알루미늄 부스바 연결부의 산화는 자연 산화물 층을 기계적으로 제거하고, 청소 후 즉시 산화 방지 접합 화합물을 적용하고, 올바른 도금 또는 바이메탈 커넥터를 사용하고, 적절한 토크와 밀봉을 유지하여 습기와 공기가 접합부에 다시 들어갈 수 없도록 함으로써 방지됩니다. 이 네 단계를 함께 수행하면 잘 설계된...
View More +직접적인 대답: 먼저 전압 등급을 확인한 다음 연속 전류 정격 및 단락 내성에 맞게 크기를 결정하고 도체 재료를 선택한 다음 마지막으로 절연체와 인클로저를 설치 환경에 맞춰 버스 바를 선택하십시오. 상업용 배전반을 위한 저전압 버스바 설계를 마무리하든 유틸리티 변전소를 위한 중전압 버스바 시스템을 지정하든 이 4단계는 가장 일반적이고 비용이 많이 드는 사양 오류를 방지합니다. 이 가이드는 특정 데이터와 실제 사례를 통해 모든 결정 사항을 다룹니다.
전압 분류: 모든 버스 바 결정의 출발점
다른 매개변수를 고려하기 전에 시스템의 작동 전압을 설정해야 합니다. 전압 분류는 절연 요구 사항, 연면 거리, 공간 거리 및 적용 가능한 설계 표준을 정의합니다. 먼저 전압 등급을 확인하지 않고 버스 바를 지정하면 절연이 부족한 설계 또는 불필요하게 과도한 엔지니어링 및 무거운 어셈블리가 발생합니다.
IEC 60038에 따라 국제적으로 인정되는 분류는 전력 시스템을 버스 바 설계와 관련된 두 가지 주요 범주로 나눕니다.
이 분류의 공학적 의미는 중요합니다. 12kV의 중전압 버스바 시스템은 다음의 낙뢰 임펄스 테스트 전압을 견뎌야 합니다. 75kV BIL(기본 절연 수준) IEC 62271-1에 따라 690V 저전압 버스 바는 8kV 임펄스 . 오염도 3 환경에서 12kV 시스템에 필요한 연면 거리는 대략 다음과 같습니다. 300mm 위상 대 접지 , 단지에 비해 25~32mm 690V LV 장비용. 이러한 차이로 인해 인클로저 크기, 절연재 선택 및 버스 바 간격이 결정됩니다. 즉, 전압 등급 결정이 사실상 모든 다운스트림 설계 매개변수에 영향을 미칩니다.
연속 전류 정격 및 단면적 크기 조정
전압 등급을 확인한 후 연속 전류 정격이 다음으로 중요한 매개변수입니다. 버스 바는 최대 허용 도체 온도를 초과하지 않고 최대 연속 부하 전류를 전달해야 합니다. 일반적으로 절연 버스 바의 경우 90°C 그리고 순동 버스 바의 경우 105°C IEC 61439 및 IEC 62271-1에 따라 볼트로 연결된 접점에서.
전류 정격은 도체 재질, 단면적, 방열 표면적, 주변 온도, 인클로저 환기 및 설치 방향에 따라 달라집니다. 대부분의 IEC 표준에 대한 기준 주변 온도는 다음과 같습니다. 40°C . 사막이나 열대 지역과 같이 주변 온도가 정기적으로 40°C를 초과하는 현장의 경우 정격 감소 계수를 적용해야 합니다. 일반적인 지침으로, 40°C 이상의 주변 온도가 10°C씩 증가할 때마다 대략적인 요구 사항이 필요합니다. 8~12% 감소 연속 전류 정격의
아래 표는 표준 주변 조건에서 구리 버스바에 대한 연속 전류 정격을 제공하며, 저전압 버스바 설계 및 중전압 버스바 시스템 애플리케이션과 관련된 다양한 단면을 포괄합니다.
