w przypadku podajników o umiarkowanych parametrach, powiedzmy do 600/800A, preferowane są kable, podczas gdy w przypadku wyższych parametrów (powyżej 1000A) preferowane są przewody stałe (systemy magistrali LT) ze względu na bezpieczeństwo, niezawodność, konserwację, koszt, wygląd i łatwość obsługi. W przypadku większych ocen więcej kabli może stać się nieporęcznych i trudnych w utrzymaniu i może powodować problemy z lokalizacją usterek. Połączenia stałe rozciągnięte od strony zasilającej do odbiorczej przez szyny zbiorcze nazywane są kanałami zbiorczymi. Szyny zbiorcze są umieszczone w obudowie z blachy.
głównym problemem będą duże prądy, a nie napięcia. Duże prądy są trudniejsze w obsłudze niż napięcia ze względu na wzajemną indukcję między przewodnikami, a także między przewodnikiem a obudową. W niniejszym artykule omówiono rodzaje metalowych systemów magistrali zamkniętej i ich parametry konstrukcyjne, aby wybrać odpowiedni rozmiar sekcji przewodów i obudów magistrali dla wymaganego prądu znamionowego i napięcia systemu.
rodzaje systemów magistralnych Z Zamknięciem metalowym
system magistrali może być jednym z następujących typów, w zależności od jego zastosowania:
-bez segregacji
-bez segregacji
-Faza izolowana
-sieć wznosząca (pionowe Systemy szyn)
-Szyna napowietrzna (poziomy system szyn)
bez segregacji system szyn fazowych
w tej konstrukcji wszystkie fazy magistrali są umieszczone w jednej metalowej obudowie z odpowiednim odstępem między nimi, a także z obudową, ale bez żadnych barier między fazami.pokazany na rysunku-1. Będąc żywym, jest to najczęściej stosowana metodologia dla wszystkich typów systemów LT.
układ magistrali rozdzielonej fazy
w tej konstrukcji wszystkie fazy są umieszczone w jednej metalowej obudowie, jak wcześniej, ale z metalową barierą między każdą fazą, jak pokazano na rysunku 2. Metalowe bariery zapewniają wymagane ekranowanie magnetyczne i izolują szyny zbiorcze magnetycznie od siebie.
obudowa może być wykonana ze stopu MS lub Aluminium, a wybrane bariery mogą być z tego samego metalu, co obudowa. Celem zapewnienia metalowej bariery jest nie tylko zabezpieczenie faz przed zwarciami, ale także zmniejszenie wpływu bliskości jednej fazy na drugą poprzez zatrzymanie pola elektrycznego wytwarzanego przez przewodniki przewodzące prąd w samej barierze. Teraz działa jak obudowa z układem przeplotu, równoważąc w znacznym stopniu pola wytwarzane przez przewody i pozwalając na tylko umiarkowane pole w przestrzeni.
są one zwykle używane dla wyższych ocen 3000A i powyżej we wszystkich systemach napięciowych. Te w przeciwieństwie do tych pierwszych, są preferowane w systemie HT.
system magistrali izolowanej fazy (IPB)
używany do bardzo dużych ocen 10 000 A i powyżej. W tej konstrukcji przewody każdej fazy są umieszczone w oddzielnej niemagnetycznej metalowej obudowie, aby całkowicie odizolować je od siebie z następującymi zaletami.
– eliminuje błędy fazy do fazy.
– minimalizuje efekty bliskości między głównymi przewodami przewodzącymi prąd sąsiednich faz do prawie zera dzięki ekranowaniu magnetycznemu.
– system magistrali jest łatwy w obsłudze, zginaniu i instalacji.
sieci wznoszące (pionowy system magistrali)
stosowane w układzie pionowym do zasilania poszczególnych pięter wieżowca. Wznosi się od spodu budynku i biegnie do najwyższego piętra. Aby obniżyć koszty, oceny mogą być w porządku malejącym po co trzy lub cztery piętra, ponieważ po każdym piętrze obciążenie tej podłogi zostanie zmniejszone.
