完全に絶縁されたバスバーと裸のバスバー: エンジニアのための実践的な選択ガイド

35 kV の変電所の改修と 690 V の風力発電所の集電ストリングが同じ答えを受け入れることはめったにありませんが、両チームは同じ質問をします。ポスト絶縁体上の裸のアルミニウム管、それとも導体に接着されたエポキシ樹脂、EPDM シリコーンゴム、または PTFE で完全に絶縁された管状バスバーですか?通常、物理的に構築できる位相間隔、紙で確認できる電流定格、1 メートルあたりの設置コスト、およびその場所での接触または障害の影響という 4 つの項目によって決定されます。

経験則は単純です。スペースが狭い場合、汚染が実際にある場合、または充電部の近くで人が作業する場合、完全に絶縁されたバスバーは 1 メートルあたりのコストが高くなりますが、設置寿命全体ではコストが低くなります。配線が清潔で乾燥した十分な間隔の屋内エンクロージャ内に設置され、大きな故障電流が流れる場合、適切なサイズの絶縁体上の裸のバスバーは健全なエンジニアリングを維持します。以下のセクションでは、その理由と境界がどこにあるのかについて説明します。

簡単な答え: 習慣ではなく制約によって選択する

設計の承認を妨げる単一の制約を特定し、それを削除するバスバーを指定します。ほとんどのプロジェクトは 2 つの方向のいずれかを指します。

通常、次のような場合には、完全に絶縁されたバスバーが適切な選択となります。

既存のキャビネット、ケーブルトンネル、またはシャフトへの改造など、相間のクリアランスを維持することはできません。
ルートは屋外、沿岸、湿気が多く、ほこりの多い場所、または化学物質にさらされている場所です。
技術者や車両は、限られた障壁を備えたランの近くで作業します。
1 時間あたりのダウンタイムコストは、材料コストの差よりもはるかに大きくなります。

通常、次の場合には裸のバスバーが最適です。

このルートは、室内の乾燥した管理された室内にあり、十分な間隔が確保されています。
連続電流が高く、熱放散が制限要因となります。
ルートは現場で切断、穴あけ、再タップされます。
IP 定格のエンクロージャ、バリア、ロックされたアクセスにより、保護要件はすでに満たされています。

各オプションが導体を絶縁する方法

裸のバスバー: 空気が絶縁します

裸のバスバーは導体と空気を加えたものです。絶縁義務は、エアギャップ、ポスト絶縁体、およびエンクロージャが寄与するものすべての間で分担されます。これは効率的で検査が簡単ですが、電気的完全性がほこりの蓄積、結露、湿気、害虫、パネルの開閉頻度などの変動条件に依存することも意味します。メンテナンスのためにカバーを取り外すと、断熱システムの一部が残ります。

完全に絶縁されたバスバー: 絶縁体は導体とともに伝わります

完全に絶縁された管状バスバーでは、固体絶縁体 (エポキシ樹脂真空鋳造、EPDM シリコーンゴム、または PTFE) が導体に直接適用されるため、空気は絶縁媒体ではなくなります。相間隔は、大きなエアギャップではなく、表面沿面距離と絶縁体の厚さによって決まります。これにより、コンパクトなレイアウト、より少ないバリア、より小さな設置面積が可能になります。

それには 2 つのトレードオフが伴います。絶縁体により熱抵抗が増加するため、定格電流は同じサイズの裸チューブと同等であると仮定するのではなく、実際の周囲および取り付け条件で検証する必要があります。また、導体が隠されているため、シースの品質と接合部の仕上がりがより重視されます。定義と一般的なアプリケーションについては、この概要を参照してください。完全に絶縁された管状バスバー .

