Λεπτομερής επεξήγηση της επιλογής ράβδων χαλκού, του υπολογισμού της φέρουσας ικανότητας ρεύματος και της διαδικασίας κάμψης για διακόπτες υψηλής τάσης

Η ικανότητα μεταφοράς ρεύματος μιας ηλεκτρικής χάλκινης ράβδου διαύλου αναφέρεται στο μέγιστο ρεύμα που μπορεί να μεταφέρει συνεχώς χωρίς να υπερβαίνει την επιτρεπόμενη θερμοκρασία του υπό καθορισμένες συνθήκες. Στην πρακτική μηχανική, η ικανότητα μεταφοράς ρεύματος μιας λυγισμένης χάλκινης ράβδου δεν είναι μια σταθερή τιμή, αλλά μια δυναμική παράμετρος που επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες όπως η μέθοδος εγκατάστασης, η θερμοκρασία περιβάλλοντος, το σχήμα διατομής και ο αριθμός των στρωμάτων.

Πρώτον, η μέθοδος εγκατάστασης έχει σημαντικό αντίκτυπο στην απαγωγή θερμότητας. Οι μέθοδοι εγκατάστασης εντός του ντουλαπιού χωρίζονται κυρίως σε οριζόντια και κάθετη τοποθέτηση. Εφόσον η κατακόρυφη τοποθέτηση χρησιμοποιεί πληρέστερα την επιφάνεια απαγωγής θερμότητας και επιτυγχάνει καλύτερη μεταφορά αέρα, η ικανότητα μεταφοράς ρεύματος της κάθετης τοποθέτησης είναι συνήθως ελαφρώς μεγαλύτερη από αυτή της οριζόντιας τοποθέτησης. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι κύριοι ζυγοί σε μεγάλα ντουλάπια διανομής τοποθετούνται ως επί το πλείστον κάθετα.

Δεύτερον, η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι μια κρίσιμη μεταβλητή που πρέπει να ληφθεί υπόψη. Η θερμοκρασία περιβάλλοντος αναφοράς σχεδιασμού είναι συνήθως 35 μοίρες ή 40 μοίρες. Όταν η πραγματική θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι υψηλότερη από αυτήν την αναφορά, η τρέχουσα χωρητικότητα της ράβδου διαύλου εδάφους chatsworth θα μειωθεί και πρέπει να πολλαπλασιαστεί με τον αντίστοιχο συντελεστή διόρθωσης θερμοκρασίας. Αντίθετα, όσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο περισσότερο μπορεί να αυξηθεί κατάλληλα η ικανότητα μεταφοράς ρεύματος.

Στη μηχανική εκτίμηση, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε εμπειρικούς τύπους για γρήγορο υπολογισμό. Για μια απλή κάμψη χάλκινης ράβδου, η χωρητικότητα μεταφοράς ρεύματος είναι περίπου ίση με το πλάτος της ράβδου ζυγού (mm) πολλαπλασιαζόμενο επί έναν συντελεστή πάχους. Ο συντελεστής πάχους σχετίζεται με το πάχος του χάλκινου ζυγού γείωσης. Για παράδειγμα, ένας δίαυλος πάχους 10 mm έχει συντελεστή περίπου 18 και ένας δίαυλος πάχους 12 mm έχει συντελεστή περίπου 20.

Για δομές πολλαπλών-στρώσεων, λόγω της φτωχότερης απαγωγής θερμότητας, η ικανότητα μεταφοράς ρεύματος δεν είναι απλή πολλαπλή προσθήκη. Η τρέχουσα χωρητικότητα μιας ράβδου ζυγού διπλής-επίπεδης είναι συνήθως περίπου 1,56 έως 1,58 φορές μεγαλύτερη από αυτή ενός ζυγού μονής-επίπεδης, τρεις στρώσεις περίπου 2 φορές και τέσσερις στρώσεις περίπου 2,45 φορές. Ωστόσο, αξίζει να σημειωθεί ότι τέσσερα στρώματα και άνω δεν συνιστώνται για εφαρμογές μηχανικής λόγω δυσκολιών στη διάχυση θερμότητας και σημαντικής επίδρασης στο δέρμα. προτείνεται η χρήση ράβδων ακανόνιστου σχήματος ή μονής-ζυγών μονής στρώσης με μεγαλύτερες{10}}διατομές.

Στη σχεδίαση διακοπτών υψηλής τάσης, η απλή ικανοποίηση της απαίτησης ονομαστικής ικανότητας μεταφοράς ρεύματος δεν είναι καθόλου επαρκής. Η ηλεκτρική ράβδος διαύλου γείωσης πρέπει να μπορεί να αντέξει την επίδραση του ρεύματος βραχυκυκλώματος του συστήματος, δηλαδή να πληροί την απαίτηση "βραχυπρόθεσμου-ρεύματος αντοχής σε χρόνο". Αυτό είναι ζωτικής σημασίας για να διασφαλιστεί ότι η ηλεκτρολυτική χάλκινη ράβδος δεν θα λιώσει λόγω υπερθέρμανσης ή θα προκαλέσει ζημιά στον εξοπλισμό σε περίπτωση σφάλματος βραχυκυκλώματος-.

