Làm thế nào để chọn thanh cái phù hợp cho hệ thống điện áp trung và hạ thế?

Làm thế nào để chọn đúng Thanh cái cho hệ thống trung thế và hạ thế

Câu trả lời trực tiếp: chọn thanh cái của bạn bằng cách trước tiên xác nhận cấp điện áp, sau đó định cỡ để định mức dòng điện liên tục và khả năng chịu ngắn mạch, chọn vật liệu dây dẫn và cuối cùng kết hợp lớp cách điện và vỏ bọc với môi trường lắp đặt. Cho dù bạn đang hoàn thiện thiết kế thanh cái điện áp thấp cho tổng đài thương mại hay chỉ định hệ thống thanh cái điện áp trung thế cho trạm biến áp tiện ích, bốn bước này sẽ ngăn ngừa các lỗi thông số kỹ thuật phổ biến và tốn kém nhất. Hướng dẫn này bao gồm mọi điểm quyết định với dữ liệu cụ thể và ví dụ thực tế.

Phân loại điện áp: Điểm khởi đầu cho mọi quyết định về thanh cái

Trước khi xem xét bất kỳ thông số nào khác, điện áp hoạt động của hệ thống phải được thiết lập. Phân loại điện áp xác định các yêu cầu cách điện, khoảng cách đường rò, khoảng cách khe hở và các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành. Việc chỉ định thanh cái mà không xác nhận cấp điện áp trước tiên sẽ dẫn đến thiết kế cách điện kém hoặc các cụm lắp ráp nặng và được thiết kế quá mức không cần thiết.

Phân loại được quốc tế chấp nhận theo IEC 60038 chia hệ thống điện thành hai loại chính liên quan đến thiết kế thanh cái:

• Điện áp thấp (LV): Hệ thống hoạt động ở mức hoặc dưới 1.000 V AC (hoặc 1.500 V DC). Được quản lý chủ yếu bởi IEC 61439-1/2 đối với các cụm thiết bị đóng cắt. Các ứng dụng điển hình bao gồm tổng đài, trung tâm điều khiển động cơ, bảng phân phối và bộ phân phối điện của trung tâm dữ liệu.
• Điện áp trung thế (MV): Hệ thống hoạt động từ 1 kV đến 36 kV AC. Được quản lý bởi IEC 62271-1 và IEC 62271-200 đối với thiết bị đóng cắt có vỏ bọc bằng kim loại. Các ứng dụng điển hình bao gồm các trạm biến áp sơ cấp, hệ thống thu gom năng lượng mặt trời và gió, nguồn cung cấp năng lượng chính cho nhà máy công nghiệp và thiết bị chuyển mạch trung chuyển tiện ích.

Ý nghĩa kỹ thuật của sự phân loại này là rất đáng kể. Hệ thống thanh cái trung thế 12 kV phải chịu được điện áp thử nghiệm xung sét là 75 kV BIL (Mức cách điện cơ bản) theo IEC 62271-1, trong khi thanh cái điện áp thấp 690 V chỉ được thử nghiệm ở xung 8 kV . Khoảng cách đường dây cần thiết cho hệ thống 12 kV trong môi trường Mức độ ô nhiễm 3 là xấp xỉ 300 mm pha-đất , so với chỉ 25–32 mm cho thiết bị LV 690 V. Những khác biệt này dẫn đến kích thước vỏ, lựa chọn vật liệu cách điện và khoảng cách thanh cái - nghĩa là quyết định cấp điện áp ảnh hưởng đến hầu hết mọi thông số thiết kế phía sau.

Đánh giá dòng điện liên tục và định cỡ mặt cắt ngang

Sau khi xác nhận cấp điện áp, định mức dòng điện liên tục là thông số quan trọng tiếp theo. Thanh cái phải mang dòng tải liên tục tối đa mà không vượt quá nhiệt độ dây dẫn tối đa cho phép - thường là 90°C đối với thanh cái cách điện và 105°C đối với thanh cái bằng đồng trần tại các điểm tiếp xúc bắt vít theo IEC 61439 và IEC 62271-1.

Định mức dòng điện phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn, diện tích mặt cắt ngang, diện tích bề mặt tản nhiệt, nhiệt độ môi trường, thông gió vỏ và hướng lắp đặt. Nhiệt độ môi trường tham chiếu cho hầu hết các tiêu chuẩn IEC là 40°C . Đối với những nơi có nhiệt độ môi trường xung quanh thường xuyên vượt quá 40°C - chẳng hạn như các địa điểm sa mạc hoặc nhiệt đới - phải áp dụng hệ số suy giảm. Theo hướng dẫn chung, mỗi lần tăng 10°C trong môi trường xung quanh trên 40°C cần khoảng giảm 8–12% của dòng điện định mức liên tục.