クリアランス、安全性、および 400 V の現実

クリアランスは、2 つのオプションが分岐する最初の場所です。低電圧アセンブリでは、どのタイプを使用する場合でも、議論は 60 ～ 75 mm の範囲の最小相間間隔に落ち着きます。これは、400 V では、絶縁媒体ではなくエンクロージャ、技術者の手にあるツール、および偶発的な接触のリスクが実際の床を設定するためです。 1 kVを超えると、裸の導体に必要なエアギャップは急速に大きくなりますが、絶縁された導体は絶縁耐力が固体層内にあるため、多くの場合、中心距離がはるかに短くなります。

調達の 2 つのポイントは繰り返す価値があります。完全に絶縁されたバスバーは、自動的にはタッチセーフになりません。バリア、接地、および正しい IP 定格を備えた完全なアセンブリとして検証された設計のみがそれを主張できます。また、裸のバスバーが自動的に危険になるわけではありません。検証済みのクリアランス、定格エンクロージャ、制御されたアクセスにより、数十年にわたって確実に動作します。

並べて比較

ほとんどの完全に絶縁されたバスバー仕様と裸のバスバー仕様を決定する実際的な違い。
考察	裸母線	完全に絶縁されたバスバー
絶縁媒体	空気、ポストインシュレーターおよびエンクロージャバリア	導体に接着された固体絶縁体 (エポキシ、EPDM、PTFE)
位相間隔	エアクリアランスによって設定されます。 1 kVを超えると急激に増加します	表面沿面距離と絶縁体の厚さによって設定されます。もっときつくてもいい
エンクロージャへの依存	高い。 IP 定格とバリアは絶縁義務の一部を担っています	より低い;絶縁体は導体と一体です
放熱	最高です。導体表面は自由に対流および放射します	減少しました。絶縁により熱抵抗が増加するため、定格を確認してください
汚染、湿気、塩水噴霧	安全を確保するには清掃、暖房、または追加のスペースが必要です	汚染に対する耐性が向上します。沿面距離が設計を左右する
現場での修正と検査	切断、穴あけ、再タップが簡単です。開いた関節が見える	工場出荷時の長さとジョイントキットに限定されます。車掌は隠れたまま
コストパターン	材料コストは低いが、スペースと設置コストは増加する	材料コストが高く、設置面積が小さく、労働力が少ない

完全に絶縁されたバスバーが勝てる場所

屋外の庭、海岸沿いの敷地、トンネル、コンパクトスキッド、改修プロジェクトなどでは、通常、断熱オプションが十分に費用がかかります。絶縁義務から空気を取り除くことで、設計者は位相距離を縮小し、障壁を削除し、絶縁体上の裸チューブを決して受け入れないスペースに導体を配線することができます。メンテナンスの話も変わります。露出した生きた金属を掃除する必要がなく、塵の層が静かにギャップを短くすることがなくなり、シャットダウン中の検査が大幅に減ります。

変電所および高圧用途向けエポキシ樹脂鋳造

真空注型エポキシ樹脂は、絶縁体が硬く、寸法的に安定しており、工場で制御された誘電体層を通じて 35 kV クラスの応力に耐えることができる必要がある場合の通常の答えです。駅のバス接続、開閉装置の相互接続、機械的サポート、沿面距離、長期安定性が重要となるルートに適しています。

Epoxy Resin Cast Tubular Bus Bar for Medium and High Voltage

中高圧用エポキシ樹脂鋳造管状母線完全に絶縁された分離不可能なエポキシキャストバスバーは、10 ～ 220 kV の開閉装置、変圧器接続、大電流配電ルートに強固な誘電安定性を提供します。製品を見る→

シリコーンまたは PTFE がより優れた絶縁体である場合

EPDM シリコーンゴムは風、海岸、ハイサイクルの屋外での使用に適しています。

シリコーンゴムは、広い温度範囲にわたって柔軟性を保ち、紫外線や表面のトラッキングに耐えます。そのため、振動、熱サイクル、塩分を含んだ空気が例外ではなく通常の動作条件である風力タービンの運転や屋外のコレクターラインで主に使用されています。

EPDM Silicone Rubber Tubular Bus Bar for High-Voltage Distribution

高圧配電用EPDMシリコーンゴム管状母線複合シールドされた EPDM 管状バスバーは、紫外線、オゾン、極端な温度に耐え、10 ～ 35 kV の変電所、屋外配電、再生可能エネルギー、腐食性の沿岸地域に適しています。製品を見る→

攻撃的な化学環境および高温環境向けの PTFE

PTFE は化学的不活性性と高い連続使用温度をもたらすため、他のシース材料がすぐに劣化してしまうメッキライン、化学工場、炉エリアに使用されます。コストも高くなりますし、環境が本当に要求しない限り、それが正しい答えになることはほとんどありません。