Σύμφωνα με τον τύπο στο Παράρτημα D του προτύπου GB3906, μπορούμε να υπολογίσουμε την ελάχιστη-διατομή της απομονωμένης ράβδου διαύλου εδάφους με βάση τις συνθήκες θερμικής σταθερότητας. Ο τύπος είναι: S=(I / a) × √(t / Δθ). Όπου S είναι η-διατομή του αγωγού, I είναι το ονομαστικό βραχύ-ρεύμα αντοχής σε χρόνο (βραχυ-ρεύμα κυκλώματος), a είναι ο συντελεστής υλικού (13 για τον χαλκό), t είναι η βραχυ-διάρκεια κυκλώματος (συνήθως 4 δευτερόλεπτα για υψηλή{11}θάση για τα συστήματα υψηλής{11} τάσης (συνήθως η άνοδος της μπάρας) αγωγοί).

Αυτός ο τύπος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εξαχθούν οι ελάχιστες-απαιτήσεις περιοχής διατομής για διαφορετικές αξιολογήσεις βραχυκυκλώματος-. Για παράδειγμα, για ένα σύστημα 25kA/4S, η ελάχιστη-διατομή της γραμμής διαύλου εδάφους τηλεπικοινωνιών πρέπει να είναι 260 mm². Για ένα σύστημα 31,5 kA/4S, η ελάχιστη-διατομή πρέπει να είναι 330 mm². και για ένα σύστημα 63kA/4S, πρέπει να είναι 660mm². Στην πραγματική επιλογή, οι σχεδιαστές πρέπει να υπολογίσουν το εμβαδόν διατομής που απαιτείται για το ονομαστικό ρεύμα και το εμβαδόν διατομής που απαιτείται για την αντοχή σε βραχυκύκλωμα και να λάβουν τη μέγιστη τιμή των δύο ως τελική βάση επιλογής. Για παράδειγμα, ένα κύκλωμα με ονομαστικό ρεύμα 630A απαιτεί μόνο διατομή-40×6, αλλά εάν το ρεύμα βραχυκυκλώματος του συστήματος είναι 31,5 kA, τότε πρέπει να επιλεγεί διατομή τουλάχιστον 330 mm² (όπως 60×6).

Η ακρίβεια μηχανικής κατεργασίας του BusBar για τη Siemens επηρεάζει άμεσα την ευκολία εγκατάστασης εντός του ντουλαπιού και τη συμμόρφωση των ηλεκτρικών αποστάσεων. Κατά τη διαδικασία κάμψης και τυφώματος, το "μήκος του υλικού", δηλαδή το μηδιπλωμένο μήκος, πρέπει να υπολογιστεί με ακρίβεια. Επειδή το BusBar για Weidmuller υφίσταται πλαστική παραμόρφωση στο σημείο κάμψης-η εξωτερική πλευρά τεντώνεται και επιμηκύνεται, ενώ η εσωτερική πλευρά συμπιέζεται και κοντύνεται-πρέπει να εισαχθεί ένας συντελεστής αντιστάθμισης στον υπολογισμό.

Για κοινές επίπεδες στροφές (κάμψεις δεξιάς-γωνίας), είτε η "μέθοδος εξωτερικού υπολογισμού" είτε η "εσωτερική μέθοδος υπολογισμού" χρησιμοποιείται συνήθως στη μηχανική. Ο γενικός τύπος για την εξωτερική μέθοδο υπολογισμού είναι: Συνολικό μήκος=Άθροισμα των εξωτερικών διαστάσεων κάθε τμήματος + Τιμή αντιστάθμισης - Συντελεστής × Αριθμός δεξιάς-Καμπής γωνίας. Ο ειδικός συντελεστής αντιστάθμισης σχετίζεται με το πάχος του BusBar Insulator Manufacturers. για παράδειγμα, για υλικά πάχους 3 mm, κάθε κάμψη σε ορθή-γωνία μπορεί να απαιτεί πρόσθετο περιθώριο περίπου 0,3 mm, ενώ τα υλικά πάχους 10 mm απαιτούν ακόμη περισσότερα. Κατά την επεξεργασία κάμψεων πολλαπλών{12}}στρωμάτων ή πολύπλοκων σχημάτων, πρέπει επίσης να λαμβάνονται υπόψη τα αποτελέσματα της ακτίνας κάμψης και της γωνίας οπισθοπορείας.

Επιπλέον, για να αποφευχθεί η εκφόρτιση του άκρου, οι ράβδοι διαύλου για Mersen Ferraz στο εσωτερικό του διακόπτη υψηλής τάσης συνήθως απαιτούν λοξοτομή ή στρογγυλεμένα ορθογώνια. Αυτό όχι μόνο βελτιώνει την κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου αλλά και βελτιώνει την απόδοση της μόνωσης. Κατά την κατασκευή, οι γωνίες κάμψης και οι ανοχές διαστάσεων πρέπει να ελέγχονται αυστηρά για να διασφαλίζεται η ελάχιστη καταπόνηση κατά την εγκατάσταση του Copper Ground Bus Bar, αποτρέποντας τη ζημιά στα εξαρτήματα της μόνωσης ή την ανομοιόμορφη πίεση στις επιφάνειες επαφής λόγω αναγκαστικής εγκατάστασης.

Συνοπτικά, η επιλογή και ο σχεδιασμός των Distribution BusBars είναι ένα σύνθετο έργο μηχανικής συστημάτων που ενσωματώνει ηλεκτρικούς υπολογισμούς και μηχανικές διεργασίες. Μόνο με την πλήρη εξέταση της τρέχουσας φέρουσας ικανότητας, της θερμικής σταθερότητας και των πραγματικών συνθηκών κατασκευής και εγκατάστασης μπορεί να σχεδιαστεί ένα οικονομικό και ασφαλές σύστημα διανομής ηλεκτρικής ενέργειας.