Bảng dưới đây cung cấp định mức dòng điện liên tục mang tính biểu thị cho các thanh cái đồng ở điều kiện môi trường tiêu chuẩn, bao gồm nhiều mặt cắt liên quan đến cả thiết kế thanh cái điện áp thấp và ứng dụng hệ thống thanh cái trung thế:

Đối với hệ thống thanh cái trung thế, mật độ dòng điện thường được giữ trong khoảng 1,5 đến 2,0 A/mm2 để các thanh cái bằng đồng kèm theo duy trì trong giới hạn nhiệt. Vượt quá phạm vi này mà không kiểm tra nhiệt sẽ dẫn đến suy giảm chất cách điện nhanh hơn và oxy hóa tiếp xúc ở các mối nối bu lông.

Điều quan trọng cần lưu ý là những xếp hạng này chỉ mang tính biểu thị. Định mức thực tế cho một cụm lắp ráp cụ thể phải được xác minh bằng thử nghiệm điển hình hoặc tính toán được xác minh theo IEC 61439-1 Phụ lục D cho hệ thống LV hoặc mô hình nhiệt theo IEC 62271-1 cho hệ thống MV. Không áp dụng xếp hạng danh mục trực tiếp cho các hệ thống lắp đặt kèm theo mà không tính đến sự giảm nhiệt của vỏ bọc.

Dòng điện ngắn mạch chịu được: Thông số thiết kế không thể thương lượng

Thanh cái có kích thước phù hợp cho dòng điện liên tục vẫn có thể bị hỏng nghiêm trọng khi xảy ra sự cố nếu mức chịu đựng ngắn mạch không đủ. Dòng điện ngắn mạch tạo ra hai ứng suất đồng thời: ứng suất nhiệt do đốt nóng I2t và ứng suất cơ do lực điện từ giữa các dây dẫn liền kề.

Kích thước chịu nhiệt

Yêu cầu về khả năng chịu nhiệt được biểu thị bằng dòng điện chịu được thời gian ngắn danh định (Icw) trong khoảng thời gian xác định - thường là 1 giây cho các thiết bị trung thế và 1 giây or 0.2 seconds dành cho các tổ hợp điện áp thấp theo tiêu chuẩn IEC 61439. Các giá trị Icw điển hình nằm trong khoảng từ 10 kA đến 63 kA cho thiết bị đóng cắt trung thế và từ 10 kA đến 100 kA cho các tổ hợp điện áp thấp.

Sử dụng công thức gia nhiệt đoạn nhiệt A = I × √t / K , trong đó K đối với đồng là khoảng 141 A·s^0,5/mm2 và đối với nhôm là khoảng 87 A·s^0,5/mm2, một hệ thống có mức lỗi 40 kA trong 1 giây yêu cầu tiết diện đồng tối thiểu xấp xỉ 284mm2 . Đối với sự cố 25 kA/1 s, tiết diện đồng tối thiểu xấp xỉ 177mm2 . Luôn xác minh rằng mặt cắt thanh cái đã chọn của bạn đáp ứng mức lỗi từ nghiên cứu ngắn mạch hệ thống — không phải từ bảng chung.

Lực điện từ giữa các dây dẫn song song

Khi xảy ra sự cố, dòng điện ngắn mạch cực đại (thường 2,5 lần dòng sự cố đối xứng RMS đối với đỉnh không đối xứng theo IEC 62271-100) tạo ra lực điện từ giữa các dây dẫn pha liền kề tỷ lệ với I²/d, trong đó d là khoảng cách giữa dây dẫn. Đối với sự cố RMS 40 kA có đỉnh 100 kA, hai dây dẫn song song cách nhau 150 mm trên nhịp 500 mm chịu lực cực đại xấp xỉ 6.700 N/m . Các giá đỡ thanh cái, định mức công xôn cách điện và mặt cắt ngang của dây dẫn đều phải được kiểm tra chống lại lực này để ngăn ngừa hư hỏng cơ học trong quá trình khắc phục sự cố.

Lựa chọn vật liệu dây dẫn: Đồng và nhôm

Việc lựa chọn giữa dây dẫn đồng và nhôm ảnh hưởng đến mật độ dòng điện, trọng lượng, độ tin cậy của mối nối và yêu cầu bảo trì lâu dài. Cả hai vật liệu đều được sử dụng trong hệ thống thanh cái trung thế và thiết kế thanh cái điện áp thấp, nhưng độ bền tương ứng của chúng phù hợp với các bối cảnh ứng dụng khác nhau.

