โครงสร้างบัสบาร์ของสวิตช์เกียร์

บัสบาร์เป็นตัวนำกระแสเปล่าที่ค่อนข้างใหญ่ที่มีหน้าตัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า กลม หรือเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ในสถานที่ของสวิตช์เกียร์แบบปิด กิ่งทั้งหมดจากบัสบาร์และการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์จะทำด้วยตัวนำเปล่าที่ก่อตัวเป็นบัสบาร์

ชินนี่ เป็นส่วนสำคัญและสำคัญที่สุดของสวิตช์ เนื่องจากได้รับกระแสไฟฟ้าจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทุกสถานี (หรือหม้อแปลงสถานีย่อย) และสายขาออกทั้งหมดจะเชื่อมต่อกับสวิตช์เหล่านั้น

ในสวิตช์เกียร์แบบปิดจนถึงและรวมถึง 35 kV บัสบาร์ทำจากแถบอะลูมิเนียมสี่เหลี่ยม ยางล้อเหล็กใช้ในการติดตั้งไฟฟ้ากำลังต่ำที่กระแสโหลดไม่เกิน 300-400 A

ควรสังเกตว่าสายสี่เหลี่ยม (แบน) นั้นประหยัดกว่าสายกลม ด้วยพื้นที่หน้าตัดเท่ากัน ยางสี่เหลี่ยมจึงมีพื้นผิวระบายความร้อนด้านข้างที่ใหญ่กว่ายางทรงกลม

ในห้องจำหน่าย ยางจะติดตั้งบนชั้นวางรถบัสแบบพิเศษหรือโครงกรงอุปกรณ์ บัสบาร์วางอยู่บนลูกถ้วยที่รองรับบนขอบหรือแบนและยึดด้วยตัวยึดบัสบาร์

มีหลายวิธีในการติดยาง แต่ละคนมีข้อดีและข้อเสีย

สภาพการระบายความร้อนจะดีกว่าสำหรับยางที่มียางมากกว่ายางแบน ในกรณีแรก ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนจะสูงกว่าค่าที่สอง 10-15% และจะนำมาพิจารณาเมื่อพิจารณาโหลดปัจจุบันที่อนุญาต (PUE) ยางที่หันไปทางเพื่อนบ้านด้วยด้านแคบ (ซี่โครง) จะมีเสถียรภาพทางกลมากกว่า

เพื่อให้ยางเคลื่อนที่ไปตามรูปแบบเล็กๆ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ยางจะถูกยึดไว้อย่างแน่นหนาที่กึ่งกลางของส่วนและห่างอย่างหลวมๆ นอกจากนี้ สำหรับความยาวของบัสที่ยาว จะมีการติดตั้งตัวชดเชยเพื่อรองรับการขยายตัวของอุณหภูมิ บัสบาร์ทั้งสองเชื่อมต่อกันโดยใช้แถบทองแดงหรือแถบอลูมิเนียมบาง ๆ ที่มีความยืดหยุ่น ปลายของแถบบัสบาร์ไม่ได้ติดแน่นกับฉนวนรองรับ แต่เป็นแบบเลื่อนผ่านรูวงรีตามยาว

เพื่อขจัดความเครียดจากอุณหภูมิ ในบางกรณีบัสบาร์จะเชื่อมต่อกับอุปกรณ์คงที่ (แคลมป์) โดยใช้แพ็คเกจที่ยืดหยุ่นซึ่งสร้างขึ้นที่ส่วนท้ายของบัสบาร์แบบแข็ง

ขนาดบัสบาร์ทองแดงและอะลูมิเนียมแถบเดียวที่ใหญ่ที่สุดที่ใช้คือ 120×10 มม.