| 크기(mm×mm) | 단면적(mm²) | 지표등급(A) | 전류 밀도(A/mm²) | 일반적인 응용 |
|---|---|---|---|---|
| 25×5 | 125 | 250~300 | 2.0–2.4 | 분전반, 분기회로 |
| 50×6 | 300 | 600~700 | 2.0–2.3 | 모터 제어 센터, LV 패널 메인 버스 |
| 80×10 | 800 | 1,400~1,600 | 1.75–2.0 | 주 LV 배전반 |
| 100×10 | 1,000 | 1,800~2,200 | 1.8–2.2 | LV 스위치기어 메인 버스바, 버스덕트 라이저 |
| 120×12 | 1,440 | 2,600~3,000 | 1.8–2.1 | 고전류 MV/LV 인터페이스, 발전기 버스 |
중전압 버스바 시스템의 경우, 전류 밀도는 일반적으로 1.5~2.0A/mm² 사이로 유지됩니다. 밀폐된 구리 버스 바가 열 제한 내에서 유지되도록 합니다. 검증된 열 테스트 없이 이 범위를 초과하면 볼트 체결부에서 절연 성능 저하 및 접촉 산화가 가속화됩니다.
이러한 등급은 지표라는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 특정 어셈블리의 실제 등급은 LV 시스템의 경우 IEC 61439-1 Annex D에 따른 유형 테스트 또는 검증된 계산, MV 시스템의 경우 IEC 62271-1에 따른 열 모델링을 통해 확인해야 합니다. 외함 열 경감을 고려하지 않고 밀폐된 설치에 카탈로그 등급을 직접 적용하지 마십시오.
단락 내전류: 타협할 수 없는 설계 매개변수
연속 전류에 적합한 크기의 버스 바는 단락 내량 등급이 충분하지 않으면 오류 발생 시 치명적인 오류가 발생할 수 있습니다. 단락 전류는 두 가지 동시 응력, 즉 I²t 가열로 인한 열 응력과 인접한 도체 사이의 전자기력으로 인한 기계적 응력을 생성합니다.
열 저항 크기
내열 요구사항은 정의된 기간 동안의 정격 단시간 내전류(Icw)로 표현됩니다. 일반적으로 1초 고압 장비 및 1초 or 0.2 seconds IEC 61439에 따른 저전압 어셈블리의 경우. 일반적인 Icw 값의 범위는 다음과 같습니다. 10kA ~ 63kA 중전압 배전반 및 10kA ~ 100kA 저전압 어셈블리용.
단열 가열 공식 사용 A = I × √t / K 여기서 구리의 K는 약 141A·s^0.5/mm²이고 알루미늄의 경우 약 87A·s^0.5/mm²이며, 1초 동안 40kA 오류 수준을 갖는 시스템에는 약 1초 동안 최소 구리 단면적이 필요합니다. 284mm² . 25kA/1s 오류의 경우 최소 구리 단면적은 대략 다음과 같습니다. 177mm² . 선택한 버스 바 단면이 일반 표가 아닌 시스템 단락 연구의 오류 수준을 충족하는지 항상 확인하십시오.
평행 도체 사이의 전자기력
오류가 발생하는 동안 피크 단락 전류(일반적으로 RMS 대칭 고장 전류의 2.5배 IEC 62271-100에 따른 비대칭 피크의 경우)는 I²/d에 비례하여 인접한 위상 도체 사이에 전자기력을 생성합니다. 여기서 d는 도체 분리입니다. 피크가 100kA인 40kA RMS 오류의 경우 500mm 스팬에서 150mm 간격으로 떨어진 두 개의 병렬 도체는 대략 다음과 같은 피크 힘을 경험합니다. 6,700N/m . 버스 바 지지대, 절연체 캔틸레버 정격 및 도체 단면적을 모두 이 힘에 대해 검증하여 결함 제거 중 기계적 고장을 방지해야 합니다.
