버스 바 절연체: 유형, 재료, 선택, 일반적인 실수 및 표준

버스 바 절연체는 플래시오버로 인해 스위치기어 섹션이 무너지거나 지지대가 균열되어 버스바가 처질 수 있을 때까지 일상적인 작동 중에 거의 주의를 끌지 못합니다. 절연체는 수천 볼트의 활성 도체와 이를 통과하는 접지 프레임 사이에 있는 유일한 구성 요소입니다. 재료, 높이 및 기계적 등급을 올바르게 얻는 것은 나중에 생각하는 것이 아닙니다. 이는 공간거리, 단락 내구성 및 장기 신뢰성에 영향을 미치는 설계 결정입니다.

버스 바 절연체가 실제로 하는 일

버스바 절연체는 스위치기어, 부스웨이 및 기타 배전 어셈블리 내에서 전류 운반 버스바를 장착하고 분리하는 비전도성 지지대입니다. 이는 두 가지 필수 역할을 수행하며 엔지니어는 각각을 독립적으로 평가해야 합니다.

전기 절연

절연체는 상용 주파수 전압, 낙뢰 충격 및 스위칭 과도 현상을 견딜 수 있도록 도체와 접지된 프레임 사이에 충분한 연면 거리와 간격을 제공해야 합니다. 추적 저항도 마찬가지로 중요합니다. 표면이 먼지나 응결로 오염되면 누설 전류가 탄화 경로를 형성하여 결국 플래시오버를 일으킬 수 있습니다. CTI(비교 추적 지수)가 높은 재료는 이러한 위험을 줄입니다.

기계적 지원

절연체는 부스바의 자중을 지탱하고, 단락 중에 발생하는 힘을 처리하고, 측면 이동을 방지합니다. 관형 부스바 시스템에서 지지 간격과 절연체 캔틸레버 강도는 바람이나 전자기 부하에 따라 도체가 얼마나 휘어지는지를 직접적으로 결정합니다. 종이에 보기에는 좋아 보이지만 파쇄 강도가 부족한 절연체는 설치 중이나 무거운 수직 버스 아래에서 파손될 수 있습니다.

버스 바 절연체의 주요 유형

네 가지 물리적 형태가 대부분의 배전반 및 버스웨이 설계를 지배합니다. 각각은 기계적 강도, 비용 및 연면 거리의 균형이 서로 다릅니다.

원추형 절연체

테이퍼형 절연체는 저전압 패널 및 중전압 공기 절연 개폐 장치에 일반적으로 사용됩니다. 넓은 베이스는 우수한 기계적 강성을 제공하는 반면 좁은 상단은 버스바 클램프 아래에 위치합니다. 원추형 디자인은 쉽게 장착할 수 있도록 양쪽 끝 부분에 금속 인서트를 사용하는 경우가 많습니다. 일반적인 응용 분야는 실외 변전소에서 알루미늄 관형 부스바를 지지하는 데 사용되는 포스트 절연체입니다. 절연체 높이와 삽입 나사산은 버스바 클램프 및 전압 레벨과 일치해야 합니다. 도체가 견고한 관형 모선인 경우, 포스트 절연체 일반적으로 기계적 및 전기적 요구 사항을 모두 충족하는 가장 직접적인 방법입니다.

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원통형 절연체

원통형 모양은 표면을 따라 균일한 전기장을 생성하며 연면 거리를 최대화해야 하는 고전압 응용 분야에 자주 사용됩니다. 또한 청소 및 검사가 더 쉽습니다. 밀폐형 스위치기어에서 원통형 절연체에는 누출 경로를 증가시키는 관통 볼트 및 외부 창고용 중앙 구멍이 있는 경우가 많습니다.

드럼형 절연체

드럼 모양의 절연체는 넓은 지지 영역을 제공하며 일반적으로 무거운 직사각형 버스바 및 버스 덕트 응용 분야에 사용됩니다. 이 구조를 사용하면 여러 도체를 컴팩트한 공간에 보관할 수 있지만 원추형이나 원통형 유형에 비해 단위 높이당 연면 거리가 더 짧은 경향이 있습니다.

다극 부스바 지지대

이는 여러 개의 부스바를 고정된 간격으로 고정하는 단일 성형 블록입니다. 이는 단락 전류의 높은 힘 하에서도 위상 간격이 정밀하게 유지되어야 하는 저전압 버스웨이 시스템에 특히 효과적입니다. 각 단계마다 별도의 장착 하드웨어가 필요 없기 때문에 조립 시간이 단축되고 일관성이 향상됩니다. 관련 개념은 관형 부스바 설치에 나타납니다. 고정 지지 브래킷 정의된 에어 갭을 유지하고 절연체의 굽힘 모멘트를 줄이면서 도체를 클램핑합니다.

