バスバーの絶縁材料の選択方法: 35 kV のエポキシ樹脂、EPDM、または PTFE?

工場での定期的なテストに合格したバスバーであっても、絶縁化合物が間違った用途に適合している場合には、使用に失敗する可能性があります。温度は最も明白な例です。連続 130 °C の定格の鋳造品は製鉄所で硬化して亀裂が生じますが、同じバスバーは変電所で何十年も快適に放置されています。バスバーの絶縁材料を選択することは、購入する作業ではなく、適合する作業です。

まずは短い答えから。 35 kV 以下の場合、3 つの材料でほぼすべてをカバーします。完全に絶縁された管状バスバープロジェクト: 剛性の高い機械的負荷の高い走行用のエポキシ樹脂鋳造。 EPDM シリコーンゴムは柔軟な屋外および振動の多いルートに適しています。高温または化学的に攻撃的な領域には PTFE が使用されます。壁の厚さ、沿面距離、サポート間隔は、電圧クラス、環境、故障電流から導き出されます。

実際に比較してみる 4 つのバスバー絶縁材料

ほとんどのプロジェクトでは、以下の 2 つまたは 3 つのオプションが最終候補として挙げられます。この表は実際の違いを示しています。その後のメモでは、それぞれの詳細がどこにあるかが説明されています。

一般的な比較値。最終的な数値をサプライヤーの型式試験報告書と照合して確認してください。
断熱材	一般的な電圧の使用	連続温度	鍵の強さ	ベストフィット	主なリスク
真空注型エポキシ樹脂	最大35kV	-40～130℃	剛性が高く、機械的強度が高い	変電所、長い固定設備、高故障電流	ボイドや鋳造不良は部分放電の原因となります。修理とは交換を意味します
EPDMシリコーンゴム	最大40.5kV	-50～150℃	柔軟性、耐紫外線性、耐オゾン性	風力発電塔、沿岸地域、振動構造物	剛性が低い。より狭いサポート間隔が必要です
PTFE	最大35kV and above	-60～260℃	化学的に不活性、低誘電率	化学プラント、炉エリア、狭いスペース	最高コスト。クランプ下のコールドフロー
熱収縮、PEまたはPVC	主に1kVまで	-20～105℃	低コスト、迅速な設置	低圧母線路と制御盤	屋外耐トラッキング性が弱い

エポキシ樹脂鋳造: リジッドランのデフォルト

真空注型エポキシ樹脂は、管状バスバー絶縁の主力製品です。導体は金型の中心に配置され、真空下で樹脂が鋳造されて空隙が除去され、その結果、短絡力がキロニュートンで測定される場合に重要となる、強力な機械的特性を備えた剛性の自立シェルが形成されます。その限界も同様に明確です。約 130 °C を超える熱サイクル、部分放電を残す不十分な鋳造方法、通常はセクション全体の交換を意味する修理です。プロセス管理は化合物のデータシート以上のものを決定します。

真空鋳造エポキシ樹脂管状バスバー電力伝送用の完全に絶縁された真空鋳造エポキシ管状バスバー。機械的強度が必要な設置向けに剛性の高い成形構造とシールドを備えています。製品を見る→

電圧クラスにより最小絶縁厚さが設定されます

電圧は、購入者がよく混同する 2 つの数値、絶縁耐力と沿面距離を決定します。絶縁耐力は、kV/mm で測定される材料特性です。沿面距離は、相間およびアースまでの距離をミリメートル単位で測定した幾何学的な決定です。屋内で乾燥しているため、沿面距離が制限要因となることはほとんどありません。海岸、粉塵の中、または湿気の多い場所では、通常はそうなります。

最大 1 kV: 母線路および母線トランキング。押し出し絶縁体または熱収縮絶縁体は正常であり、スイッチルームの湿気と設置の損傷がほとんどの故障の原因となります。
3 kV ～ 35 kV: キャストエポキシ、EPDM ゴム、PTFE がすべて機能します。汚染レベルと高度により、沿面距離の要件が引き上げられます。
35 kV 以上: 複合シェルと十分な空隙が優先され、導体の半径と表面仕上げが絶縁材料と同じくらい重要になります。

計画数値として、屋内では kV あたり約 20 ～ 30 mm の沿面距離を許容し、汚染された環境や沿岸環境ではそれよりもかなり多くの沿面距離を許容し、経験則ではなく該当する基準に照らして確認します。

データシート以上に環境と設置が決定する

同じ電圧定格を持つ 2 つのバスバーは、設置場所とサポート方法により、異なる材料が必要になる場合があります。

屋外、海岸沿い、振動のあるルート

通常、EPDM シリコーンゴムが実用的な答えとなります。約 -50 °C から 150 °C まで柔軟性を保ち、紫外線やオゾンに耐性があり、風力発電塔やレールガントリーが固定走行に加えるたわみにも耐えます。輸送上の制約に応じて断熱材が曲がるため、長さが長いと輸送が容易になります。トレードオフは剛性です。シリコンで絶縁されたバスバーは、キャストエポキシよりも狭いサポート間隔を必要とし、クランプがゴムを挟んではなりません。

EPDMシリコーンゴム管状バスバー共押出成形された EPDM ゴム絶縁体とシールドを備えた柔軟な高電圧管状バスバーで、動きや耐候性が重要となる屋外ルートに適しています。製品を見る→

屋内スイッチルーム

通常、機械的な理由から屋内ではキャストエポキシが最適ですが、結露と害虫は依然として問題となります。エンクロージャが密閉されているかどうか、および沿面距離が乾燥した部屋または湿った部屋に対して計算されたかどうかを確認してください。一方の設計が適切であっても、もう一方の設計では限界があることがよくあるためです。

