Hvordan designe en strømskinneoppsett for nettstasjon: skjemaer, klaringer og avstandsregler

Et 110 kV utetun er 60 meter langt, inngående ledning lander på vestsiden, og byggherren ønsker to transformatorbøtter pluss plass til en fremtidig tredje. Enlinjediagrammet er godkjent. Spørsmålet som stopper prosjektet i en uke er langt mindre glamorøst: hvor går samleskinnen, og hvor mange støttestrukturer trenger den?

Samleskinneoppsett er et sekvensproblem før det er et tegningsproblem. Fest koblingsarrangementet først, lås de elektriske klaringene etter det, og plasser stål og isolatorer til slutt. Lag som begynner med støttetegningen, tegner den vanligvis på nytt, fordi en klaring som ser sjenerøs ut i planvisning sjelden overlever en vedlikeholdskontroll med en lastebil.

Det korte svaret: velg arrangementet fra feilnivået og vedlikeholdsfilosofien, utled avstanden fra den høyeste systemspenningen og forurensningsnivået på stedet, dimensjoner deretter lederen fra kontinuerlig strøm og kortslutningsmotstand. Støtter, isolatorer, grøfter, veier og fremtidige bukter følger alle av disse tre avgjørelsene.

Inndataene du trenger før du tegner noe

Samle disse før den første skissen. Å savne noen av dem skyver problemet inn i konstruksjonen, der rettelser koster langt mer enn på papiret.

Nominell og høyeste systemspenning, som setter isolasjonsnivået og, indirekte, geometrien til hele gården.
Kontinuerlig bussstrøm pluss veksten eieren forventer de neste 10 til 15 årene.
Kortslutningsmotstand: rms og toppstrøm, og varighet, vanligvis 1 eller 3 sekunder.
Områdegrenser, eksisterende rettigheter og retningen hver linje går inn.
Forurensningsnivå og høyde, som begge utvider krav til kryp og klaring.
Omgivelsestemperaturområde, vindhastighet og seismisk sone for strukturell belastning.
Redundansregler: hvilke kretser må fortsette å kjøre mens en samleskinne eller en bryter opprettholdes.

Det siste elementet avgjør penger. En samleskinne som bærer 800 A i dag er fortsatt designet for de 25 kA nettverket kan levere, fordi støtteavstand og isolatorbelastning kommer fra toppkortslutningskraften i stedet for fra laststrømmen. Hev feilnivået senere og du bygger opp stålet igjen.

Velge samleskinneordning

Ordningen er en handel mellom byttefleksibilitet og hvor mange brytere, frakoblere og bays du kjøper, installerer og vedlikeholder over 30 år.

Tabell 1: Vanlige samleskinnearrangementer for nettstasjoner og deres praktiske avveininger.
Arrangement	Byttefleksibilitet	Relativt fotavtrykk	Typisk passform	Hovedavveining
Enkel samleskinne	Laveste; en bussfeil eller bussvedlikehold avbryter stasjonen	Minste	Små distribusjonsstasjoner, enkelttransformatoranlegg	Enkelt og økonomisk, men ingen bussvedlikeholdsvindu
Enkel samleskinne with sectionaliser	Moderat; seksjoner kan isoleres uavhengig	Liten	Distribusjonsstasjoner med to innkommende matere	Begrenser strømbruddet, men fjerner det ikke
Dobbel samleskinne	Høy; hvilken som helst mater kan overføres til begge bussene	Større, med duplisert buss og ekstra frakoblere	Overføringsnoder og viktige industrielle transformatorstasjoner	Høyere kostnader og mer kompleks sammenlåsing
Hoved- og transferbuss	Moderat; en mater flyttes til overføringsbussen for vedlikehold av bryteren	Litt større	Steder hvor vedlikehold av brytere ikke må avbryte forsyningen	Overføringsbytte krever streng prosedyre
En og en halv breaker	Høyest; enhver bryter kan trekkes ut uten å miste en krets	Størst, med flest strukturer	EHV-noder og kritiske nettforbindelser	Høyeste kapitalkostnad og beskyttelseskompleksitet

I praksis dekker en enkelt samleskinne med seksjonaliser det meste 10 kV til 35 kV distribusjonsarbeid. Dobbel samleskinne tjener sine kostnader når å miste bussen betyr å miste produksjon eller en bydel. Halvannen bryterarrangement hører hjemme på noder der ingen krets kan kobles ut for å opprettholde en bryter.