Thanh cái bằng đồng

Đồng hắc ín bền điện phân (ký hiệu C11000 hoặc Cu-ETP) đạt được độ dẫn điện ~100% IACS . Độ dẫn điện cao của nó cho phép tiết diện nhỏ gọn, điều này rất quan trọng trong các cụm thiết bị đóng cắt bị hạn chế về không gian. Đồng cũng thể hiện khả năng chống oxy hóa tuyệt vời ở các bề mặt tiếp xúc, điện trở tiếp xúc thấp hơn ở các mối nối bu lông trong suốt thời gian sử dụng và khả năng chống rão cơ học tốt hơn dưới lực kẹp bu lông duy trì so với nhôm. Vì những lý do này, đồng là vật liệu dẫn điện mặc định cho thiết bị đóng cắt trung thế trong nhà, tổng đài hạ thế và trung tâm điều khiển động cơ nơi không gian bao vây bị hạn chế và độ tin cậy chung trong thời gian sử dụng 30 năm là điều tối quan trọng.

Thanh nhôm

Dây dẫn hợp kim nhôm (thường là 1350-H19 cho cấp điện hoặc 6063-T6 cho các ứng dụng thanh cái kết cấu) đạt được khoảng Độ dẫn điện IACS 61% - có nghĩa là một thanh cái bằng nhôm yêu cầu khoảng Diện tích mặt cắt tăng thêm 64% hơn một thanh cái bằng đồng để mang cùng một dòng điện. Tuy nhiên, nhôm có mật độ khoảng 2,7 g/cm³ so với đồng 8,9 g/cm³ , mang lại cho nhôm một lợi thế về trọng lượng đáng kể cho các hệ thống ống dẫn điện dài hạn và các kết cấu trạm biến áp ngoài trời. Một thanh cái bằng nhôm 150 mm × 10 mm nặng khoảng 4,1 kg/m , so với khoảng 13,4 kg/m đối với một thanh đồng có dòng điện tương đương. Đối với các kết cấu xe buýt ngoài trời trong đó việc giảm tải chất cách điện và giàn khung là mục tiêu thiết kế kết cấu, nhôm thường là lựa chọn thiết thực hơn.

Khi các thanh cái bằng nhôm được bắt vít vào các đầu cuối của thiết bị bằng đồng — chẳng hạn như ống lót máy biến áp hoặc miếng ngắt mạch — thì bắt buộc phải có các đầu nối chuyển tiếp lưỡng kim và hợp chất mối nối dẫn điện để ngăn chặn sự ăn mòn điện và duy trì điện trở tiếp xúc thấp theo thời gian.

Lựa chọn cách điện cho các ứng dụng điện áp thấp và trung thế

Lựa chọn cách điện là một trong những quyết định quan trọng nhất trong đặc điểm kỹ thuật của thanh cái. Lỗi cách điện chiếm tỷ lệ đáng kể trong các trường hợp gián đoạn dịch vụ của thiết bị đóng cắt và sự cố an toàn. Hệ thống cách điện phù hợp phải phù hợp với điện áp hoạt động, môi trường xung quanh, cấp nhiệt và hình dạng vật lý của cụm thanh cái.

Hệ thống cách điện hạ thế

Đối với thiết kế thanh cái điện áp thấp ở điện áp lên đến 1.000 V AC, các hệ thống cách điện sau đây được chỉ định phổ biến nhất:

• Ống bọc PVC: Tiêu chuẩn cho hệ thống AC 690 V; được đánh giá ở mức 70°C hoặc 105°C tùy theo cấp độ. Chi phí thấp và dễ dàng áp dụng. Thích hợp cho môi trường trong nhà sạch sẽ với độ ẩm vừa phải.
• Ống polyolefin co nhiệt: Cung cấp lớp cách nhiệt phù hợp, chống ẩm; định mức từ 600 V đến 1 kV; có sẵn ở phiên bản hai vách với chất kết dính bên trong để cải thiện khả năng bảo vệ môi trường ở cấp vỏ IP54 hoặc cao hơn.
• Sơn bột Epoxy: Được áp dụng tĩnh điện và xử lý để tạo ra lớp phủ cứng, đồng nhất với độ bền điện môi xấp xỉ 20–25 kV/mm . Cung cấp cả cách điện và bảo vệ bề mặt cơ học. Được sử dụng rộng rãi cho các thanh cái phẳng trong các cụm thiết bị đóng cắt nhỏ gọn.
• Cách nhiệt không khí với các rào cản pha: Đối với các thanh cái bên trong các cụm vỏ bọc bằng kim loại, các tấm chắn cách điện pha-pha và pha-đất (thường được làm từ tấm polyester hoặc polycarbonate gia cố bằng thủy tinh) cung cấp các khoảng hở cần thiết mà không cần áp dụng cách điện trực tiếp cho dây dẫn. Cách tiếp cận này phổ biến trong các tổng đài hạ thế lớn, nơi các thanh cái có thể cần được kiểm tra hoặc vặn lại trong quá trình sử dụng.

