Cách thiết kế bố trí thanh cái trạm biến áp: Sơ đồ, khoảng trống và quy tắc khoảng cách

Sân ngoài trời 110 kV dài 60 mét, đường dây đến nằm ở phía tây và khách hàng muốn có hai khoang máy biến áp cộng với không gian cho một phần ba trong tương lai. Sơ đồ một đường đã được phê duyệt. Câu hỏi khiến dự án bị đình trệ trong một tuần lại ít hấp dẫn hơn nhiều: thanh cái chạy chính xác ở đâu và cần bao nhiêu cấu trúc hỗ trợ?

Bố cục thanh cái là một vấn đề về trình tự trước khi nó là một vấn đề về bản vẽ. Trước tiên hãy cố định bố trí công tắc, sau đó khóa các khe hở điện, sau đó đặt thép và chất cách điện cuối cùng. Các đội bắt đầu bằng bản vẽ hỗ trợ thường vẽ lại nó, bởi vì khoảng trống có vẻ hào phóng trên sơ đồ hiếm khi vượt qua được cuộc kiểm tra tiếp cận bảo trì bằng xe thùng.

Câu trả lời ngắn gọn: chọn cách sắp xếp dựa trên mức độ sự cố và triết lý bảo trì, tính khoảng cách từ điện áp hệ thống cao nhất và mức độ ô nhiễm tại chỗ, sau đó chọn kích thước dây dẫn theo khả năng chịu dòng điện liên tục và ngắn mạch. Các trụ đỡ, chất cách điện, hào, đường và vịnh tương lai đều xuất phát từ ba quyết định đó.

Đầu vào bạn cần trước khi vẽ bất cứ thứ gì

Thu thập những thứ này trước bản phác thảo đầu tiên. Thiếu bất kỳ một trong số chúng sẽ đẩy vấn đề vào quá trình xây dựng, trong đó việc sửa chữa tốn kém hơn nhiều so với trên giấy tờ.

Điện áp hệ thống danh định và cao nhất, thiết lập mức cách điện và gián tiếp xác định hình dạng của toàn bộ sân.
Dòng xe buýt liên tục cộng với sự tăng trưởng mà chủ sở hữu mong đợi trong vòng 10 đến 15 năm tới.
Khả năng chịu ngắn mạch: rms và dòng điện cực đại cũng như thời lượng, thường là 1 hoặc 3 giây.
Ranh giới khu vực, quyền đi lại hiện có và hướng đi vào của mỗi tuyến.
Mức độ ô nhiễm và độ cao, cả hai đều mở rộng yêu cầu về khoảng cách và độ hở.
Phạm vi nhiệt độ xung quanh, tốc độ gió và vùng địa chấn đối với tải trọng kết cấu.
Quy tắc dự phòng: mạch nào phải tiếp tục chạy trong khi thanh cái hoặc máy cắt được duy trì.

Mục cuối cùng quyết định tiền bạc. Thanh cái mang dòng điện 800 A ngày nay vẫn được thiết kế cho dòng điện 25 kA mà mạng có thể cung cấp, bởi vì khoảng cách đỡ và tải chất cách điện đến từ lực ngắn mạch cực đại chứ không phải từ dòng tải. Sau này hãy nâng mức độ lỗi lên và bạn sẽ xây dựng lại thép.

Chọn sơ đồ bố trí thanh cái

Sự sắp xếp này là sự đánh đổi giữa tính linh hoạt của chuyển mạch và số lượng cầu dao, bộ ngắt kết nối và khoang bạn mua, lắp đặt và bảo trì trong hơn 30 năm.

