変電所のバスバーのレイアウトを設計する方法: スキーム、クリアランス、および間隔のルール

110kV の屋外ヤードは長さ 60 メートルで、受電線は西側に着地しており、クライアントは 2 つの変圧器ベイに加えて、将来 3 つ目の変圧器ベイのためのスペースを望んでいます。単線図が承認されました。プロジェクトを 1 週間停滞させる問題は、それほど魅力的ではありません。バスバーは正確にどこを通るのか、そしてそれにはいくつの支持構造が必要なのかということです。

バスバーのレイアウトは、図面の問題である前に順序の問題です。最初にスイッチング配置を修正し、次に電気的クリアランスをロックし、最後に鋼材と絶縁体を配置します。平面図では余裕があるように見えるクリアランスが、バケット車によるメンテナンスアクセスチェックに耐えられることはほとんどないため、サポート図面から始めるチームは通常、サポート図面を再描画します。

簡単に言うと、障害レベルとメンテナンス方針から配置を選択し、最高システム電圧と現場の汚染レベルから間隔を導き出し、連続電流と短絡耐性から導体のサイズを決定します。サポート、絶縁体、溝、道路、そして将来の湾はすべて、これら 3 つの決定に基づいて決定されます。

何かを描く前に必要な入力

最初のスケッチの前にこれらを集めてください。どれか 1 つでも欠けていると、問題が構築に追い込まれ、修正には紙の上で行うよりもはるかに多くの費用がかかります。

公称および最高のシステム電圧。これにより、絶縁レベルが設定され、間接的に庭全体の形状が設定されます。
継続的なバス電流に加えて、オーナーが今後 10 ～ 15 年間に予想する成長。
短絡耐性: 実効値とピーク電流、および持続時間 (通常は 1 秒または 3 秒)。
敷地境界線、既存の通行権、各線路の進入方向。
汚染レベルと高度は、どちらも沿面距離と空間距離の要件を拡大します。
構造荷重の周囲温度範囲、風速、地震帯。
冗長性ルール: バスバーまたはブレーカーが維持されている間、どの回路が動作し続けなければならないか。

最後の項目で金額が決まります。現在でも 800 A を伝送するバスバーは、ネットワークが供給できる 25 kA に合わせて設計されています。これは、支持間隔と絶縁体の負荷が負荷電流ではなくピーク短絡力から決まるためです。後で障害レベルを上げて、鋼鉄を再構築します。

バスバー配置スキームの選択

この取り決めは、スイッチングの柔軟性と、30 年間にわたって購入、設置、保守するブレーカー、断路器、ベイの数とのトレードになります。

表 1: 一般的な変電所バスバーの配置と実際のトレードオフ。
アレンジメント	スイッチングの柔軟性	相対的なフットプリント	典型的なフィット感	主なトレードオフ
単一バスバー	最低。バス障害またはバスメンテナンスによりステーションが中断された場合	最小	小規模配電変電所、単一変圧器サイト	シンプルで経済的ですが、バスのメンテナンス期間がありません
単一バスバー with sectionaliser	中程度。セクションを独立して分離できる	小	2 つの受電フィーダを備えた配電変電所	停止を制限しますが、停止は除去しません
ダブルバスバー	高い。どのフィーダーもどちらのバスにも転送可能	より大型で、二重バスと追加のディスコネクターを備えています	送電ノードおよび重要な産業用変電所	コストが高く、連動が複雑になる
メインバスと送迎バス	中程度。ブレーカーのメンテナンスのためにフィーダーが転送バスに移動します	やや大きめ	ブレーカーのメンテナンスによって供給が中断されてはならない現場	転送切り替えには厳格な手順が必要
1.5ブレーカー	最高。回路を失うことなくブレーカーを取り外すことができます	最大規模で最も多くの構造物がある	EHV ノードと重要なグリッド接続	最高の資本コストと保護の複雑さ