高温と化学物質への耐性: PTFE が価格を得る場所

PTFE は、連続約 150 °C を超える温度で唯一使用可能な選択肢となります。この温度ではエポキシやほとんどのゴムが急速に老化し、酸ミストや溶剤蒸気が他のポリマーを攻撃する工場でも使用されます。また、誘電率が約 2.1 であるため、静電容量が低く抑えられますが、これは一部の測定回路やインバータ回路で重要となります。

コストは現実のものです。PTFE 絶縁バスバーはエポキシ同等品の数倍のコストがかかる可能性があり、PTFE は持続的なクランプ圧力下でコールドフローするため、サポート設計では荷重を集中させるのではなく分散させる必要があります。使用温度が 150 °C をわずかに上回る場合は、通気を良くするか、別の経路を選択する方が、材料を切り替えるよりも安価かどうかを確認してください。本当にそうでない場合は、構造の詳細を確認してください。 PTFE管状バスバー指定する前に。

PTFE Film-Wound Tubular Bus Bar for Extreme Environments

極限環境向け PTFE フィルム巻管状バスバー要求の厳しい高電圧配線向けに、巻回フィルム絶縁、容量性スクリーン、および高温耐食性を備えた完全に絶縁された PTFE 管状バスバー。製品を見る→

テストデータの読み取り: 重要な 5 つの数字

kV/mm 単位の絶縁耐力。厚さの計算に役立ちますが、サンプルにボイドがない場合にのみ意味があります。
比較トラッキング指数、汚染下での表面トラッキングに対する耐性。屋外および汚染されたサービスでは、600 V を超える値が一般的です。
相対熱指数、材料が許容する長期温度。短期的な熱たわみの数値ではなく、RTI を求めてください。
火災負荷が規制されているトンネル、駅、商業ビルに関連する可燃性評価とグローワイヤーの結果。
pC での部分放電。鋳造品質の最良の単一指標です。制御された真空鋳造により、定格電圧の 1.5 倍でも値が低く抑えられます。

また、タイプテストをルーチンテストから分離します。型式試験報告書が設計を証明します。定期的なテストにより、個々のユニットが証明されます。両方とも出荷前に利用可能である必要があり、両方とも同じ規格を参照する必要があります。

故障電流とサポート間隔

短絡力はピーク電流の二乗に比例するため、50 kA の故障は 5 kA の故障のおよそ 100 倍の力を生成します。支持間隔が広すぎると、電気的に適切な絶縁であっても、特に柔軟なゴム絶縁の場合には機械的に破損する可能性があります。

設計欠陥レベルでの許容サポート間隔を求め、サポート自体を確認します。挿入ねじサイズ、挿入材料、サポート表面の沿面距離などです。真鍮のインサートは軟鋼よりもねじ山剥離に強く、多極サポートブロックは長期稼働時に個別のスタンドオフ絶縁体よりも正確に位相間隔を保持します。

コスト、リードタイム、調達リスク

通常、絶縁は完全に絶縁されたバスバーセクションのコストの大部分を占めるため、材料の選択により、ほとんどの購入者の予想よりも予算が大きく変わります。次の 3 つのリスクを考慮する価値があります。

2 つの引用符が両方とも「エポキシ樹脂」と表示されている一方で、1 つははるかに低い RTI の配合を使用しているため、コンパウンドグレードを置き換えます。
肉厚が過小であるため、即時故障ではなく部分放電として現れます。
特殊フッ素ポリマーの在庫により、固定の試運転日に対して数週間かかる可能性があるため、PTFE のリードタイムが長くなります。

複合グレード、型式試験基準書、日常試験報告書は、注文後ではなく、見積書にてお問い合わせください。

実用的な選択シーケンス

システム電圧、連続最高周囲温度、および設計故障電流を修正します。
環境を定義します: 屋内または屋外、汚染レベル、塩分または化学物質への曝露、高度、結露。
ルートの長さ、振動、利用可能なサポートポイントに基づいて、リジッドかフレキシブルかを決定します。
2 つの材料を候補リストに挙げて、実際の勤務時に沿面距離、RTI、CTI を比較します。
サポートシステム、インサート材料、および障害レベルに対する許容間隔を確認してください。
型式試験、日常試験、複合グレードを注文前に書面で確認してください。

よくある質問

エポキシ樹脂絶縁材は屋外で使用できますか?

はい。真空注型エポキシは、沿面距離が汚染レベルに適合し、表面が水をはじくことを条件として、最大 35 kV までの屋外で広く使用されています。 UV が制限要因となることはほとんどありません。汚染と熱サイクルが原因です。

シリコーンゴムの絶縁はエポキシより弱いのでしょうか？

電気的に弱いのではなく、柔らかくなります。シリコンで絶縁されたバスバーは断層力の下でより大きくたわみ、より狭い支持間隔が必要なため、この違いは機械的に現れます。

断熱材を追加するとどれくらいコストが上がりますか？

幅広い展開が期待できます。熱収縮は最も安価で、キャストエポキシは中間に位置し、PTFE は同じ長さのエポキシの数倍になる可能性があります。連続 150 °C を超える場合、実際の比較は PTFE とルートの再設計との間で行われます。

要求するのに最も役立つ文書は何ですか?

同じ設計および絶縁グレードの型式試験レポート。定格電圧の 1.5 倍での部分放電値が記載されています。これは、どのデータシートよりも長期的な信頼性について詳しく述べています。

バスバーの絶縁材料の選択は、電圧、温度、環境、故障電流の 4 つの入力に依存します。それらを照合し、型式試験データで検証し、複合グレードを書面で指定します。見積書で最も安そうに見える材料が、20 年間の熱サイクルに耐えられる材料であることはほとんどありません。

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