Hệ thống cách điện trung thế

Hệ thống thanh cái điện áp trung thế yêu cầu khả năng cách nhiệt chắc chắn hơn. Ở 12 kV, điện áp hoạt động pha-đất xấp xỉ RMS 6,9 kV và hệ thống phải chịu được xung sét 75 kV và Điện áp kiểm tra tần số nguồn 28 kV theo tiêu chuẩn IEC 62271-1.

• Cách nhiệt bằng nhựa epoxy đúc: Được sử dụng trong các hệ thống ống dẫn cách điện và che chắn hoàn toàn (FIS) cho 12–36 kV. Toàn bộ thanh cái được bọc bằng nhựa epoxy đúc, loại bỏ các khe hở không khí và mang lại hiệu suất đáng tin cậy trong môi trường có độ ẩm cao, ô nhiễm hoặc ngưng tụ. Đặc biệt thích hợp cho các khu công nghiệp ven biển và các ứng dụng trạm biến áp ngầm.
• Cách điện bằng polyetylen liên kết ngang (XLPE): Áp dụng cho ống dẫn trung thế đúc sẵn. Xếp hạng cho nhiệt độ hoạt động liên tục lên đến 90°C và short-circuit temperatures up to 250°C . Cung cấp khả năng chống ẩm tốt và tính linh hoạt cơ học cho việc lắp đặt với không gian định tuyến hạn chế.
• Cách nhiệt không khí bằng miếng đệm đặc: Cách tiếp cận truyền thống trong thiết bị đóng cắt bọc kim loại và bọc kim loại. Khe hở giữa các pha với đất và giữa các pha được duy trì bằng chất cách điện hỗ trợ bằng nhựa epoxy hoặc sứ. Khoảng cách đường rò phải tuân thủ các yêu cầu của IEC 60071 đối với mức ô nhiễm tại địa điểm — ở Mức độ ô nhiễm 3, tối thiểu là 25 mm mỗi kV pha-đất là cần thiết.
• Cách nhiệt bằng khí SF6: Được sử dụng trong thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí (GIS) trong đó toàn bộ hệ thống thanh cái được bao bọc trong vỏ kim loại nối đất chứa đầy khí SF6 ở áp suất tuyệt đối khoảng 3–5 bar. SF6 có độ bền điện môi xấp xỉ gấp 2,5 lần không khí ở áp suất khí quyển, cho phép giảm đáng kể kích thước vỏ bọc. Cách tiếp cận này được sử dụng ở những nơi không gian bị hạn chế nghiêm trọng, chẳng hạn như các trạm biến áp ngầm đô thị và các phòng chuyển mạch giàn khoan ngoài khơi.

Loại vỏ, xếp hạng IP và giảm nhiệt

Vỏ bọc của hệ thống thanh cái có ảnh hưởng trực tiếp đến định mức dòng điện có thể đạt được. Xếp hạng IP cao hơn sẽ hạn chế luồng không khí đi qua vỏ, giảm khả năng tản nhiệt đối lưu từ bề mặt thanh cái và yêu cầu thanh cái phải giảm định mức so với định mức ngoài trời của nó.

Như một hướng dẫn thực tế để giảm định mức dòng điện thanh cái kèm theo dựa trên lớp IP:

• IP31/IP42 (thiết bị đóng cắt trong nhà tiêu chuẩn): Hạn chế tối thiểu đối với thông gió tự nhiên. Hệ số giảm khoảng 0,90–1,00 so với định mức ngoài trời.
• IP54 (chống bụi và văng): Giảm lỗ thông gió. Hệ số suy giảm điển hình 0,85–0,90 , thể hiện mức giảm 10–15% công suất hiện tại.
• IP65/IP66 (kín hoàn toàn): Không có lỗ thông gió; tản nhiệt hạn chế dẫn qua các bức tường bao vây. Hệ số giảm tải thường 0,75–0,85 . Đối với các thanh cái dòng điện cao có vỏ IP65, có thể cần phải làm mát bằng không khí cưỡng bức hoặc ống dẫn làm mát bằng chất lỏng để duy trì thanh cái trong giới hạn nhiệt.
• NEMA 4X (bịt kín chống ăn mòn): Hạn chế nhiệt tương tự như IP66. Thường được chỉ định cho các ứng dụng chế biến thực phẩm, dược phẩm và hàng hải, nơi cần có khả năng rửa trôi và kháng hóa chất.