도체 재료 선택: 구리 대 알루미늄
구리와 알루미늄 도체 사이의 선택은 전류 밀도, 무게, 연결 신뢰성 및 장기 유지 관리 요구 사항에 영향을 미칩니다. 두 재료 모두 중전압 버스바 시스템과 저전압 버스바 설계에 사용되지만 각각의 장점은 서로 다른 응용 분야에 적합합니다.
구리 버스 바
전해 터프 피치 구리(C11000 또는 Cu-ETP 지정)는 다음과 같은 전기 전도도를 달성합니다. ~100% IACS . 전도성이 높기 때문에 단면적이 작아 공간이 제한된 스위치기어 어셈블리에 매우 중요합니다. 구리는 또한 접촉 표면의 산화에 대한 탁월한 저항성을 나타내며, 사용 수명 동안 볼트 체결부의 접촉 저항이 더 낮고, 알루미늄에 비해 지속적인 볼트 조임력 하에서 더 나은 기계적 크리프 저항성을 나타냅니다. 이러한 이유로 구리는 기본 도체 재료입니다. 실내 고압 배전반, 저압 배전반 및 모터 제어 센터 인클로저 공간이 제한되어 있고 30년의 서비스 수명에 대한 접합 신뢰성이 가장 중요합니다.
알루미늄 버스바
알루미늄 합금 도체(일반적으로 전기 등급의 경우 1350-H19, 구조적 버스 바 응용 분야의 경우 6063-T6)는 대략적으로 달성됩니다. 61% IACS 전도성 — 알루미늄 버스 바에는 대략적인 요구 사항이 있음을 의미합니다. 단면적 64% 증가 동일한 전류를 전달하는 구리 버스 바보다. 그러나 알루미늄의 밀도는 대략 2.7g/cm3 구리에 비해 8.9g/cm3 , 알루미늄은 장기간의 버스 덕트 시스템 및 실외 변전소 구조에 상당한 무게 이점을 제공합니다. 150mm × 10mm 알루미늄 버스바의 무게는 대략 4.1kg/m2 , 대략적으로 비교하면 13.4kg/m 동등한 전류 용량의 구리 막대의 경우. 절연체 및 갠트리 하중을 줄이는 것이 구조적 설계 목표인 실외 버스 구조의 경우 알루미늄이 더 실용적인 선택인 경우가 많습니다.
알루미늄 버스 바를 변압기 부싱이나 회로 차단기 패드와 같은 구리 장비 단자에 볼트로 고정하는 경우 갈바닉 부식을 방지하고 시간이 지남에 따라 낮은 접촉 저항을 유지하기 위해 바이메탈 전환 커넥터와 전도성 접합 화합물이 필수입니다.
저전압 및 중전압 애플리케이션을 위한 절연 선택
절연체 선택은 버스 바 사양에서 가장 중요한 결정 중 하나입니다. 절연 실패는 배전반 서비스 중단 및 안전 사고의 상당 부분을 차지합니다. 올바른 절연 시스템은 작동 전압, 주변 환경, 열 등급 및 버스 바 어셈블리의 물리적 형태와 일치해야 합니다.
저전압 절연 시스템
최대 1,000V AC 전압의 저전압 버스바 설계의 경우 다음 절연 시스템이 가장 일반적으로 지정됩니다.
고압 절연 시스템
중전압 버스 바 시스템에는 훨씬 더 견고한 절연이 필요합니다. 12kV에서 위상 대 접지 작동 전압은 대략 다음과 같습니다. 6.9kV RMS , 시스템은 75kV 낙뢰 충격을 견뎌야 하며 28kV 상용주파 테스트 전압 IEC 62271-1에 따라.
외함 유형, IP 등급 및 열 경감
버스 바 시스템을 수용하는 인클로저는 달성 가능한 전류 정격에 직접적인 영향을 미칩니다. IP 등급이 높을수록 인클로저를 통과하는 공기 흐름이 제한되어 버스 바 표면의 대류 열 발산이 줄어들고 버스 바의 개방 정격이 낮아집니다.