Bảng 1: Các cách bố trí thanh cái trạm biến áp thông thường và những cân nhắc thực tế giữa chúng.
Sắp xếp	Chuyển đổi linh hoạt	Dấu chân tương đối	Phù hợp điển hình	Sự đánh đổi chính
Thanh cái đơn	Thấp nhất; lỗi xe buýt hoặc bảo trì xe buýt làm gián đoạn trạm	Nhỏ nhất	Trạm biến áp phân phối nhỏ, trạm biến áp đơn	Đơn giản và tiết kiệm nhưng không có cửa sổ bảo trì xe buýt
Thanh cái đơn with sectionaliser	Vừa phải; phần có thể được cách ly độc lập	nhỏ	Trạm biến áp phân phối có hai lộ xuất tuyến đầu vào	Hạn chế mất điện, nhưng không loại bỏ nó
Thanh cái đôi	Cao; bất kỳ trung chuyển nào cũng có thể được chuyển sang một trong hai xe buýt	Lớn hơn, với bus trùng lặp và các bộ ngắt kết nối bổ sung	Các nút truyền tải và trạm biến áp công nghiệp quan trọng	Chi phí cao hơn và lồng vào nhau phức tạp hơn
Xe buýt chính và trung chuyển	Vừa phải; một máy trung chuyển di chuyển đến xe buýt trung chuyển để bảo trì máy cắt	Lớn hơn một chút	Các vị trí bảo trì máy cắt không được làm gián đoạn nguồn cung cấp	Chuyển mạch yêu cầu thủ tục nghiêm ngặt
Máy cắt một rưỡi	Cao nhất; bất kỳ bộ ngắt nào cũng có thể được rút ra mà không làm mất mạch	Lớn nhất, có nhiều cấu trúc nhất	Các nút EHV và các kết nối lưới quan trọng	Chi phí vốn cao nhất và độ phức tạp bảo vệ

Trong thực tế, một thanh cái duy nhất có bộ phân đoạn đảm nhiệm hầu hết công việc phân phối từ 10 kV đến 35 kV. Thanh cái đôi thu lại chi phí khi mất xe buýt đồng nghĩa với việc mất sản xuất hoặc mất một quận trong thành phố. Bố trí cầu dao một rưỡi áp dụng cho các nút nơi không thể tắt mạch để duy trì cầu dao.

Khoảng trống và khoảng cách định hình sân

Một khi sự sắp xếp đã được cố định, sự thông thoáng chính là điều thực sự vạch ra kế hoạch. Bắt đầu từ điện áp hệ thống cao nhất, áp dụng các hiệu chỉnh về ô nhiễm và độ cao, sau đó kiểm tra kết quả theo tiêu chuẩn quản lý.

Bảng 2: khe hở không khí điển hình theo từng pha đối với thanh cái cách nhiệt bằng không khí ngoài trời; tiêu chuẩn áp dụng luôn chi phối.
Điện áp hệ thống	Khoảng hở giữa các pha tối thiểu điển hình	Hậu quả thực tế cho việc bố trí
10 kV	Khoảng 200 mm	Vịnh nhỏ gọn; thiết bị đóng cắt trong nhà thường thay thế các thanh cái hở
35 kV	Khoảng 400 mm	Các khoang thanh mảnh, cấu trúc thanh cái một cấp là phổ biến
66 kV	Khoảng 700 mm	Chiều rộng vịnh tăng nhanh; cấu trúc hỗ trợ trở nên cao hơn
110 kV	Khoảng 1000mm	Bố trí hai cấp với thanh cái phía trên bộ ngắt kết nối
220 kV	Khoảng 1800 mm	Nhịp dài, kết cấu nặng, đường vào rộng
500 kV	Khoảng 3800 mm	Quy hoạch sân bị chi phối bởi giải phóng mặt bằng và hào quang

Hai hậu quả theo sau. Đầu tiên, sân 220 kV có chiều rộng gần gấp ba lần sân 35 kV mang cùng một dòng điện. Thứ hai, độ dài nhịp cũng quan trọng như khoảng trống. Các chất cách điện sau thường mang các thanh cái hình ống cứng trên các nhịp từ 6 đến 12 mét và nhịp phải đủ ngắn để lực ngắn mạch cực đại không gây quá áp lên chất cách điện, giá đỡ hoặc chính dây dẫn.

Kết hợp dây dẫn và cách điện với bố cục

Việc lựa chọn dây dẫn tuân theo cách bố trí chứ không phải ngược lại. Khi dễ dàng có được khe hở, các thanh cái hình ống bằng nhôm hoặc đồng trần trên bộ cách điện sau là giải pháp tiết kiệm: cứng cáp, dễ kiểm tra và dễ dàng mở rộng khi lắp thêm khoang mới.

