アルミニウムバスバー接続の酸化は、自然酸化層を機械的に除去し、洗浄後すぐに酸化防止ジョイントコンパウンドを塗布し、適切なメッキまたはバイメタルコネクタを使用し、湿気や空気がジョイントに再入しないように適切なトルクとシールを維持することによって防止されます。これら 4 つの手順を一緒に実行すると、適切に設計された接続が確立されます。 ...
View More +直接的な答えは次のとおりです。 バスバーを選択するには、最初に電圧クラスを確認し、次に連続電流定格と短絡耐性に応じてサイズを決定し、導体材料を選択し、最後に絶縁体とエンクロージャを設置環境に適合させます。 商用配電盤用の低電圧バスバー設計を最終決定する場合でも、商用変電所用の中電圧バスバー システムを指定する場合でも、これらの 4 つの手順により、最も一般的でコストのかかる仕様エラーを防ぐことができます。このガイドでは、具体的なデータと実践的な例を使用して、あらゆる意思決定ポイントをカバーします。
電圧分類: あらゆるバスバー決定の出発点
他のパラメータを考慮する前に、システムの動作電圧を確立する必要があります。電圧分類は、絶縁要件、沿面距離、空間距離、および該当する設計基準を定義します。最初に電圧クラスを確認せずにバスバーを指定すると、絶縁が不十分な設計になったり、不必要に過剰設計で重いアセンブリが必要になったりします。
IEC 60038 に基づく国際的に認められた分類では、電力システムはバス バーの設計に関連する 2 つの主要なカテゴリに分類されます。
この分類の工学的な意味は重要です。 12 kVの中電圧バスバーシステムは、雷インパルス試験電圧に耐える必要があります。 75 kV BIL (基本絶縁レベル) IEC 62271-1 に従って、690 V 低電圧バス バーは次の条件でのみテストされます。 8kVインパルス 。汚染度 3 の環境における 12 kV システムに必要な沿面距離は、およそ次のとおりです。 300 mm 位相対アース間 、のみと比較して 25~32mm 690 V LV 機器用。これらの違いにより、エンクロージャのサイズ、絶縁材料の選択、およびバスバーの間隔が決まります。つまり、電圧クラスの決定は、事実上すべての下流設計パラメータに影響します。
連続電流定格と断面サイズ
電圧クラスを確認したら、次の重要なパラメータは連続電流定格です。バスバーは、最大許容導体温度を超えることなく、最大連続負荷電流を流す必要があります。通常、 絶縁バスバーの場合は 90℃ そして 裸銅バスバーの場合は 105°C IEC 61439 および IEC 62271-1 に準拠したボルト固定接点で。
電流定格は、導体の材質、断面積、放熱表面積、周囲温度、筐体の換気、設置方向によって異なります。ほとんどの IEC 規格の基準周囲温度は次のとおりです。 40℃ 。砂漠や熱帯地域など、周囲温度が定期的に 40°C を超える場所では、ディレーティング係数を適用する必要があります。一般的なガイドとして、周囲温度が 40°C を超えると 10°C 上昇するごとに、約 8 ~ 12% ディレーティング 連続電流定格の。
以下の表は、標準的な周囲条件における銅バスバーの連続電流定格を示しており、低電圧バスバー設計と中電圧バスバーシステムアプリケーションの両方に関連するさまざまな断面をカバーしています。
| サイズ(mm×mm) | 断面積 (mm²) | 参考評価(A) | 電流密度 (A/mm²) | 代表的な用途 |
|---|---|---|---|---|
| 25×5 | 125 | 250~300 | 2.0~2.4 | 副配電盤、分岐回路 |
| 50×6 | 300 | 600~700 | 2.0~2.3 | モーターコントロールセンター、LVパネルメインバス |
| 80×10 | 800 | 1,400~1,600 | 1.75~2.0 | 主LV分電盤 |