Khi thuê một nhà cung cấp thanh cái điện áp thấp trung bình cho một dự án có vỏ bọc IP54 hoặc cao hơn, hãy cung cấp định mức IP của vỏ bọc và âm lượng bên trong ở giai đoạn tìm hiểu để nhà cung cấp có thể kết hợp hệ số giảm tải chính xác vào các tính toán định mức hiện tại của họ. Việc áp dụng giảm công suất trở về trước sau khi thanh cái được chỉ định thường xuyên sẽ dẫn đến các cụm bị đánh giá thấp và không vượt qua được thử nghiệm kiểu.

Cấu hình thanh cái: Định dạng phẳng, hình ống và ống dẫn

Thanh cái có sẵn ở một số định dạng vật lý, mỗi định dạng phù hợp với các loại điện áp, phạm vi dòng điện và phương pháp lắp đặt khác nhau. Hiểu được sự khác biệt cho phép xác định đúng định dạng ngay từ đầu thay vì điều chỉnh sau khi bố trí thiết bị đóng cắt đã được cố định.

Thanh hình chữ nhật phẳng

Định dạng được sử dụng rộng rãi nhất cho thiết kế thanh cái điện áp thấp. Có chiều rộng từ 12 mm đến 200 mm và độ dày từ 3 mm đến 20 mm bằng đồng hoặc nhôm. Nhiều thanh phẳng có thể được xếp song song để tăng định mức dòng điện — một phương pháp phổ biến trong thiết bị đóng cắt LV dòng điện cao khi không gian trong một chiều bị hạn chế. Ví dụ, hai thanh đồng 100 mm x 10 mm mắc song song có thể mang khoảng 3.600–4.400 A , tăng gấp đôi hiệu quả xếp hạng thanh đơn với chiều cao lắp ráp tăng khiêm tốn.

Thanh tròn hình ống

Dây dẫn dạng ống tròn (thường là hợp kim nhôm 6063-T6 hoặc 6101-T61 hoặc đồng C11000) là dạng tiêu chuẩn cho hệ thống thanh cái trung thế ngoài trời trong các trạm biến áp cách điện bằng không khí. Cấu hình hình ống tối đa hóa tỷ lệ diện tích bề mặt trên khối lượng để tản nhiệt, cung cấp mô đun tiết diện cao trên mỗi đơn vị trọng lượng để trải dài giữa các chất cách điện hỗ trợ và ở điện áp trên 66 kV, bề mặt tròn nhẵn làm giảm sự hình thành quầng sáng thông qua phân bố điện trường đồng đều. Các thanh cái hình ống cho các ứng dụng trạm biến áp 110–500 kV thường có phạm vi từ Đường kính ngoài 80 mm đến 200 mm với độ dày thành 6–15 mm.

Đường xe buýt (Busway)

Hệ thống ống dẫn điện đúc sẵn bao gồm các thanh cái phẳng hoặc hình ống được bao bọc trong vỏ kim loại được lắp ráp tại nhà máy, có các mức xếp hạng từ khoảng 400 A đến 6.300 A cho các ứng dụng LV và lên đến 40 kA để kết nối máy phát điện và máy biến áp. Busduct cung cấp các ưu điểm về xếp hạng dòng điện nhất quán đã được xác minh tại nhà máy, các rào cản pha và cách điện được áp dụng tại nhà máy cũng như việc lắp đặt tại chỗ nhanh chóng so với việc chạy thanh xe buýt chế tạo tại hiện trường. Đối với các ứng dụng điện áp trung bình, thanh cái cách điện bằng nhựa đúc có điện áp định mức 12–36 kV được sử dụng trong các tình huống trong đó giải pháp thay thế cáp sẽ yêu cầu số lượng cáp song song không thực tế và khi cần một tuyến đường nhỏ gọn, có thể kiểm tra được.

Tiêu chuẩn áp dụng và yêu cầu tuân thủ

Việc tuân thủ tiêu chuẩn phù hợp là yêu cầu phê duyệt dự án chứ không phải là nâng cao chất lượng tùy chọn. Tiêu chuẩn chi phối việc lắp ráp thanh cái xác định các thử nghiệm điển hình phải được chứng kiến, các thử nghiệm thường xuyên được yêu cầu trên mỗi thiết bị và tài liệu mà người dùng cuối hoặc cơ quan có thẩm quyền (AHJ) sẽ yêu cầu để phê duyệt vận hành.