Klaringer og avstander former gården

Når ordningen er fikset, er klaring det som faktisk tegner planen. Start fra den høyeste systemspenningen, bruk forurensnings- og høydekorreksjonene, og kontroller deretter resultatet mot gjeldende standard.

Tabell 2: typiske fase-til-fase luftklaringer for utendørs luftisolerte samleskinner; gjeldende standard styrer alltid.
Systemspenning	Typisk minimum fase-til-fase klaring	Praktisk konsekvens for planløsningen
10 kV	Rundt 200 mm	Kompakte bukter; innendørs koblingsanlegg erstatter ofte åpne samleskinner
35 kV	Rundt 400 mm	Slanke bukter, et-nivå samleskinnestrukturer er vanlige
66 kV	Rundt 700 mm	Bay bredder vokser raskt; støttekonstruksjoner blir høyere
110 kV	Rundt 1000 mm	To-nivå oppsett med samleskinner over skillebryterne
220 kV	Rundt 1800 mm	Lange spenn, tunge konstruksjoner, brede adkomstveier
500 kV	Rundt 3800 mm	Hageplanlegging er dominert av klaring og korona

To konsekvenser følger. For det første er en 220 kV-gård omtrent tre ganger bredden av en 35 kV-gård som bærer den samme strømmen. For det andre betyr spennlengden like mye som klaringen. Stolpeisolatorer bærer vanligvis stive rørformede samleskinner på spenn på 6 til 12 meter, og spennvidden må være kort nok til at den maksimale kortslutningskraften ikke overbelaste isolatoren, støtten eller selve lederen.

Tilpasse leder og isolasjon til utformingen

Dirigentvalg følger av oppsettet, ikke omvendt. Der klaringer kommer lett, er blanke aluminium- eller kobberrørformede samleskinner på stolpeisolatorer det økonomiske svaret: stiv, lett å inspisere og enkel å forlenge når et nytt rom legges til.

Aluminum Alloy Tubular Bus Bar for High-Voltage Systems

Rørbussstang i aluminiumslegering for høyspenningssystemer Denne stive 6063G rørformede samleskinnen i aluminiumslegering passer til oppsett med store klaringer, og tilbyr høy mekanisk styrke og ledningsevne. Se produkt →

Der det er trangt om plass, for eksempel et innendørs koblingsrom, en kompakt industribukt, et vindturbintårn, en tunnel eller en transformatorstasjon på taket, kan ikke blanke ledere møte klaring i den tilgjengelige bredden. Isolerte rørformede samleskinner løser det ved å legge isolasjonen på lederen i stedet for å stole på luft, og det er også grunnen til at de blir stadig mer vanlig i ettermonteringsprosjekter med faste byggemål. Den fullt isolert rørformet samleskinne rekkevidde dekker de fleste av disse begrensningene.

Tre isolasjonssystemer håndterer de fleste saker. Vakuumstøpte samleskinner av epoksyharpiks gir et hardt, formstabilt skall som er egnet for fuktige eller forurensede miljøer. EPDM silikongummi holder fleksibiliteten og absorberer termiske bevegelser. PTFE passer til bruksområder der kjemisk motstand og liten diameter betyr mest.

Fully Insulated Epoxy Resin Cast Tubular Bus Bar

Fullt isolert epoksyharpiksstøpt rørbussstang Denne fullstendig isolerte epoksyharpiksstøpte samleskinnen gir et hardt, dimensjonsstabilt skall for fuktige eller forurensede miljøer ved innendørs bruk med middels og lav spenning. Se produkt →

Ved middels og lav spenning inne i bygninger erstatter bussveisystemer kabelstrekninger der avtaksfleksibilitet, forutsigbar varmespredning og enklere feilplassering betyr mer enn den laveste første kostnaden.