PTFE Tubular Bus Bar for Extreme High-Voltage Insulation

超高電圧絶縁用 PTFE 管状バスバー巻かれた PTFE フィルム管状バスバーは、110 ～ 500 kV システム、化学プラント、および高温ルートに IP68 の耐食性と安定した絶縁を提供します。製品を見る→

裸のバスバーがまだ意味がある場合

裸のバスバーは従来のソリューションではありません。それは正しい部屋での正しい解決策です。十分な位相間隔を備えた、乾燥した防塵制御されたスイッチルーム内では、ポスト絶縁体上のアルミニウムまたは銅のチューブにより、金属 1 キログラムあたりの熱放散が最適になり、材料費が最小限に抑えられ、現場での作業が最も簡単になります。ジョイントは現場で穴あけ、ボルト締め、締め直しが可能で、オープンランの熱画像も簡単に取得できます。

それが機能するための条件は特定です。最高システム電圧での検証済みのクリアランス、定義された IP 定格を持つエンクロージャ、制御されたアクセス、および清掃とトルクチェックを含むメンテナンスルーチンです。それらのいずれかを削除すると、経済性は絶縁されたオプションに向かって動き始めます。

コスト、設置、寿命の経済性

メートルあたりの材料コストは、ほとんどの場合、裸のバスバーを優先します。設置コストは常に続くわけではありません。導体の価格ではなく、パッケージ全体を比較してください。

導体と絶縁体: 絶縁バージョンの場合、特に PTFE の場合は高くなります。
サポート、絶縁体、バリア: エアギャップの周りに構造が必要なため、ベアバージョンではさらに多くのエアギャップが必要になります。
筐体と床面積: 裸バスバーの場合は大きくなります。部屋とスキッドが小さいため、土木費と鉄鋼費が削減されます。
取り付け作業: 工場で作られた絶縁長さに合わせて調整する部品は少なくなりますが、ジョイントキットには訓練を受けた作業員が必要です。
メンテナンス: 開放導体では、クリーニング、熱調査、トルクチェックが無期限に繰り返されます。
リスク: 偶発的接触、アークフラッシュ露出、停止時間は発注書には表示されませんが、予算には表示されます。

5つの選択チェックリスト

最高のシステム電圧と必要なインパルス耐性レベルを決定し、裸の導体に必要な空間距離を計算します。
メンテナンスアクセスや工具のクリアランスなど、そのクリアランスに実際に利用できるスペースを測定します。
湿度、塩分、ほこり、化学薬品、周囲温度、太陽への曝露など、環境について正直に説明してください。
カタログ参照の場合ではなく、実際の設置条件で選択したタイプの電流定格を確認してください。
導体、絶縁体、サポート、エンクロージャの容積、設置、耐用年数にわたる予想されるメンテナンスなど、パッケージ全体の価格を決定します。

よくある質問

完全に絶縁されたバスバーは、同じ導体サイズの裸のバスバーと同じ電流を流すことができますか?

自動的ではありません。絶縁層により熱抵抗が増加するため、導体の断面積が増加しない限り、検証された定格は通常低くなります。同じ周囲温度、同じ実装条件での定格を比較してください。

完全に絶縁されたバスバーはタッチセーフですか?

設計がバリアと接地を備えた完全なアセンブリとして検証された場合のみ。導体の絶縁はその主張の必要な部分であり、すべてではありません。

2 つのタイプを 1 つのインストールで使用できますか?

頻繁に行われることですが、これは合理的な設計慣行です。絶縁されたセクションは狭い場所、濡れた場所、またはアクセス可能な場所に適しており、裸のセクションは同じルートの十分な間隔があり、乾燥した大電流部分に適しています。

実際の比較は、断熱されたものと裸のものではなく、スペース、環境、アクセスと、材料コストと熱放散との比較です。どちらがプロジェクトを制御するかを決定し、実際の現場条件の数値を検証すれば、通常は仕様自体が記述されます。特定のルートを検討している場合は、電圧、電流、および配線の制約を送信すると、エンジニアリングチームがエポキシ、EPDM、または PTFE 絶縁バスバーが実際に適合するかどうかを確認できます。チームに連絡するあなたの絵と一緒に。

ニュース