สำหรับโหลดกระแสสูง (สำหรับบัสบาร์ทองแดงมากกว่า 2650 A และสำหรับอลูมิเนียม - 2070 A) ใช้บัสบาร์แบบหลายแบนด์ - แพ็คเกจสองหรือน้อยกว่าสามแบนด์ต่อเฟส ระยะห่างปกติระหว่างแถบในบรรจุภัณฑ์จะเท่ากับความหนาของแถบหนึ่งแถบ (b)

ความใกล้ชิดของแถบจากบรรจุภัณฑ์เดียวกันทำให้มีการกระจายกระแสที่ไม่สม่ำเสมอระหว่างกัน: โหลดขนาดใหญ่ตกลงบนแถบท้ายของบรรจุภัณฑ์และน้อยกว่าตรงกลาง ตัวอย่างเช่น ในแพ็คเกจสามแถบ 40% แต่ละกระแสไหลในแถบด้านนอก และเพียง 20% ของกระแสเฟสทั้งหมดที่อยู่ตรงกลาง ปรากฏการณ์นี้ซึ่งคล้ายคลึงกับปรากฏการณ์การหลุดลอกในตัวนำเดียว ทำให้ไม่สามารถใช้บัส AC มากกว่าสามตัวได้

ด้วยกระแสไฟฟ้าที่ใช้งานเกินกว่าที่อนุญาตสำหรับรถโดยสารสองเลน ขอแนะนำให้ใช้ยางที่มีโปรไฟล์ (ช่อง) ซึ่งช่วยให้ใช้วัสดุนำไฟฟ้าได้ดีขึ้นและมีความแข็งแรงเชิงกลสูง

ปัจจุบันการติดตั้งไฟฟ้าใช้แพ็คเกจสองช่องสัญญาณต่อเฟส ซึ่งมีรูปร่างและ kp เป็นสี่เหลี่ยมกลวงโดยประมาณ ขนาดช่องสัญญาณที่ใหญ่ที่สุดพร้อมผนัง 250 มม. และความหนา 12.5 มม. พร้อมช่องสัญญาณสองช่องในแพ็คเกจช่วยให้ส่งกระแสได้ 12,500 A สำหรับทองแดงและ 10,800 A สำหรับอลูมิเนียม

ยางและบัสบาร์ทั้งหมดของสวิตช์เกียร์แบบปิดถูกทาสีด้วยสีเคลือบเพื่อระบุสี ช่วยให้เจ้าหน้าที่บริการสามารถจดจำชิ้นส่วนที่มีไฟฟ้าซึ่งเชื่อมต่อกับเฟสและวงจรบางอย่างได้อย่างง่ายดาย

นอกจากนี้ สียังช่วยปกป้องยางจากการเกิดออกซิเดชันและปรับปรุงการถ่ายเทความร้อนจากพื้นผิว การเพิ่มขึ้นของกระแสที่อนุญาตจากสีบัสบาร์คือ 15-17% สำหรับทองแดงและ 25-28% สำหรับบัสบาร์อะลูมิเนียม

สีต่อไปนี้ใช้สำหรับบัสที่มีเฟสต่างกัน: กระแสสามเฟส: เฟส A — สีเหลือง, เฟส B — สีเขียว, เฟส C — สีแดง; บัสบาร์เป็นศูนย์: ด้วยสายกลางที่ไม่มีสายดิน — สีขาว, สายดินที่เป็นกลางและสายดิน — สีดำ กระแสไฟตรง: รางบวกเป็นสีแดง รางลบเป็นสีน้ำเงิน

บัสบาร์ของสวิตช์เกียร์แบบเปิดสามารถใช้กับสายไฟที่ยืดหยุ่นได้หรือยางแข็ง ที่แรงดันไฟฟ้า 35, 110 kV และอื่น ๆ เพื่อเพิ่มแรงดันโคโรนาและลดการสูญเสียโคโรนา จะใช้เฉพาะสายแบบกลมเท่านั้น

ในสวิตช์เกียร์แบบเปิดส่วนใหญ่ บัสบาร์ทำจากตัวนำเหล็ก-อะลูมิเนียมตีเกลียวที่มีการออกแบบเหมือนกับสายไฟ

ตัวนำบัสทองแดงจะใช้เฉพาะในกรณีที่สวิตช์เกียร์เปิดอยู่ใกล้ชายฝั่งของทะเลเค็มหรือโรงงานเคมี (ประมาณ 1.5 กม.) ซึ่งไอระเหยและการกักตัวที่ใช้งานอยู่อาจทำให้ตัวนำอะลูมิเนียมสึกกร่อนอย่างรวดเร็ว ในบางกรณี สวิตช์เกียร์แบบเปิดจะใช้บัสบาร์แข็งที่ทำจากเหล็กหรือท่ออะลูมิเนียมซึ่งติดอยู่กับฉนวนรองรับ

หน้าตัดของยางและตัวนำกระแสไฟฟ้าอื่น ๆ สามารถคำนวณได้จากค่าของกระแสการทำงานและอุณหภูมิที่อนุญาตตาม สภาพความร้อน.