Fully Insulated High and Low Voltage Busway System

Fullt isolert høy- og lavspent busway-system Dette fullt isolerte bussveisystemet tilbyr en kompakt design med delt kabinett for kraftdistribusjon, egnet for ettermontering og utvidelsesprosjekter med plassbegrensninger. Se produkt →

Jording, vedlikeholdstilgang og plass til å vokse

Samleskinnegeometri og jordingsdesign bør bevege seg sammen. Jordnettets fotavtrykk følger lederrutene, så en samleskinne som er flyttet sent i designet tvinger jordingsstudien til å gjøres om, og grensene for trinn- og berøringsspenning strammes vanligvis i stedet for å slappe av.

Hold adkomstveier 3,5 til 4 meter brede, med et ryddig snuområde ved transformatorbrønnen.
La det være nok gangvei til at en tekniker kan betjene frakoblere uten å gå inn i klaringssonen.
Legg kabelgrøfter slik at de ikke krysser under samleskinnestøtter som kan trenge utskifting.
Reserver én reservebrønn eller i det minste den fysiske plassen for den, inkludert jordforbindelsene.

En praktisk designsekvens

Bekreft de elektriske dataene: spenning, kontinuerlig strøm, feilnivå og varighet.
Velg samleskinnearrangementet fra redundanskravet, ikke fra vane.
Utled klaringer fra den høyeste systemspenningen pluss forurensning og høydekorrigeringer.
Dimensjoner lederen for kontinuerlig strøm og termisk kortslutning.
Still inn spennvidden og støtteavstanden fra toppkortslutningskraften.
Plasser støtter, fundamenter, veier og grøfter på planen, kontroller deretter vedlikeholdsadkomsten.
Verifiser beskyttelsessoner, forrigling og jording mot den endelige fysiske utformingen.
Se gjennom tegningen med operasjonsteamet før den fryses; de vil finne tilgangsproblemet du gikk glipp av.

Hvor samleskinneoppsett vanligvis går galt

Dimensjonere samleskinnen kun for belastningsstrøm, for så å oppdage at støtteavstanden styres av feilkraft.
Bruk av en klaringstabell i lav høyde på et sted over 1000 meter.
Å glemme at forurensningsnivået øker krypningen, noe som forlenger isolatorer og øker strukturhøydene.
Plassering av en frakopler der betjeningshåndtaket havner innenfor sikkerhetsavstanden.
Etterlater ikke noe fysisk rom for en fremtidig bukt, noe som senere tvinger en fullstendig omorganisering av gården.
Å velge en fleksibel leder hvor en stiv rørformet samleskinne ville ha halvert spennvidden og stålet.

Ofte stilte spørsmål

Hvor bred bør en strømskinnebrønn være?

Fagbredden er normalt drevet av den bredeste klaringen i brønnen pluss arbeidsplass, ikke av lederdiameteren. For en 110 kV utendørs bukt er 8 til 12 meter mellom fasesentre typisk; ved 35 kV er 3 til 5 meter ofte tilstrekkelig. Bekreft alltid mot gjeldende standard og koblingsutstyrets dimensjoner.

Skal samleskinnen sitte over eller under skillebryterne?

Ovenfor, i de fleste utendørs luftisolerte utførelser, slik at vedlikehold på en frakobler kan utføres uten å nærme seg en strømførende samleskinne. Avveiningen er høyere strukturer og lengre isolatorer. Oppsett på ett nivå sparer stål, men gjør tilgangen vanskeligere.

Stiv rørskinne eller fleksibel leder?

Stive rørformede samleskinner passer til korte, rene spenn og reduserer strukturens høyde og antall. Fleksible ledere håndterer lange spenn, seismiske bevegelser og ujevn støttesetning bedre. Avgjørelsen kommer vanligvis ned til spennlengde og hvor mye stål du er villig til å bygge.

Hvis sekvensen ovenfor følges, slutter layouttegningen å være en forhandling og blir en konsekvens av de elektriske avgjørelsene. Begynn med arrangementet, utled klaringene, og dimensjoner deretter maskinvaren. Hvis du arbeider gjennom et spesifikt hage, kan ingeniørene våre gjennomgå enkeltlinjediagrammet og begrensningene på stedet og foreslå en leder- og isolasjonskombinasjon som passer til plassen du faktisk har. Du kan nå teamet gjennom kontaktside .