Aluminum Alloy Tubular Bus Bar for High-Voltage Systems

Thanh cái hình ống hợp kim nhôm cho hệ thống điện áp cao Thanh cái hình ống bằng hợp kim nhôm 6063G cứng cáp này phù hợp với các bố cục có khoảng trống rộng, mang lại độ bền cơ học và độ dẫn điện cao. Xem sản phẩm →

Ở những nơi không gian chật hẹp, chẳng hạn như phòng đóng cắt trong nhà, khu công nghiệp nhỏ gọn, tháp tuabin gió, đường hầm hoặc trạm biến áp trên sân thượng, dây dẫn trần không thể đáp ứng được khoảng trống trong chiều rộng sẵn có. Thanh cái dạng ống cách nhiệt giải quyết vấn đề đó bằng cách đặt lớp cách nhiệt lên dây dẫn thay vì dựa vào không khí, đó cũng là lý do tại sao chúng ngày càng phổ biến trong các dự án trang bị thêm với kích thước tòa nhà cố định. các thanh cái hình ống cách nhiệt hoàn toàn phạm vi bao gồm hầu hết các hạn chế này.

Ba hệ thống cách nhiệt xử lý hầu hết các trường hợp. Thanh cái đúc chân không bằng nhựa epoxy tạo ra lớp vỏ cứng, ổn định về kích thước phù hợp với môi trường ẩm ướt hoặc bị ô nhiễm. Cao su silicon EPDM giữ tính linh hoạt và hấp thụ chuyển động nhiệt. PTFE phù hợp với các ứng dụng có tính kháng hóa chất và đường kính nhỏ quan trọng nhất.

Fully Insulated Epoxy Resin Cast Tubular Bus Bar

Thanh xe buýt hình ống đúc bằng nhựa Epoxy cách nhiệt hoàn toàn Thanh cái đúc bằng nhựa epoxy cách nhiệt hoàn toàn này cung cấp lớp vỏ cứng, ổn định về kích thước cho môi trường ẩm ướt hoặc bị ô nhiễm khi sử dụng trong nhà ở điện áp trung bình và hạ thế. Xem sản phẩm →

Ở điện áp trung bình và hạ thế bên trong các tòa nhà, hệ thống thanh cái thay thế đường cáp trong đó tính linh hoạt của thiết bị đấu rẽ, khả năng tản nhiệt có thể dự đoán được và xác định vị trí sự cố dễ dàng hơn quan trọng hơn chi phí ban đầu thấp nhất.

Fully Insulated High and Low Voltage Busway System

Hệ thống thanh cái điện áp cao và hạ thế cách điện hoàn toàn Hệ thống thanh cái cách điện hoàn toàn này có thiết kế nhỏ gọn, dùng chung để phân phối điện, phù hợp với các dự án nâng cấp và mở rộng có hạn chế về không gian. Xem sản phẩm →

Nối đất, tiếp cận bảo trì và không gian để phát triển

Hình dạng thanh cái và thiết kế nối đất phải di chuyển cùng nhau. Diện tích của lưới điện nối đất đi theo các tuyến dây dẫn, do đó, thanh cái bị di chuyển muộn trong thiết kế buộc nghiên cứu nối đất phải được thực hiện lại, đồng thời các giới hạn điện áp bước và điện áp tiếp xúc thường thắt chặt hơn là nới lỏng.

Giữ đường vào rộng 3,5 đến 4 mét, có khu vực quay đầu thông thoáng tại khu vực máy biến áp.
Chừa đủ lối đi cho kỹ thuật viên vận hành thiết bị ngắt kết nối mà không cần đi vào khu vực thông thoáng.
Định tuyến các rãnh cáp sao cho chúng không cắt qua các thanh đỡ thanh cái có thể cần thay thế.
Dành một khoang dự phòng hoặc ít nhất là không gian vật lý cho nó, bao gồm cả các kết nối nối đất.