| 100×10 | 1,000 | 1,800~2,200 | 1.8~2.2 | LV開閉装置主母線、バスダクトライザー |
| 120×12 | 1,440 | 2,600~3,000 | 1.8~2.1 | 高電流MV/LVインターフェース、ジェネレーターバス |
中圧バスバーシステムの場合、 電流密度は通常 1.5 ~ 2.0 A/mm² に保たれます。 密閉された銅母線を熱制限内に保つため。検証された熱試験を行わずにこの範囲を超えると、ボルト締結部の絶縁劣化と接点の酸化が加速します。
これらの評価は指標であることに注意することが重要です。特定のアセンブリの実際の定格は、LV システムの場合は IEC 61439-1 Annex D に基づく型式試験または検証済み計算によって、または MV システムの場合は IEC 62271-1 に基づく熱モデリングによって検証する必要があります。エンクロージャの熱ディレーティングを考慮せずに、カタログ定格を密閉型設置に直接適用しないでください。
短絡耐電流: 交渉不可能な設計パラメータ
連続電流に適したサイズのバス バーであっても、短絡耐量定格が不十分な場合は、障害時に致命的な故障が発生する可能性があります。短絡電流は、I²t 加熱による熱ストレスと、隣接する導体間の電磁力による機械的ストレスという 2 つのストレスを同時に発生させます。
熱耐性のサイジング
熱耐性要件は、定義された期間における定格短時間耐電流 (Icw) として表されます。通常は、 1秒 中電圧機器用および 1秒 or 0.2 seconds IEC 61439 に基づく低電圧アセンブリの場合。一般的な Icw 値の範囲は次のとおりです。 10kA~63kA 中圧開閉装置用およびから 10kA~100kA 低電圧アセンブリ用。
断熱加熱式を使用する A = I × √t / K ここで、銅の K は約 141 A・s^0.5/mm²、アルミニウムの場合約 87 A・s^0.5/mm² です。1 秒間に 40kA の障害レベルを持つシステムには、最小で約 284 mm² 。 25 kA/1 秒の障害の場合、最小銅断面積は約 177 mm² 。選択したバス バーの断面が、一般的な表ではなく、システム短絡の検討に基づいて障害レベルを満たしていることを常に確認してください。
平行導体間の電磁力
故障中、ピーク短絡電流 (通常、 RMS対称故障電流の2.5倍 IEC 62271-100 による非対称ピークの場合)は、I²/d に比例して隣接する相の導体間に電磁力を生成します。ここで、d は導体間隔です。ピーク 100 kA の 40 kA RMS 障害の場合、500 mm スパン上で 150 mm の間隔で配置された 2 本の平行導体には、約 100 kA のピーク力がかかります。 6,700N/m 。バスバーサポート、絶縁体のカンチレバー定格、および導体の断面積はすべて、障害解消中の機械的故障を防ぐために、この力に対して検証する必要があります。
導体材料の選択: 銅 vs アルミニウム
銅導体とアルミニウム導体の選択は、電流密度、重量、接続の信頼性、長期メンテナンス要件に影響します。どちらの材料も中電圧バスバーシステムと低電圧バスバーの設計に使用されますが、それぞれの強度はさまざまなアプリケーションコンテキストに適しています。
銅バスバー
電解タフピッチ銅 (C11000 または Cu-ETP と呼ばれる) は、 ~100% IACS 。高い導電性により、コンパクトな断面が可能になります。これは、スペースに制約のある開閉装置アセンブリでは重要です。また、銅はアルミニウムと比較して、接触面で優れた耐酸化性を示し、耐用年数にわたってボルト締結部での接触抵抗が低く、ボルトの締め付け力が持続した場合の機械的クリープ耐性が優れています。これらの理由から、銅はデフォルトの導体材料です。 屋内高圧配電盤、低圧配電盤、モーター制御センター エンクロージャのスペースが限られており、30 年の耐用年数にわたる接合部の信頼性が最優先される場合。