IP 등급에 따른 폐쇄형 버스 바 전류 등급 감소에 대한 실제 지침:
IP54 이상 외함과 관련된 프로젝트에 중저압 버스바 공급업체를 고용할 경우 문의 단계에서 외함 IP 등급과 내부 용량을 제공하여 공급업체가 현재 등급 계산에 올바른 경감 계수를 포함할 수 있도록 하십시오. 버스 바를 자주 지정한 후 소급하여 정격 감소를 적용하면 과소평가된 어셈블리가 유형 테스트에 실패하게 됩니다.
버스 바 구성: 평면, 관형 및 버스덕트 형식
버스 바는 다양한 물리적 형식으로 제공되며 각각은 다양한 전압 등급, 전류 범위 및 설치 방법에 적합합니다. 차이점을 이해하면 스위치기어 레이아웃을 수정한 후 조정하는 것이 아니라 처음부터 올바른 형식을 지정할 수 있습니다.
편평한 직사각형 막대
저전압 버스바 설계에 가장 널리 사용되는 형식입니다. 구리 또는 알루미늄 소재로 폭 12mm~200mm, 두께 3mm~20mm로 제공됩니다. 여러 개의 플랫 바를 병렬로 쌓아 정격 전류를 높일 수 있습니다. 이는 한 차원의 공간이 제한된 고전류 LV 스위치기어에서 일반적인 접근 방식입니다. 예를 들어, 두 개의 100mm × 10mm 구리 막대가 평행하게 연결되면 대략적으로 운반할 수 있습니다. 3,600~4,400A , 조립 높이를 약간 증가시키면서 단일 막대 등급을 효과적으로 두 배로 늘립니다.
관형 라운드 바
원형 관형 도체(일반적으로 6063-T6 또는 6101-T61 알루미늄 합금 또는 C11000 구리)는 공기 절연 변전소의 실외 중간 전압 버스 바 시스템을 위한 표준 형식입니다. 관형 프로파일은 열 방출을 위한 표면적 대 질량 비율을 최대화하고, 지지 절연체 사이에 걸쳐 단위 중량당 높은 단면 계수를 제공하며, 66kV 이상의 전압에서 매끄러운 둥근 표면은 균일한 전기장 분포를 통해 코로나 발생을 줄입니다. 110~500kV 변전소 애플리케이션을 위한 관형 버스 바의 범위는 일반적으로 다음과 같습니다. 80mm ~ 200mm OD 벽 두께는 6-15mm입니다.
버스덕트(버스웨이)
조립식 버스덕트 시스템은 공장에서 조립된 금속 하우징 내에 포함된 평면 또는 관형 버스 바로 구성되며 대략 400A ~ 6,300A LV 애플리케이션의 경우 최대 40카 발전기 및 변압기 연결용. Busduct는 공장에서 검증된 일관된 전류 정격, 공장에서 적용된 절연 및 위상 장벽, 현장에서 제작된 버스 바에 비해 신속한 현장 설치 등의 장점을 제공합니다. 중전압 응용 분야의 경우 12~36kV 정격의 주조 수지 절연 버스덕트는 케이블 대안에 비현실적인 수의 병렬 케이블이 필요하고 컴팩트하고 검사 가능한 경로가 필요한 상황에서 사용됩니다.
적용 가능한 표준 및 규정 준수 요구 사항
적절한 표준을 준수하는 것은 선택적인 품질 향상이 아니라 프로젝트 승인 요구 사항입니다. 버스 바 어셈블리를 관리하는 표준에 따라 입회해야 하는 형식 테스트, 모든 장치에 필요한 일상 테스트, 최종 사용자 또는 관할 기관(AHJ)이 시운전 승인을 위해 요구하는 문서가 결정됩니다.