• IEC 61439-1 và IEC 61439-2: Che phủ các cụm thiết bị đóng cắt và điều khiển điện áp thấp. IEC 61439-1 là tiêu chuẩn quy tắc chung; IEC 61439-2 đề cập đến các cụm thiết bị đóng cắt và điều khiển nguồn (các cụm PSC). Các thử nghiệm điển hình bao gồm xác minh độ tăng nhiệt độ, khả năng chịu ngắn mạch, khả năng chịu điện môi và thử nghiệm mức độ bảo vệ (IP).
• IEC 62271-1 và IEC 62271-200: Che phủ các thiết bị đóng cắt và điều khiển trung thế. IEC 62271-200 đề cập cụ thể đến thiết bị đóng cắt AC có vỏ bọc bằng kim loại từ 1 kV đến 52 kV, bao gồm các thử nghiệm điển hình để phân loại hồ quang bên trong (IAC) — một thông số kỹ thuật ngày càng được yêu cầu cao để bảo vệ nhân viên trong các phòng chuyển mạch có người sử dụng. Xếp hạng IAC của AFLR 16 kA trong 1 giây hoặc 25 kA trong 1 giây thường được chỉ định cho thiết bị đóng cắt MV trong nhà trong các dự án thương mại và công nghiệp.
• UL 857 (Đường xe buýt): Tiêu chuẩn Bắc Mỹ cho hệ thống đường dẫn điện lên đến 600 V AC, 6.000 A. Cần thiết cho các dự án ở Hoa Kỳ và Canada nơi đường dẫn điện được sử dụng để phân phối điện trong các tòa nhà hoặc nhà máy công nghiệp.
• GB/T 5585.1 / 5585.2: Tiêu chuẩn quốc gia Trung Quốc về thanh cái đồng và nhôm dùng cho mục đích điện. Bắt buộc đối với các dự án ở Trung Quốc và phù hợp khi tìm nguồn cung ứng từ một nhà cung cấp thanh cái trung thế hạ áp sản xuất theo tiêu chuẩn quốc gia Trung Quốc.
• IEEE Std 605: Hướng dẫn của IEEE về thiết kế xe buýt trong trạm biến áp cách điện bằng không khí. Cung cấp phương pháp tính toán định mức dòng điện, lực ngắn mạch và thiết kế nhịp cơ học của hệ thống thanh cái hình ống và thanh cái phẳng trong kết cấu trạm biến áp ngoài trời. Được sử dụng rộng rãi trong các dự án tiện ích ở Bắc Mỹ và cho các dự án ở những khu vực mà tiêu chuẩn IEEE thay vì tiêu chuẩn IEC là cơ sở hợp đồng.

Khi đưa ra yêu cầu đối với nhà cung cấp thanh cái trung thế hạ áp, hãy nêu rõ tiêu chuẩn quản lý, bằng chứng thử nghiệm loại được yêu cầu và liệu thử nghiệm có chứng kiến ​​của bên thứ ba hoặc báo cáo thử nghiệm được chứng nhận của bên thứ ba có được chấp nhận hay không. Đối với các dự án cơ sở hạ tầng quan trọng, việc chỉ định chứng chỉ thử nghiệm loại gốc từ các phòng thử nghiệm được công nhận (KEMA, CESI, CPRI hoặc tương đương) thay vì tuyên bố thử nghiệm chỉ của nhà sản xuất sẽ giảm đáng kể rủi ro của dự án.

Những cân nhắc về môi trường và địa điểm cụ thể

Điều kiện môi trường tại địa điểm lắp đặt ảnh hưởng đến việc lựa chọn vật liệu thanh cái, loại cách nhiệt, xử lý bề mặt và chu kỳ bảo trì. Việc không tính đến các điều kiện tại hiện trường ở giai đoạn thông số kỹ thuật sẽ dẫn đến suy giảm cách điện sớm, ăn mòn nhanh ở các mối nối bắt vít và tuổi thọ sử dụng bị rút ngắn.

Nhiệt độ và độ cao xung quanh

Đối với các trang web trên Độ cao 1.000 m , mật độ không khí giảm và kéo theo đó là độ bền điện môi của không khí và hiệu quả làm mát đối lưu. IEC 62271-1 yêu cầu hiệu chỉnh cả điện áp thử nghiệm điện môi và định mức dòng điện đối với độ cao trên 1.000 m. Một địa điểm ở độ cao 2.000 m yêu cầu hệ số hiệu chỉnh độ cao xấp xỉ 0,94 áp dụng cho điện áp chịu đựng điện môi danh định , nghĩa là thiết bị có khả năng chịu được tần số điện 28 kV ở mực nước biển phải được kiểm tra lại ở mật độ không khí giảm ở độ cao. Dòng điện giảm dần khoảng 5% trên 1.000 m trên 1.000 m là ước tính điểm khởi đầu được áp dụng rộng rãi trong khi chờ tính toán nhiệt chi tiết.