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본체 재질: 실제로 절연체에 들어가는 것

절연체의 하우징은 단순한 스페이서가 아닙니다. UV 방사선, 열, 아크 및 기계적 남용에 저항해야 합니다. 두 가지 열경화성 화합물 제품군이 시장을 지배하고 있으며 세 번째 접근 방식은 절연체 문제를 완전히 제거합니다.

DMC(반죽성형재료)

DMC는 복잡한 모양으로 압축 성형할 수 있는 유리 섬유 강화 불포화 폴리에스테르입니다. 적당한 가격으로 우수한 기계적 강도와 내아크 저항을 제공하므로 저전압 부스바 절연체 및 지지 블록에 가장 일반적인 재료입니다.

SMC(시트 몰딩 컴파운드)

SMC는 DMC보다 치수 안정성이 높고 수축률이 낮으며 벽 두께가 일정합니다. 엄격한 공차를 유지해야 하는 대형 평면 본체나 부품에 선택되는 경우가 많습니다. SMC는 또한 표면이 더 매끄러운 경향이 있으므로 더러운 환경에서도 오염 물질이 덜 축적됩니다.

대안으로 전체 도체 절연

일부 완전 절연 버스바 설계는 반대 접근 방식을 취합니다. 즉, 모든 전기 절연을 제공하기 위해 별도의 절연체에 의존하는 대신 도체 자체가 연속 절연층으로 덮여 있습니다. EPDM/실리콘 고무 또는 에폭시 수지가 도체 주위에 주조되어 절연 조정이 완전히 바뀌고 필요한 연면 거리가 크게 줄어듭니다. 여부를 평가할 때 완전 절연된 관형 버스바 시스템 귀하의 프로젝트에 적합한 경우 주요 비교는 절연 등급, 액세서리 복잡성 및 장기적인 습기 저항입니다.

사양에 중요한 기술적 특성

아래의 네 가지 특성은 저렴한 성형 플라스틱 조각과 안정적인 버스 바 절연체를 구분합니다. 데이터 시트에는 수십 개의 값이 나열될 수 있지만 이는 설계 승인 및 현장 신뢰성에 영향을 미치는 값입니다.

개폐 장치 또는 부스웨이 응용 분야용 버스 바 절연체를 지정할 때 확인해야 할 주요 재료 특성입니다.
재산	그것이 나타내는 것	찾아야 할 일반적인 값
유전 강도	고장 없이 전압을 견딜 수 있는 능력	DMC/SMC의 경우 12-20kV/mm
비교 추적 지수(CTI)	오염 시 표면 추적에 대한 저항성	IEC 60112: 클래스 600이 선호됩니다.
가연성 등급	화재 안전 행동	실내 배전반용 UL94 V-0
상대 열 지수(RTI)	장기 내열성	대부분의 열경화성 수지의 경우 110-130°C

CTI 수치가 높을수록 절연체가 표면 트랙을 형성하지 않고 습하고 오염된 조건을 견딜 수 있음을 의미합니다. 열대 또는 해안 환경에서는 최소 CTI 600 등급의 절연체를 선택하십시오. 가연성 등급은 수직 방향을 따라 화재가 빠르게 퍼질 수 있는 밀폐된 버스 통로에서 특히 중요합니다. RTI는 재료가 정상 작동 온도에서 설치 후 몇 년 동안 절연 강도를 유지할지 여부를 보여줍니다.

인서트 재료도 전기 시스템의 일부입니다. 황동 인서트는 구리 부스바와 함께 사용할 경우 갈바닉 부식에 저항하고 연강보다 더 나은 전도성을 제공하므로 대부분의 고신뢰성 설계에 사용됩니다.

올바른 버스 바 절연체를 선택하는 방법

대부분의 애플리케이션에는 6단계 프로세스로 충분합니다. 이는 두 가지 가장 큰 오류, 즉 기계적 강도를 축소하고 높이를 잘못 선택하는 것을 방지합니다.