Szyna napowietrzna (system szyn poziomych)
w przeciwieństwie do wysokiego pionu, teraz system szyn napowietrznych działa poziomo, poniżej sufitu na odpowiedniej wysokości, aby rozłożyć moc na lekkie i małe punkty obciążenia. W napowietrznym systemie szyn zbiorczych moc może być pobierana z dowolnej liczby punktów, aby dostarczyć punkty obciążenia tuż pod nim za pośrednictwem skrzynki wtykowej analogicznej do tej używanej w sieci wznoszącej.
parametry projektowe i warunki pracy dla metalowego systemu magistrali zamkniętej
system magistrali miałby przypisane następujące oceny
-Napięcie znamionowe
-Częstotliwość znamionowa
-znamionowy poziom izolacji
-wytrzymałość napięciowa Częstotliwości Zasilania
-wytrzymałość napięciowa impulsu
-ciągła maksymalna ocena
-znamionowa krótkotrwała aktualna Ocena
-znamionowa chwilowa wartość szczytowa prąd zwarciowy
-czas trwania zwarcia
skutki zwarcia
celem jest określenie minimalnej wielkości przewodów przewodzących prąd i podjęcie decyzji o montażu układ.
zwarcie powoduje nadmierny prąd z powodu niskiej impedancji wadliwego obwodu między źródłem zasilania a usterką. Ten nadmierny prąd powoduje nadmierne ciepło w przewodach przewodzących prąd, co generuje w ten sposób efekty elektromagnetyczne i elektro-dynamiczne siły przyciągania i odpychania między przewodami a ich konstrukcją montażową. Siły te są równomiernie rozłożone na długości przewodów.
efekt zwarcia wymaga odtąd uwzględnienia tych dwóch czynników (efektów termicznych i sił elektro-dynamicznych) przy projektowaniu wielkości przewodów przewodzących prąd i ich konstrukcji montażowej, która obejmuje podpory mechaniczne, rodzaj izolatorów i rodzaj sprzętu, oprócz wzdłużnej odległości między podporami i szczeliny między przewodami fazowymi.
efekty termiczne
przy normalnych urządzeniach przerywających prąd błędu trwa do 1 sek. Czas ten jest zbyt krótki, aby umożliwić odprowadzanie ciepła z przewodu poprzez promieniowanie lub konwekcję. Całkowite ciepło wytworzone na usterce zostanie zatem rozproszone przez sam przewodnik. Rozmiar przewodnika powinien być zatem taki, aby jego wzrost temperatury podczas usterki utrzymywał temperaturę końcową poniżej poziomu, w którym metal przewodnika zacznie mięknąć. Aluminium, najczęściej stosowany metal do kabli energetycznych, napowietrznych linii przesyłowych i dystrybucyjnych lub do montażu rozdzielnic LT i HT oraz do zastosowań w kanałach autobusowych, zaczyna mięknąć w temperaturze około 180-200 stopni. C.
z reguły na usterkę bezpieczny wzrost temperatury o 100 stopni.C powyżej dopuszczalnej temperatury końcowej 85 stopni.C lub 90 stopni.C przewodnika podczas normalnej pracy tj. do 185 stopniC-190 deg.C podczas stanu usterki jest uważany za Bezpieczny i traktowany jako podstawa do określenia wielkości przewodu.
część spawana, taka jak na złączach elastycznych, powinna być również bezpieczna do tej temperatury i nie powinna być używana do tego celu, gdzie preferowane jest lutowanie mosiężne.
aby określić minimalny rozmiar przewodu dla wymaganego poziomu Isc w celu uwzględnienia samych efektów termicznych, stosuje się następujący wzór do określenia minimalnego rozmiaru przewodu dla dowolnego poziomu błędu.