実際には、セクショナライザを備えた 1 つのバスバーで、10 kV ～ 35kV の配電工事のほとんどをカバーできます。バスの喪失が生産や都市地区の喪失を意味する場合、二重バスバーはそのコストを稼ぎます。 1.5 個のブレーカー配置は、ブレーカーを維持するために回路を切り替えることができないノードに属します。

隙間と間隔が庭を形作る

配置が決まったら、実際に計画を描くのはクリアランスです。最高のシステム電圧から開始し、汚染と高度の補正を適用して、結果を管理基準と照合してチェックします。

表 2: 屋外空気絶縁バスバーの一般的な相間の空間距離。該当する標準が常に優先されます。
システム電圧	一般的な最小相間クリアランス	レイアウトに対する実際的な影響
10 kV	200mm程度	コンパクトなベイ。屋内開閉装置は多くの場合、オープンバスバーの代わりに使用されます
35 kV	400mm程度	細長いベイ、単一レベルのバスバー構造が一般的
66kV	700mm程度	ベイの幅は急速に拡大します。支持構造が高くなる
110kV	1000mm程度	断路器の上にバスバーを備えた 2 レベルのレイアウト
220kV	約1800mm	長いスパン、重い構造物、広いアクセス道路
500kV	約3800mm	庭の計画はクリアランスとコロナによって左右される

2 つの結果が続きます。まず、220 kV ヤードは、同じ電流が流れる 35 kV ヤードの幅のおよそ 3 倍です。第二に、スパンの長さはクリアランスと同じくらい重要です。ポスト絶縁体は通常、6 ～ 12 メートルのスパンで剛性の管状バスバーを搭載しますが、そのスパンはピーク短絡力が絶縁体、支持体、または導体自体に過剰な応力を与えないように十分に短くする必要があります。

導体と絶縁体をレイアウトに適合させる

導体の選択はレイアウトに基づいて行われます。その逆はありません。クリアランスが容易に発生する場合は、ポスト絶縁体上の裸のアルミニウムまたは銅の管状バスバーが経済的な解決策です。剛性があり、検査が簡単で、新しいベイを追加するときに拡張するのも簡単です。

Aluminum Alloy Tubular Bus Bar for High-Voltage Systems

高電圧システム用アルミニウム合金管状バスバーこの硬質 6063G アルミニウム合金管状バスバーは、十分なクリアランスのあるレイアウトに適しており、高い機械的強度と導電性を備えています。製品を見る→

屋内開閉装置室、コンパクトな工業用ベイ、風力タービンタワー、トンネル、屋上の変電所など、スペースが狭い場合、裸の導体では利用可能な幅のクリアランスを満たすことができません。絶縁管状バスバーは、空気に頼るのではなく、導体上に絶縁体を置くことで問題を解決します。これが、建物の寸法が固定された改修プロジェクトでバスバーがますます一般的になっている理由でもあります。の完全に絶縁された管状バスバーこの範囲は、これらの制約のほとんどをカバーします。

3 つの断熱システムがほとんどの場合に対応します。エポキシ樹脂の真空鋳造バスバーは、湿気の多い環境や汚染された環境に適した、硬くて寸法が安定したシェルを実現します。 EPDMシリコーンゴムは柔軟性を保ち、熱の動きを吸収します。 PTFE は、耐薬品性と小径が最も重要な用途に適しています。

Fully Insulated Epoxy Resin Cast Tubular Bus Bar

完全絶縁エポキシ樹脂鋳造管状バスバーこの完全に絶縁されたエポキシ樹脂キャストバスバーは、中および低電圧の屋内使用における湿気の多い環境や汚染された環境に、硬くて寸法的に安定したシェルを提供します。製品を見る→

建物内の中電圧および低電圧では、最低の初期コストよりも、タップオフの柔軟性、予測可能な熱放散、および故障箇所の特定の容易さが重要なケーブル配線を母線路システムに置き換えます。