สำหรับบัสบาร์ที่ใช้ในสวิตช์เกียร์นั้น ส่วนตัดขวางของพวกมันจะถูกทำให้เป็นมาตรฐานและตารางของโหลดกระแสต่อเนื่องที่อนุญาตได้ถูกวาดขึ้นสำหรับพวกมัน ดังนั้นในทางปฏิบัติไม่จำเป็นต้องคำนวณตามสูตร แต่ก็เพียงพอที่จะเลือกตามตาราง

ตารางของโหลดกระแสต่อเนื่องที่อนุญาตบนบัสบาร์และตัวนำเปลือยได้รับการคำนวณและตรวจสอบโดยการทดลอง เมื่อรวบรวมอุณหภูมิความร้อนที่อนุญาตคือ 70 ° C ที่อุณหภูมิแวดล้อม + 25 ° C

ตารางดังกล่าวสำหรับหน้าตัดมาตรฐานของยางและลวดของวัสดุตัวนำพื้นฐานและโปรไฟล์บางอย่าง (สี่เหลี่ยม ท่อ ช่อง สี่เหลี่ยมกลวง ฯลฯ) มีให้ใน PUE และหนังสืออ้างอิง

สำหรับบัสบาร์รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า โหลดปัจจุบันแบบตารางจะถูกรวบรวมเมื่อติดตั้งที่ขอบ ดังนั้น เมื่อยางแบน น้ำหนักบรรทุกควรลดลง 5% สำหรับยางที่มีความกว้างของดอกยางไม่เกิน 60 มม. และ 8% สำหรับยางที่มีขนาดเกิน 60 มม. ในกรณีที่อุณหภูมิแวดล้อมเฉลี่ยแตกต่างจากมาตรฐาน (+ 25 ° C) จะต้องคำนวณน้ำหนักยางที่อนุญาตที่ได้รับจากตารางใหม่ตามสูตรโดยประมาณต่อไปนี้:

โดยที่ IN คือโหลดที่อนุญาตที่นำมาจากตาราง

ต้องตรวจสอบหน้าตัดของสายไฟเทียบกับความหนาแน่นกระแสเศรษฐกิจ

หน้าตัดทางเศรษฐกิจของสายไฟหรือบัส qEC เรียกว่าหน้าตัดดังกล่าวโดยที่ต้นทุนรวมต่อปีซึ่งพิจารณาจากต้นทุนทุนและต้นทุนการดำเนินงานกลายเป็นส่วนที่เล็กที่สุด

ส่วนตัดขวางทางเศรษฐกิจของสายไฟและบัสบาร์นั้นได้มาจากการหารกระแสโหลดสูงสุดในโหมดปกติด้วยความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้า:

ภาพตัดขวางที่เป็นผลลัพธ์ตามสภาวะทางเศรษฐกิจจะถูกปัดเศษให้เป็นมาตรฐานที่ใกล้ที่สุดและตรวจสอบกระแสโหลดที่อนุญาตในระยะยาว ควรสังเกตว่า RU บัสบาร์สำหรับแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดไม่ได้ถูกเลือกตามความหนาแน่นกระแสทางเศรษฐกิจ เนื่องจาก ส่วนเศรษฐกิจที่กระแสสูงมีค่าเท่ากับหรือเล็กกว่าส่วนที่เลือกเพื่อให้ความร้อน

นอกจากนี้ ยาง RU ยังได้รับการตรวจสอบเสถียรภาพทางความร้อนและอิเล็กโทรไดนามิกในกรณีที่เกิดไฟฟ้าลัดวงจร และที่ 110 kV ขึ้นไปสำหรับโคโรนาด้วย

ดังนั้นสายไฟของวัตถุประสงค์ใด ๆ จะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดสำหรับการทำความร้อนสูงสุดที่อนุญาตโดยคำนึงถึงโหมดปกติเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโหมดฉุกเฉินด้วย

หากหน้าตัดตัวนำที่กำหนดโดยสภาวะเศรษฐกิจและโหลดต่อเนื่องไม่เท่ากับหน้าตัดที่จำเป็นสำหรับสภาวะฉุกเฉินอื่นๆ (เสถียรภาพทางความร้อนและไดนามิกระหว่างการลัดวงจร) ดังนั้นควรถือว่าหน้าตัดใหญ่กว่าเพื่อให้เป็นไปตามทั้งหมด เงื่อนไข.

