van het bussysteem biedt het koeloppervlak voor warmteafvoer. De grootte heeft een belangrijke invloed op de temperatuurstijging van geleiders en dus hun huidige draagvermogen beïnvloeden. Bij het ontwerpen van een bussysteem moet dus rekening worden gehouden met het effect van de behuizing en de ventilatieomstandigheden van de omgeving waarin de behuizing is geïnstalleerd. De verhouding tussen het oppervlak van de stroomvoerende geleiders en het oppervlak van de dwarsdoorsnede van de behuizing vormt de basis om het warmtedissipatie-effect te bepalen. Tabel 3 geeft het scenario weer van de geschatte dissipatiefactoren die kunnen worden beschouwd als waarschijnlijke ontwaarderingen voor een bussysteem onder verschillende omstandigheden. (Wordt vervolgd))…