アルミバスバー
アルミニウム合金導体 (通常、電気グレードの場合は 1350-H19、構造バスバー用途の場合は 6063-T6) は、約 61% IACS 導電率 — アルミニウムのバスバーにはおおよその要件が必要であることを意味します 断面積が 64% 増加 同じ電流を流すには銅製バスバーよりも優れています。ただし、アルミニウムの密度は約 2.7g/cm3 銅と比べて 8.9g/cm3 アルミニウムは、長期にわたるバスダクト システムや屋外変電所の構造において、重量面で大きな利点をもたらします。 150 mm × 10 mm のアルミニウム バス バーの重量は約 4.1kg/m 、約と比較して 13.4kg/m 同等の電流容量の銅棒の場合。絶縁体とガントリーの荷重を減らすことが構造設計目標である屋外バス構造の場合、アルミニウムがより現実的な選択肢となることがよくあります。
アルミニウム バス バーが変圧器のブッシュや回路ブレーカー パッドなどの銅製の機器端子にボルトで固定されている場合、電気腐食を防止し、長期間にわたって低い接触抵抗を維持するために、バイメタル変換コネクタと導電性ジョイント コンパウンドが必須です。
低電圧および中電圧アプリケーション向けの絶縁の選択
絶縁の選択は、バスバーの仕様において最も重要な決定事項の 1 つです。絶縁不良は、開閉装置のサービス中断や安全上のインシデントのかなりの部分を占めています。正しい絶縁システムは、動作電圧、周囲環境、熱クラス、およびバス バー アセンブリの物理的形状に適合する必要があります。
低電圧絶縁システム
最大 1,000 V AC の電圧の低電圧バスバー設計では、次の絶縁システムが最も一般的に指定されます。
高圧絶縁システム
中電圧バスバーシステムには、実質的により堅牢な絶縁が必要です。 12 kV では、相対地間動作電圧は約 6.9kV RMS また、システムは 75 kV の雷インパルスと衝撃に耐える必要があります。 28 kV 電源周波数試験電圧 IEC 62271-1 に準拠。
エンクロージャのタイプ、IP 定格、および温度ディレーティング
バスバーシステムを収容するエンクロージャは、達成可能な電流定格に直接影響します。 IP 定格が高くなると、エンクロージャを通る空気の流れが制限され、バス バー表面からの対流熱放散が減少するため、バス バーの定格を屋外定格から下げる必要があります。
IP クラスに基づいた密閉型バスバーの電流定格ディレーティングの実際的なガイドとして、次のとおりです。
IP54 以上のエンクロージャを含むプロジェクトに中低電圧バスバーのサプライヤーと協力する場合は、サプライヤーが電流定格の計算に正しいディレーティング係数を組み込めるように、問い合わせの段階でエンクロージャの IP 定格と内部容積を提供してください。バスバーが指定された後に遡及的にディレーティングを適用すると、多くの場合、アセンブリが過小評価されて型式テストに不合格になります。
バスバー構成: フラット、チューブラー、およびバスダクト形式
バス バーは、さまざまな電圧クラス、電流範囲、設置方法に適したいくつかの物理形式で入手できます。違いを理解することで、開閉装置のレイアウトが固定された後に適合させるのではなく、最初から正しい形式を指定することができます。
平角棒
低電圧バスバー設計で最も広く使用されている形式。銅またはアルミニウムの幅 12 mm ~ 200 mm、厚さ 3 mm ~ 20 mm をご用意しています。複数のフラットバーを並列に積み重ねて定格電流を増やすことができます。これは、一次元のスペースが限られている大電流 LV スイッチギアでは一般的なアプローチです。たとえば、2 本の 100 mm × 10 mm の銅棒を平行に配置すると、約 3,600~4,400A 、アセンブリの高さをわずかに増加させるだけで、単一バーの定格が効果的に 2 倍になります。
管状丸棒