스레드 크기: 버스바 클램프와 장착 프레임의 볼트 나사산을 확인하십시오. 표준 크기는 M6, M8, M10 및 M12입니다. 삽입 스레드와 스레드 길이를 버스바 두께에 맞추십시오.
신장: 전압 레벨과 오염도로부터 최소 연면 거리를 결정합니다. 일반적인 실내 환경의 12kV 절연 시스템의 경우 높이가 45~75mm인 경우가 많지만 항상 장비 표준을 참조하세요.
기계적 부하: 부스바의 총 중량과 단락 힘 등 부과된 하중을 계산합니다. 최소 1.5의 안전 계수를 곱하고 지지 범위 끝에서 절연체의 캔틸레버 강도가 충분한지 확인합니다.
전압 레벨: 저전압(<1kV), 중전압(3.6~40.5kV) 및 고전압 시스템 중에서 선택을 분리하세요. 절연 거리와 표면 마감 요구 사항은 크게 다릅니다.
환경: UV, 염분, 비 또는 먼지에 노출된 실외 설치에는 더 높은 CTI, 더 나은 UV 안정화 및 실리콘 창고가 필요합니다. 열대 기후에서는 습도가 추적을 가속화하므로 다음과 같은 재료가 사용됩니다. EPDM/실리콘 고무 단열재 고전압 EPDM 실리콘 고무 관형 버스 바 제조업체, 공장 중국 OEM 고전압 EPDM 실리콘 고무 관형 버스 바 제조업체 및 공장으로서 Jiangsu Wopeng Power 전문 맞춤형 고전압 ... 제품보기 → 또는 에폭시 캡슐화는 장기적으로 더 신뢰할 수 있는 선택이 될 수 있습니다.
단락 수준: 전체 배치의 전기역학적 내구성을 확인하십시오. 너무 멀리 떨어져 있는 절연체에 지지된 부스바는 볼트 결함으로 인해 휘어져 영구적으로 변형될 수 있습니다. 대부분의 표준은 첫 번째 피크 전류 동안 재료 항복 강도 미만의 부스바에서 최대 굽힘 응력을 허용합니다.

관형 부스바의 경우 하중을 더 넓은 영역으로 분산시키는 전용 지지 브래킷을 사용하면 기계 인터페이스의 크기를 조정하기가 더 쉽습니다. 단일 절연체에 과도한 응력을 가하지 않고 에어 갭을 정밀하게 제어하도록 브래킷을 조정할 수 있습니다.

피해야 할 일반적인 실수

설계 단계에서는 합리적으로 보이지만 장비에 전원을 공급한 후에는 실패하는 결정으로 인해 현장 오류가 놀라울 정도로 많이 발생합니다.

색상별로 구매: 검정색, 빨간색, 갈색 하우징은 다르게 보일 수 있지만 색상에는 본질적인 전기적 의미가 없습니다. 항상 재료 인증서에서 CTI, UL94 및 RTI 값을 확인하십시오.
인서트 재료 무시: 연강 인서트는 몰딩 내부에서 천천히 부식되어 내부 압력으로 인해 하우징이 깨질 수 있습니다. 황동 인서트는 대부분의 환경에서 이 문제를 방지합니다.
지지 높이 축소: 캐비닛의 공간이 협소할 경우 가장 먼저 절연체 높이를 낮추는 것이 중요합니다. 이는 직접적으로 연면거리를 줄이고 먼지가 많은 환경에서 플래시오버 위험을 증가시킵니다.
장착 볼트를 과도하게 조이는 경우: 특히 작은 와셔를 사용하는 경우 클램핑 토크가 너무 높으면 열경화성 절연체에 균열이 생길 수 있습니다. 제조업체의 토크 사양을 따르십시오.
지지대 배치가 너무 멀리 떨어져 있는 경우: 부스바는 설치 중에 직선으로 보이지만 단락 중에 도체는 전류의 제곱에 따라 증가하는 반발력을 경험합니다. 지지 간격이 충분하지 않으면 영구적인 굽힘이 발생합니다.

유지보수 및 검사

버스 바 절연체는 유지 관리가 필요 없는 것으로 간주되는 경우가 많지만 10분 동안 육안으로 검사하면 고장이 나기 전에 문제를 발견할 수 있습니다. 표면의 추적 표시(가늘고 어두운 선), 인서트 주변의 균열, 부분 방전 활동을 나타내는 흰색 또는 백악질 침전물을 찾으십시오. 오염된 환경에서는 절연체를 정기적으로 청소하고 첫 번째 열 사이클 후에 장착 볼트를 다시 조이십시오. 스위치기어의 적외선 스캔을 통해 부스바 클램프가 느슨하여 발생한 핫스팟을 확인할 수 있습니다. 열로 인해 절연체가 변색되지만 실제 결함은 일반적으로 연결에 있습니다.

최종 선택 체크리스트

지정할 준비가 되면 선택 사항을 한 페이지짜리 점검으로 바꾸십시오: 정격 전압 및 오염 정도; 최소 연면 거리; 안전 계수가 있는 기계적 부하; 재료 유형 및 삽입 재료; 가연성 등급; 그리고 단락 저항. 공급업체의 데이터 시트에 누락된 값이 있는 경우 구성요소를 승인하기 전에 이를 문의하십시오. 수십 년 동안 시스템을 지탱하는 절연체와 시운전 중에 고장이 나는 절연체의 차이는 가격이 아닙니다. 검증입니다.

관형 버스바 또는 완전 절연 시스템에서 작업 중이고 프로젝트에 맞게 절연체 배열을 조정하는 데 도움이 필요한 경우, 엔지니어링 팀에 문의하세요 버스바 크기, 전압 및 결함 수준에 따라 달라집니다.

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