ควรสังเกตด้วยว่าเมื่อติดตั้งยางที่มีชิ้นส่วนขนาดใหญ่ จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าการสูญเสียเพิ่มเติมจากพื้นผิวและผลกระทบจากระยะใกล้เคียงกันน้อยที่สุด และสภาวะการระบายความร้อนที่ดีที่สุด สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการลดจำนวนของแถบในบรรจุภัณฑ์และการจัดวางที่ถูกต้องและสอดคล้องกัน การออกแบบบรรจุภัณฑ์อย่างมีเหตุผล การใช้ยางโปรไฟล์ - รางน้ำ โพรง ฯลฯ

เมื่อใช้ยางเหล็กกล้า การกำหนดค่าปัจจุบันที่อนุญาตจะดำเนินการแตกต่างกันเล็กน้อย

ในยางล้อเหล็ก เนื่องจากผลกระทบของพื้นผิว มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญของกระแสไปยังพื้นผิวของตัวนำ ความลึกของการเจาะไม่เกิน 1.5-1.8 มม.

จากการศึกษาพบว่าการรับน้ำหนักของบัสบาร์เหล็ก AC ที่อนุญาตนั้นขึ้นอยู่กับขอบเขตหน้าตัดของบัสบาร์ ไม่ใช่พื้นที่ของหน้าตัดนี้

จากการศึกษาเหล่านี้ ได้มีการนำวิธีการต่อไปนี้มาใช้ในการคำนวณบัสบาร์เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับ:

1. ขั้นแรก กำหนดกระแสโหลดบัส (สำหรับบัสที่มีด้านหนึ่งไม่เกิน 300-400 A) และค้นหาความหนาแน่นกระแสเชิงเส้น:

ที่ไหน ใน — กระแสโหลด, A; p คือขนาดหน้าตัดของยาง mm

ความหนาแน่นกระแสเชิงเส้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิความร้อนยวดยิ่งที่อนุญาตของบัสเหล็กเหนืออุณหภูมิแวดล้อม การพึ่งพานี้ถูกกำหนดโดยนิพจน์ต่อไปนี้:

พบว่าสำหรับข้อต่อแบบเกลียวของยางล้อเหล็ก ค่า Θ ไม่ควรเกิน 40°C และสำหรับข้อต่อแบบเชื่อมสามารถเพิ่มได้ถึง 55°C

หากเราใช้อุณหภูมิโดยรอบ v0 — 35 ° ความหนาแน่นกระแสเชิงเส้นสำหรับการเชื่อมต่อแบบสลักเกลียวจะเท่ากับ

และสำหรับรอยเชื่อม

2. จากข้อมูลเหล่านี้ เราจะกำหนดค่าของเส้นรอบวงที่ต้องการของส่วนตัดขวางของยาง:

คุณสามารถเลือกขนาดที่ต้องการของแถบเหล็กมาตรฐานได้อย่างง่ายดายโดยมีชุดยางตามขอบยางโดยสังเกตสภาพ

โดยที่ h คือความสูงของยาง mm; b — ความหนาของยาง mm.

การคำนวณยางล้อด้านบนสำหรับยางล้อเดียว

สำหรับกระแสโหลดสูงสามารถใช้ชุดรางเหล็กหลายชุดได้ ในกรณีนี้ เส้นรอบวงของหน้าตัดของยางหนึ่งแถบที่รวมอยู่ในบรรจุภัณฑ์จะถูกเลือกตามเงื่อนไขต่อไปนี้:

• สำหรับรถโดยสารสองทาง

• สำหรับรถโดยสารประจำทางสามทาง

เพื่อให้การคำนวณง่ายขึ้นคุณสามารถใช้ไดอะแกรมของการพึ่งพาของเส้นรอบวง p ของส่วนตัดขวางของบัสบนกระแสโหลดเข้า