円形の管状導体 (通常は 6063-T6 または 6101-T61 アルミニウム合金、または C11000 銅) は、空気絶縁変電所の屋外中電圧バス バー システムの標準形式です。管状のプロファイルは熱放散のための表面積対質量比を最大化し、支持絶縁体間にまたがる単位重量当たりの高い断面係数を提供し、66 kV を超える電圧では、滑らかな丸い表面が均一な電場分布を通じてコロナの発生を低減します。 110 ~ 500 kV の変電所用途向けの管状バス バーは通常、次の範囲にあります。 外径80mm~200mm 壁の厚さは 6 ~ 15 mm。
バスダクト (バスウェイ)
プレハブバスダクトシステムは、工場で組み立てられた金属ハウジング内に封入された平坦または管状のバスバーで構成されており、約 100 から 200 の定格で入手可能です。 400A~6,300A LV アプリケーションおよび最大 40 kA 発電機と変圧器の接続用。 Busduct には、工場で検証された一貫した電流定格、工場で適用された絶縁および位相バリア、および現場で製造されたバス バーの実行と比較した迅速な現場設置という利点があります。中電圧アプリケーションの場合、代替ケーブルに非現実的な数の平行ケーブルが必要な場合や、コンパクトで検査可能なルートが必要な場合には、定格 12 ~ 36 kV の鋳造樹脂絶縁バスダクトが使用されます。
適用される規格と準拠要件
適切な規格への準拠はプロジェクトの承認要件であり、オプションの品質向上ではありません。バス バー アセンブリを管理する規格により、立会いが必要な型式テスト、すべてのユニットに必要な日常テスト、エンド ユーザーまたは管轄当局 (AHJ) が試運転の承認に必要とする文書が決定されます。
中低電圧バスバーのサプライヤーに問い合わせる場合は、準拠規格、必要なタイプのテスト証拠、および第三者による立会いテストまたは第三者による認定テストレポートが受け入れられるかどうかを明記してください。重要なインフラストラクチャ プロジェクトの場合、メーカーのみのテスト宣言ではなく、認定試験機関 (KEMA、CESI、CPRI、または同等のもの) からのオリジナルの型式テスト証明書を指定することで、プロジェクトのリスクが大幅に軽減されます。
環境およびサイト固有の考慮事項
設置場所の環境条件は、バスバーの材質の選択、絶縁の種類、表面処理、メンテナンスの間隔に影響します。仕様の段階で現場の状況を考慮しないと、断熱材の早期劣化、ボルト接合部の腐食の加速、耐用年数の短縮につながります。
周囲温度と高度
上記サイトの場合 標高1,000m 、空気密度が減少し、それに伴い空気の絶縁耐力と対流冷却効果が低下します。 IEC 62271-1 では、標高 1,000 m を超える場合の誘電試験電圧と電流定格の両方の補正が必要です。標高 2,000 m のサイトでは、約 1 つの高度補正係数が必要です。 定格耐電圧に0.94を適用 、つまり、海抜 28 kV の電力周波数に耐える定格の機器は、高度の低下した空気密度で再検証する必要があることを意味します。約の電流ディレーティング 1,000m以上では1,000mごとに5% は、詳細な熱計算が保留されるまで、広く適用されている開始点推定値です。
腐食環境
設置場所の ISO 9223 腐食カテゴリは、バス バー導体、サポート ハードウェア、およびエンクロージャに必要な表面保護を規定します。腐食カテゴリ C3 (中度 - 都市工業内陸部) 以下の現場では、ボルト接続部に導電性ジョイントコンパウンドを備えた標準的な圧延仕上げの銅または陽極酸化アルミニウムのバスバーが通常適切です。 C4 (高層 - 沿岸工業用) または C5-M (非常に高層 - 海洋沖合) の場合、すべての接触ゾーンでの錫または銀メッキ、アルミニウム表面の硬質陽極酸化処理、およびステンレス鋼または溶融亜鉛メッキの支持金具が必要です。石油化学および化学プラントの環境では、特定のプロセス化学薬品に対する耐性をさらに考慮する必要があり、該当する場合には、硫化水素、塩素、またはアンモニアに対して耐性のあるエンクロージャー材料およびガスケット化合物を指定する必要がある場合があります。