Môi trường ăn mòn

Loại ăn mòn ISO 9223 của địa điểm lắp đặt quy định việc bảo vệ bề mặt cần thiết của dây dẫn thanh cái, phần cứng hỗ trợ và vỏ bọc. Đối với các vị trí thuộc loại ăn mòn C3 (trung bình - công nghiệp đô thị trong đất liền) hoặc thấp hơn, các thanh cái bằng nhôm hoặc đồng được hoàn thiện theo tiêu chuẩn nhà máy với hợp chất mối nối dẫn điện tại các kết nối bắt vít thường là đủ. Đối với C4 (cao - công nghiệp ven biển) hoặc C5-M (rất cao - ngoài khơi), cần phải mạ thiếc hoặc bạc ở tất cả các vùng tiếp xúc, anodizing cứng bề mặt nhôm và phần cứng hỗ trợ bằng thép không gỉ hoặc mạ kẽm nhúng nóng. Trong môi trường nhà máy hóa dầu và hóa chất, phải xem xét thêm khả năng chống lại các hóa chất xử lý cụ thể, có thể yêu cầu chỉ định vật liệu vỏ bọc và hợp chất đệm chống lại hydro sunfua, clo hoặc amoniac nếu có.

Yêu cầu về vùng địa chấn

Đối với các hệ thống thanh cái điện áp trung thế được lắp đặt trong vùng địa chấn cấp 2 trở lên (theo IBC hoặc mã quốc gia tương đương), kết cấu đỡ thanh cái, xếp hạng côngxon cách điện và neo bao vây phải được kiểm tra theo gia tốc động đất thiết kế. Tiêu chuẩn địa chấn theo IEEE 693 (đối với trạm biến áp tiện ích) hoặc IEC 62271-300 (đối với thiết bị đóng cắt trong nhà) có thể được yêu cầu theo đặc điểm kỹ thuật của dự án. Ở những vùng có địa chấn cao, các kết nối linh hoạt giữa các phần thanh cái và giữa thanh cái với các đầu cuối thiết bị là đặc biệt quan trọng để ngăn ngừa hư hỏng do chuyển động vi sai trong các sự kiện rung chuyển mặt đất.

Đánh giá nhà cung cấp thanh cái trung hạ thế

Thông số kỹ thuật của hệ thống thanh cái chỉ đáng tin cậy bằng quy trình sản xuất và kiểm soát chất lượng của nhà cung cấp sản xuất nó. Việc lựa chọn nhà cung cấp thanh cái trung hạ thế có năng lực và minh bạch là một phần không thể thiếu của quá trình mua sắm chứ không phải là cân nhắc thứ yếu.

• Loại tài liệu kiểm tra: Yêu cầu chứng chỉ kiểm tra loại gốc - không chỉ tham khảo các báo cáo kiểm tra - bao gồm độ tăng nhiệt, khả năng chịu ngắn mạch, hiệu suất điện môi và mức độ bảo vệ đối với định mức dòng điện và cấp điện áp cụ thể của hệ thống thanh cái được cung cấp. Giấy chứng nhận phải nêu rõ phòng thử nghiệm, ngày thử nghiệm và cấu hình chính xác của sản phẩm được thử nghiệm.
• Chứng nhận vật liệu và truy xuất nguồn gốc: Nhà cung cấp phải cung cấp giấy chứng nhận kiểm tra tại nhà máy xác nhận loại hợp kim dây dẫn, nhiệt độ, thành phần hóa học và độ dẫn điện cho từng lô sản xuất. Đối với đồng, xác nhận C11000 (Cu-ETP) hoặc tương đương; đối với nhôm, hãy xác nhận 1350-H19, 6063-T6 hoặc 6101-T61 nếu có.
• Tính nhất quán về kích thước: Yêu cầu hồ sơ kiểm tra kích thước hoặc báo cáo kiểm tra sản phẩm đầu tiên (FAI) xác nhận rằng mặt cắt ngang, độ thẳng và vị trí lỗ của thanh cái (đối với các thanh được khoan trước) nằm trong dung sai quy định. Dung sai chiều rộng và độ dày của ±0,5 mm hoặc cao hơn là điển hình cho các thanh cái của thiết bị đóng cắt chính xác.
• Khả năng xử lý bề mặt: Xác nhận xem mạ thiếc, mạ bạc hoặc anodizing cứng được thực hiện nội bộ hay thầu phụ. Xử lý bề mặt nội bộ giúp nhà cung cấp kiểm soát trực tiếp độ dày, độ bám dính và độ che phủ của lớp mạ — một lợi thế về chất lượng có ý nghĩa so với gia công theo hợp đồng phụ.
• Hệ thống quản lý chất lượng: Chứng nhận ISO 9001 là cơ sở. Đối với các dự án tiện ích và cơ sở hạ tầng quan trọng, hãy yêu cầu bằng chứng về các đợt kiểm tra gần đây của khách hàng, tỷ lệ báo cáo không tuân thủ (NCR) và hồ sơ hành động khắc phục. Nhà cung cấp sẵn sàng chia sẻ dữ liệu hiệu suất chất lượng sẽ mang lại sự đảm bảo cao hơn nhà cung cấp chỉ có thể cung cấp số chứng chỉ.
• Thời gian thực hiện và độ tin cậy giao hàng: Xác nhận thời gian sản xuất đối với hợp kim, mặt cắt ngang và xử lý giá trị gia tăng cụ thể (cắt, khoan, mạ) được yêu cầu. Đối với các thành phần thanh cái quan trọng của dự án, hãy yêu cầu bằng chứng về hiệu suất giao hàng đúng hạn và làm rõ cách tiếp cận của nhà cung cấp để quản lý tính sẵn có của nguyên liệu thô trong thời gian chuỗi cung ứng bị hạn chế.

