Қуат таратудағы тоқ өткізгіш шиналар

Кіріспе

Жергілікті жоғары ток тарату үшін коммутациялық жабдырғының ішіндегі өткіш жолақ. Электр қуатын тарату жүйелерінде, шина (немесе шина жолағы) – металл жолақ немесе тақта, әдетте коммутациялық жабдырғылардың, панельдік тақталардың және шина жолдарының корпустарында жергілікті жоғары токпен қуат тарату үшін қолданылады. Олар сондай-ақ электр станцияларындағы жоғары кернеулі жабдықтарды және аккумуляторлық батареялардағы төмен кернеулі жабдықтарды қосу үшін де пайдаланылады. Шиналар көбінесе оқшауланбайды және оқшауланған тіреулерге сүйеніп тұруға жеткілікті қаттылыққа ие. Бұл өткіштерді тиімді салқындатуға және қосымша қосылыстар жасамай, әртүрлі нүктелерде қосу мүмкіндігін қамтамасыз етеді.

Құрылымы мен орналасуы

Шинаның материалдық құрамы мен көлденең қимасының мөлшері оның қауіпсіз түрде тасымалдай алатын максималды ток мөлшерін анықтайды. Шинаның көлденең қимасының ауданы өте шағын болуы мүмкін, бірақ электрлік подстанцияларда диаметрі немесе одан да үлкен металл құбырлар шина ретінде қолданылуы мүмкін. Алюминий қорыту зауыттарында балқытылған тұздардан алюминий өндіру үшін электрохимиялық жасушаларға ондаған мың ампер жеткізетін өте үлкен шиналар пайдаланылады. Шиналар әртүрлі пішінде жасалады, оның ішінде жалпақ жолақтар, қатты шиналар және тағандар бар, әдетте мыс, латунь немесе алюминийден жасалған қатты немесе қуыс құбырлар түрінде болады. Кейбір пішіндер жоғары беттік ауданы мен көлденең қимасы арақатынасының арқасында жылуды тиімді таратуға мүмкіндік береді. 50–60 Гц айнымалы ток шиналарының тері әсерінен қалыңдығы шамалы болса тиімсіз болады, сондықтан жоғары ток қолданылатын жағдайларда қуыс немесе жалпақ пішіндер жиі қолданылады. Қуыс бөлімше, сондай-ақ, эквивалентті ток тасымалдау қабілетіне ие қатты таяқшаға қарағанда жоғары қаттылыққа ие, бұл сыртқы электр қосқыштарда шина тіректері арасындағы арақашықтықты арттыруға мүмкіндік береді. Шина өзінің салмағын, механикалық дірілдердің және мүмкін жер сілкінісінің, сондай-ақ сыртқы ортада жиналған жауын-шашынның күштерін көтере алатындай жеткілікті қатты болуы керек. Сонымен қатар, омикалық қыздырудан және қоршаған орта температурасының өзгеруінен туындаған температуралық кеңеюді, сондай-ақ үлкен токтардың тудырған магниттік күштерін ескеру қажет. Бұл мәселелерді шешу үшін, әдетте жұқа өткізгіш қабаттарынан тұратын сэндвич құрылымындағы иілгіш шиналар жасалған. Оларды орнату үшін құрылымдық каркас немесе шкаф қажет. Бөлгіш тақталар электрмен жабдықтауды бір жерде жеке тізбектерге бөледі. Шиналық магистральдер (немесе шиналық арналар) – бұл қорғаныш қақпақтары бар ұзын шиналар. Олар негізгі желіден бір жерде тармақталудың орнына, жаңа тізбектердің шиналық магистральдің бойындағы кез келген жерден тармақталуына мүмкіндік береді. Шиналар оқшаулағыштарға орнатылуы немесе оқшаулаумен оралған болуы мүмкін. Олар металлдан жасалған жерге қосылған қоршаумен немесе әдетте қол жеткізбейтін биіктікте орналастыру арқылы кездейсоқ жанасудан қорғалады. UL 857 стандарттарына сәйкес шиналық магистральдерде оқшауланған шиналар қолданылады. Күштік нейтраль шиналары да оқшауланған болуы мүмкін, өйткені күштік нейтраль мен қауіпсіздік жерге қосу арасындағы потенциал әрқашан нөлге тең екендігіне кепілдік беруге болмайды. Жерге қосу (қауіпсіздік жерге қосу) шиналары әдетте ашық болып, олардың корпусының кез келген металл шассиіне тікелей бекітіледі. Олар металл корпусқа, шиналық арнаға немесе шиналық магистральге, бөлінген фазалық шинаға немесе оқшауланған фазалық шинаға орналастырылуы мүмкін. Шиналар бұрандау, қысу немесе дәнекерлеу арқылы бір-бірімен және электрлік жабдықтармен қосылуы мүмкін. Жоғары ток шиналары арасындағы қосылыстар көбінесе байланыс кедергісін азайту үшін күміспен қапталған дәл өңделген сәйкес келетін беттеріне ие. Сыртқы шиналардағы аса жоғары кернеуде (300 кВ-тан жоғары) короналық разряд қосылыстардың маңында радиожиілікті кедергілер мен қуат жоғалту көзіне айналады, сондықтан осы кернеулерге арналған арнайы қосылым фитингтері қолданылады.

The busbar's material composition and cross sectional size determine the maximum current it can safely carry. Busbars can have a cross sectional area of as little as , but electrical substations may use metal tubes in diameter or more as busbars. Aluminium smelters use very large busbars to carry tens of thousands of amperes to the electrochemical cells that produce aluminium from molten salts. Busbars are produced in a variety of shapes, including flat strips, solid bars and rods, and are typically composed of copper, brass or aluminium as solid or hollow tubes. Some of these shapes allow heat to dissipate more efficiently due to their high surface area to cross sectional area ratio. The skin effect makes 50–60 Hz AC busbars more than about thickness inefficient, so hollow or flat shapes are prevalent in higher current applications. A hollow section also has higher stiffness than a solid rod of equivalent current carrying capacity, which allows a greater span between busbar supports in outdoor electrical switchyards. A busbar must be sufficiently rigid to support its own weight, and forces imposed by mechanical vibration and possibly earthquakes, as well as accumulated precipitation in outdoor exposures. In addition, thermal expansion from temperature changes induced by ohmic heating and ambient temperature variations, and magnetic forces induced by large currents, must be considered. To address these concerns, flexible bus bars, typically a sandwich of thin conductor layers, were developed. They require a structural frame or cabinet for their installation. Distribution boards split the electrical supply into separate circuits at one location. Busways, or bus ducts, are long busbars with protective covers. Rather than branching from the main supply at one location, they allow new circuits to branch off anywhere along the busway. A busbar may be either supported on insulators, or wrapped in insulation. They are protected from accidental contact either by a metal earthed enclosure or by elevation out of normal reach. Insulated bus bars are used in busways listed to UL 857 standards. Power neutral busbars may also be insulated because it is not guaranteed that the potential between power neutral and safety grounding is always zero. Earthing (safety grounding) busbars are typically bare and bolted directly onto any metal chassis of their enclosure. They may be enclosed in a metal housing, in the form of a bus duct or busway, segregated phase bus, or isolated phase bus. Busbars may be connected to each other and to electrical apparatus by bolting, clamping or welding. Joints between high current bus sections often have precisely machined matching surfaces that are silver plated to reduce contact resistance. At extra high voltages (more than 300 kV) in outdoor buses, corona discharge around the connections becomes a source of radio frequency interference and power loss, so special connection fittings designed for these voltages are used.