地震帯の要件
地震ゾーン 2 以上に設置された中電圧バス バー システムの場合 (IBC または同等の国家規定による)、バス バーの支持構造、絶縁体のカンチレバー定格、およびエンクロージャの固定が、設計地震地盤加速度に対して検証される必要があります。プロジェクトの仕様によっては、IEEE 693 (商用変電所の場合) または IEC 62271-300 (屋内開閉装置の場合) に基づく耐震認定が必要な場合があります。地震の多い地域では、地盤の揺れが起きたときの差動による損傷を防ぐために、バスバーセクション間、およびバスバーと機器端子間の柔軟な接続が特に重要です。
中低電圧バスバー サプライヤーの評価
バス バー システムの技術仕様の信頼性は、それを製造するサプライヤーの製造プロセスと品質管理プロセスによって決まります。有能で透明性のある中低電圧バスバーのサプライヤーを選択することは、調達プロセスの不可欠な部分であり、二次的な考慮事項ではありません。
長期的なパフォーマンスを保護する設置とメンテナンスの実践
正しく指定されたバス バー システムであっても、設置とメンテナンスの方法が不適切な場合は、パフォーマンスが低下する可能性があります。バスバーの劣化の最も一般的な設置関連の原因は、ボルト接合の準備が不十分であること、ボルトのトルクが不適切であること、熱膨張が適応されていないことです。
ボルト締結の準備とトルク
ボルトで固定されたバスバー接続ごとに、組み立てる直前にステンレス鋼のワイヤーブラシを使用して両方の接触面を光沢のある金属まできれいにします。導電性接合剤(アルミニウムの場合は亜鉛系、銅の場合は石油系)を両面に塗布します。ボルトをメーカー指定のトルクで締めます - 通常 M10 ボルトの場合 20 ~ 30 Nm そして M12 ボルトの場合は 40 ~ 60 Nm 銅線間の接続。すべてのアルミニウム バス バー接続部のボルト ヘッドとナットの下に皿ばねワッシャーを使用して、高温で持続的な圧縮荷重がかかると発生するアルミニウムのクリープ緩和を補償します。
熱膨張管理
銅の熱膨張係数は約 17×10⁻⁶/℃ ;アルミニウム約 23×10⁻⁶/℃ 。 20 メートルのアルミニウム製バスの走行では、試運転時の冷たい周囲温度から夏の全負荷動作温度までの 70°C の温度変化により、 線膨張32mm 。この動きに、適切な間隔でスライドする支持クランプと柔軟な伸縮継手が対応しない場合、結果として生じる圧縮応力により、導体の座屈、支持絶縁体の損傷、およびボルト接続の進行性の緩みが発生します。フレキシブル伸縮継手は以下の間隔で取り付けてください。 30~40メートル バスの直線走行時や固定設備のターミナルへの接続時など。
サーモグラフィ検査
動作負荷がかかったバスバーのボルト接合部の赤外線サーモグラフィー調査は、熱損傷やサービス中断を引き起こす前に、発生中の高抵抗接続を特定するための最も費用対効果の高いメンテナンス ツールです。中電圧バスバーシステムおよび大電流低電圧アセンブリの場合、サーモグラフィー検査は試運転時に実行し、一定の間隔で繰り返す必要があります。 12か月以内 クリティカル回路向け。以上を実行するジョイント 隣接する接続部より上は 10°C 等価荷重では、調査と修正が必要な接触抵抗の上昇を示します。
よくある質問
アルミニウムバスバー接続の酸化は、自然酸化層を機械的に除去し、洗浄後すぐに酸化防止ジョイントコンパウンドを塗布し、適切なメッキまたはバイメタルコネクタを使用し、湿気や空気がジョイントに再入しないように適切なトルクとシールを維持することによって防止されます。これら 4 つの手順を一緒に実行すると、適切に設計された接続が確立されます。 ...
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