gdzie
qt = wzrost temperatury w 0C
Isc = symetryczny prąd zwarciowy w a
a = obszar przekroju poprzecznego przewodu (mm2)
A20= Współczynnik temperaturowy rezystancji w 20 0C
0,00403 dla czystego Aluminium
0,00363 dla stopów Aluminium
0,00393 dla czystej miedzi
q = temperatura robocza przewodu, przy którym występuje zwarcie 0C
k = 1,166 dla aluminium i 0,52 dla miedzi
T = czas trwania usterki (w sekundach)
przykład-1: Aby określić minimalny rozmiar przewodu dla poziomu błędu 50kA na jedną sekundę dla przewodu aluminiowego, zakładając wzrost temperatury na 100 stopni.C i Początkowa temperatura przewodnika w momencie usterki 85 stopni.C, przekrój przewodnika byłby
100 = (1.166/100) * (50000/A) 2. (1+0.00403*85) *1
rozwiązując a = 625,6 mm2 dla czystego Aluminium
= 617,6 mm2 dla stopów Aluminium
= 416 mm2 dla czystej miedzi
efekty Elektro-dynamiczne:
prąd zwarcia jest ogólnie asymetryczny i zawiera składnik DC. Komponent PRĄDU STAŁEGO, chociaż trwa tylko trzy lub cztery cykle, tworzy stan subtransiecyjny i powoduje nadmierne siły elektrodynamiczne między przewodami przewodzącymi prąd. Konstrukcja montażowa, wsporniki szyn zbiorczych i elementy złączne są poddawane tym siłom elektrodynamicznym. Chociaż siła ta jest tylko chwilowa, może spowodować trwałe uszkodzenie elementów i musi być brana pod uwagę przy projektowaniu obecnego systemu nośnego i jego konstrukcji montażowej. Maksymalna siła w płaskich szynach zbiorczych może być wyrażona przez
Fm = szacowana Maksymalna siła dynamiczna, która może rozwinąć się w układzie jedno-lub trójfazowym na usterce
ISC = RMS wartość symetrycznego prądu zwarcia w amperach
K = współczynnik przestrzeni, który wynosi 1 dla przewodów kołowych.
dla przewodów prostokątnych można go znaleźć na wykresie współczynnika spacji (Rysunek-3) odpowiadającym (S-a)/(a+b)
gdzie
s = odstęp środkowy między dwiema fazami w mm
a = przestrzeń zajmowana przez przewody jednej fazy w mm
b = szerokość przewodów w mm
patrz przykład-6
względy projektowe
-temperatura otoczenia
-Rozmiar obudowy
-spadek napięcia
-efekt skóry i bliskości
Temperatura otoczenia
w przypadku wyższych temperatur otoczenia wydajność prądowa powinna być odpowiednio zmniejszona, aby utrzymać ta sama temperatura końcowa podczas pracy ciągłej (obniżanie). Temperatura końcowa dla Aluminium jest uważana za bezpieczną w 85-90 stopni.C, przy którym metal nie pogarsza się ani nie zmienia swojej wytrzymałości mechanicznej przez długi okres eksploatacji. W tabeli 1 wymieniono dopuszczalne temperatury pracy poszczególnych części systemu magistrali. Tabela 2 wymienia współczynniki de-ratingu dla wyższej temperatury otoczenia lub niższego wzrostu temperatury dla tej samej temperatury końcowej, odpowiednio 850C lub 900C.
Rozmiar obudowy
obudowa systemu magistrali zapewnia powierzchnię chłodzącą do rozpraszania ciepła. Jego rozmiar ma istotny wpływ na wzrost temperatury przewodów, a tym samym wpływa na ich nośność prądową. Przy projektowaniu systemu magistrali należy zatem wziąć pod uwagę efekt obudowy i warunki wentylacji otoczenia, w którym jest ona zainstalowana. Stosunek powierzchni przewodów przewodzących prąd do powierzchni przekroju obudowy będzie podstawą do określenia efektu rozpraszania ciepła. W tabeli 3 przedstawiono scenariusz przybliżonych współczynników rozpraszania, które można uznać za prawdopodobne obniżenie ocen dla systemu magistrali w różnych warunkach. (Ciąg dalszy nastąpi)…