Fully Insulated High and Low Voltage Busway System

完全に絶縁された高電圧および低電圧母線路システムこの完全に絶縁された母線路システムは、配電用のコンパクトな共有エンクロージャ設計を提供し、スペースに制約がある改修および拡張プロジェクトに適しています。製品を見る→

接地、メンテナンスアクセス、および成長の余地

バスバーの形状と接地設計は連動する必要があります。アースグリッドの設置面積は導体ルートに従うため、設計の後半でバスバーが移動すると接地検討のやり直しが必要となり、通常、ステップ電圧およびタッチ電圧の制限は緩和されるのではなく強化されます。

アクセス道路の幅を 3.5 ～ 4 メートルにし、変電所の転回場所を確保してください。
技術者がクリアランスゾーンに入らずに断路器を操作できるように、十分な通路を確保してください。
交換が必要になる可能性のあるバスバーサポートの下を交差しないように、ケーブルトレンチを配線します。
予備ベイを 1 つ、またはアース接続を含めて少なくともそのための物理スペースを予約してください。

実用的な設計シーケンス

電圧、連続電流、故障レベル、継続時間などの電気データを確認します。
バスバーの配置は習慣ではなく冗長性の要件から選択してください。
最高のシステム電圧と汚染および高度の補正からクリアランスを導き出します。
連続電流と短絡熱負荷に合わせて導体のサイズを決定します。
ピーク短絡力からスパンとサポート間隔を設定します。
計画上にサポート、基礎、道路、溝を配置し、保守アクセスを確認します。
最終的な物理レイアウトに対して、保護ゾーン、インターロック、接地を検証します。
図面を凍結する前に、運用チームと図面を確認してください。あなたが見逃していたアクセスの問題を見つけてくれるでしょう。

バスバーのレイアウトでよく問題が発生する場所

負荷電流のみに合わせてバスバーのサイズを決定し、サポートの間隔が故障力によって支配されることを発見します。
標高 1000 メートルを超える場所で低高度クリアランステーブルを使用する。
汚染レベルが上がると沿面距離が広がり、絶縁体が長くなり、構造の高さが高くなることを忘れてしまいます。
操作ハンドルが安全空間内に到達する位置に断路器を配置します。
将来のベイのための物理的な余地が残っておらず、後でヤード全体の配置変更が必要になります。
剛性の高い管状バスバーを使用するとスパンと鋼材が半分になるところに、フレキシブルな導体を選択します。

よくある質問

変電所のバスバーベイの幅はどのくらいあるべきですか?

ベイの幅は通常、導体の直径ではなく、ベイ内の最も広いクリアランスと作業スペースによって決まります。 110 kV の屋外ベイの場合、位相中心間の距離は 8 ～ 12 メートルが一般的です。 35 kV では、多くの場合、3 ～ 5 メートルで十分です。該当する規格と開閉装置の寸法を必ず確認してください。

バスバーは断路器の上に置くべきですか、それとも下に置くべきですか?

上記のように、ほとんどの屋外空気絶縁設計では、通電しているバスバーに近づかずに断路器のメンテナンスを行うことができます。トレードオフは、より高い構造とより長い絶縁体です。単一レベルのレイアウトでは鋼材を節約できますが、アクセスが難しくなります。

硬い管状バスバーですか、それとも柔軟な導体ですか?

剛性の管状バスバーは、短くすっきりとしたスパンに適しており、構造の高さと数を減らします。フレキシブルな導体は、長いスパン、地震の動き、不均一な支持体の沈下をより適切に処理します。通常、決定はスパンの長さと、どれだけの鋼材を建設するかによって決まります。

上記の手順に従うと、レイアウト図面は交渉ではなくなり、電気的な決定の結果になります。配置から始めてクリアランスを導き出し、次にハードウェアのサイズを決定します。特定の庭で作業している場合、当社のエンジニアは単線図と現場の制約を確認し、実際のスペースに適合する導体と絶縁体の組み合わせを提案します。を通じてチームに連絡できます。お問い合わせページ .