Thực hành lắp đặt và bảo trì bảo vệ hiệu suất lâu dài

Một hệ thống thanh cái được chỉ định chính xác vẫn có thể hoạt động kém nếu thực hiện lắp đặt và bảo trì không đầy đủ. Các nguyên nhân phổ biến nhất gây xuống cấp thanh cái liên quan đến lắp đặt là các mối nối bu-lông được chuẩn bị kém, mô-men xoắn bu-lông không chính xác và sự giãn nở nhiệt không được điều chỉnh.

Chuẩn bị mối nối và mô-men xoắn

Tại mỗi kết nối thanh cái được bắt vít, hãy làm sạch cả hai bề mặt tiếp xúc bằng kim loại sáng bằng bàn chải dây thép không gỉ ngay trước khi lắp ráp. Phủ hợp chất nối dẫn điện (dựa trên kẽm cho nhôm, gốc dầu mỏ cho đồng) lên cả hai bề mặt. Siết chặt các bu lông theo mômen xoắn quy định của nhà sản xuất - thông thường 20–30 Nm đối với bu lông M10 và 40–60 Nm đối với bu lông M12 trong các kết nối đồng với đồng. Sử dụng vòng đệm lò xo Belleville dưới đầu bu lông và đai ốc tại tất cả các kết nối thanh cái bằng nhôm để bù đắp cho hiện tượng giãn từ biến của nhôm xảy ra dưới tải trọng nén kéo dài ở nhiệt độ cao.

Quản lý giãn nở nhiệt

Đồng có hệ số giãn nở nhiệt xấp xỉ 17 × 10⁻⁶ /°C ; nhôm xấp xỉ 23 × 10⁻⁶ /°C . Trên đường chạy bằng nhôm dài 20 mét, sự thay đổi nhiệt độ 70°C - từ nhiệt độ môi trường lạnh trong quá trình chạy thử đến nhiệt độ vận hành đầy tải vào mùa hè - tạo ra khoảng 32 mm mở rộng tuyến tính . Nếu chuyển động này không được điều chỉnh bằng các kẹp đỡ trượt và các khe co giãn linh hoạt ở những khoảng thời gian thích hợp thì ứng suất nén sinh ra sẽ gây ra hiện tượng vênh dây dẫn, làm hỏng chất cách điện đỡ và dần dần nới lỏng các kết nối bằng bu lông. Các khe co giãn linh hoạt nên được lắp đặt với khoảng cách không quá 30–40 mét trên các tuyến xe buýt chạy thẳng và ở mọi kết nối tới các thiết bị đầu cuối thiết bị cố định.

Kiểm tra nhiệt độ

Khảo sát nhiệt độ hồng ngoại của các mối nối bu lông trên thanh cái dưới tải vận hành là công cụ bảo trì tiết kiệm chi phí nhất để xác định các kết nối có điện trở cao đang phát triển trước khi chúng gây ra hư hỏng do nhiệt hoặc gián đoạn dịch vụ. Đối với các hệ thống thanh cái trung thế và cụm điện áp thấp dòng điện cao, việc kiểm tra nhiệt độ phải được thực hiện khi vận hành thử và lặp lại sau các khoảng thời gian định kỳ. không quá 12 tháng cho các mạch quan trọng. Một khớp chạy nhiều hơn 10°C trên các kết nối liền kề ở mức tải tương đương cho thấy điện trở tiếp xúc tăng cao cần được điều tra và khắc phục.

Câu hỏi thường gặp