Trình tự thiết kế thực tế

Xác nhận dữ liệu điện: điện áp, dòng điện liên tục, mức độ lỗi và thời gian.
Chọn cách bố trí thanh cái theo yêu cầu dự phòng chứ không phải theo thói quen.
Lấy khoảng trống từ điện áp hệ thống cao nhất cộng với sự điều chỉnh ô nhiễm và độ cao.
Kích thước dây dẫn cho dòng điện liên tục và nhiệt độ ngắn mạch.
Đặt khoảng cách nhịp và giá đỡ từ lực ngắn mạch cực đại.
Đặt các trụ đỡ, nền móng, đường và rãnh vào kế hoạch, sau đó kiểm tra khả năng tiếp cận bảo trì.
Xác minh các vùng bảo vệ, khóa liên động và nối đất theo bố cục vật lý cuối cùng.
Cùng nhóm vận hành xem lại bản vẽ trước khi đóng băng; họ sẽ tìm ra vấn đề truy cập mà bạn đã bỏ sót.

Vị trí bố trí thanh cái thường sai

Định cỡ thanh cái chỉ dành cho dòng tải, sau đó phát hiện ra rằng khoảng cách hỗ trợ bị chi phối bởi lực sự cố.
Sử dụng bàn thông gió ở độ cao thấp trên địa điểm ở độ cao trên 1000 mét.
Quên rằng mức độ ô nhiễm sẽ mở rộng đường dây, kéo dài chất cách điện và tăng chiều cao của kết cấu.
Đặt một thiết bị ngắt kết nối ở nơi tay cầm vận hành nằm bên trong khe hở an toàn.
Không còn chỗ trống cho một vịnh trong tương lai, điều này sau đó buộc phải sắp xếp lại toàn bộ sân.
Chọn một dây dẫn linh hoạt trong đó thanh cái hình ống cứng sẽ giảm một nửa nhịp và thép.

Câu hỏi thường gặp

Chiều rộng của thanh cái trạm biến áp là bao nhiêu?

Chiều rộng khoang thường được điều khiển bởi khoảng hở rộng nhất trong khoang cộng với không gian làm việc, không phải bởi đường kính dây dẫn. Đối với khu vực ngoài trời 110 kV, khoảng cách điển hình giữa các tâm pha là 8 đến 12 mét; ở 35 kV, 3 đến 5 mét thường là đủ. Luôn xác nhận theo tiêu chuẩn áp dụng và kích thước của thiết bị đóng cắt.

Thanh cái nên đặt phía trên hay phía dưới bộ ngắt kết nối?

Ở trên, trong hầu hết các thiết kế cách nhiệt bằng không khí ngoài trời, để có thể thực hiện việc bảo trì bộ ngắt kết nối mà không cần đến gần thanh cái đang hoạt động. Sự đánh đổi là cấu trúc cao hơn và chất cách điện dài hơn. Bố trí một cấp tiết kiệm thép nhưng khiến việc tiếp cận khó khăn hơn.

Thanh cái dạng ống cứng hay dây dẫn mềm?

Thanh cái hình ống cứng phù hợp với nhịp ngắn, gọn gàng và giảm chiều cao cũng như số lượng kết cấu. Dây dẫn linh hoạt xử lý các nhịp dài, chuyển động địa chấn và độ lún hỗ trợ không đồng đều tốt hơn. Quyết định thường phụ thuộc vào chiều dài nhịp và số lượng thép bạn sẵn sàng xây dựng.

Nếu tuân theo trình tự trên, bản vẽ bố trí sẽ không còn là sự thương lượng nữa mà trở thành hệ quả của các quyết định về điện. Bắt đầu với việc sắp xếp, tính toán các khoảng trống, sau đó xác định kích thước phần cứng. Nếu bạn đang làm việc trong một sân cụ thể, các kỹ sư của chúng tôi có thể xem xét sơ đồ đường dây đơn và các ràng buộc về địa điểm của bạn, đồng thời đề xuất sự kết hợp dây dẫn và vật liệu cách nhiệt phù hợp với không gian bạn thực sự có. Bạn có thể liên hệ với nhóm thông qua trang liên hệ .