중저전압 버스바 공급업체에 문의할 때 관리 표준, 필수 유형 테스트 증거, 제3자 입회 테스트 또는 제3자 인증 테스트 보고서가 허용되는지 여부를 명시하십시오. 중요한 인프라 프로젝트의 경우 제조업체 전용 테스트 선언이 아닌 공인 테스트 연구소(KEMA, CESI, CPRI 또는 이에 준하는)의 원본 유형 테스트 인증서를 지정하면 프로젝트 위험이 크게 줄어듭니다.
환경 및 현장별 고려사항
설치 현장의 환경 조건은 부스바 재질 선택, 절연 유형, 표면 처리 및 유지 관리 간격에 영향을 미칩니다. 사양 단계에서 현장 조건을 고려하지 못하면 단열재의 조기 저하, 볼트 접합부의 부식 가속화 및 사용 수명 단축이 발생합니다.
주변 온도 및 고도
위 사이트의 경우 고도 1,000m , 공기 밀도가 감소하고 그에 따라 공기의 유전 강도와 대류 냉각 효과가 감소합니다. IEC 62271-1은 절연 테스트 전압과 1,000m 이상의 고도에 대한 정격 전류 모두의 수정을 요구합니다. 고도 2,000m에 있는 현장에는 대략 다음과 같은 고도 보정 계수가 필요합니다. 정격 유전체 내전압에 0.94 인가 이는 해수면에서 28kV 전력 주파수를 견딜 수 있는 정격 장비가 고도의 감소된 공기 밀도에서 재검증되어야 함을 의미합니다. 현재 정격 감소: 대략 1,000m 초과 시 1,000m당 5% 자세한 열 계산이 진행되는 동안 널리 적용되는 시작점 추정치입니다.
부식 환경
설치 현장의 ISO 9223 부식 범주는 버스 바 도체, 지원 하드웨어 및 인클로저의 필수 표면 보호를 관리합니다. 부식 범주 C3(중간 - 내륙 도시 산업) 이하의 현장에서는 일반적으로 볼트 연결부에 전도성 접합 화합물이 있는 표준 압연 마감 구리 또는 양극 처리된 알루미늄 버스 바가 적합합니다. C4(높음 - 해안 산업) 또는 C5-M(매우 높음 - 해양 해양)의 경우 모든 접촉 영역의 주석 또는 은 도금, 알루미늄 표면의 경질 아노다이징, 스테인리스 스틸 또는 용융 아연 도금 지지 하드웨어가 필요합니다. 석유화학 및 화학 공장 환경에서는 특정 공정 화학물질에 대한 내성을 추가로 고려해야 하며, 이를 위해서는 해당되는 경우 황화수소, 염소 또는 암모니아에 내성이 있는 인클로저 재료 및 개스킷 화합물을 지정해야 할 수 있습니다.
지진대 요구사항
지진 구역 2 이상(IBC 또는 동등한 국가 코드에 따라)에 설치된 고압 버스 바 시스템의 경우 버스 바 지지 구조, 절연체 캔틸레버 등급 및 인클로저 고정 장치를 설계 지진 지반 가속도에 대해 검증해야 합니다. 프로젝트 사양에 따라 IEEE 693(공익사업 변전소용) 또는 IEC 62271-300(실내 배전반용)에 따른 내진 인증이 필요할 수 있습니다. 지진이 심한 지역에서는 버스 바 섹션 사이와 버스 바와 장비 터미널 사이의 유연한 연결이 지반 흔들림 발생 시 차동 움직임으로 인한 손상을 방지하는 데 특히 중요합니다.
중저압 버스바 공급업체 평가
버스 바 시스템의 기술 사양은 이를 생산하는 공급업체의 제조 및 품질 관리 프로세스만큼만 신뢰할 수 있습니다. 유능하고 투명한 중저압 버스바 공급업체를 선택하는 것은 조달 프로세스의 필수 부분이지 부차적인 고려 사항이 아닙니다.
장기적인 성능을 보호하는 설치 및 유지 관리 관행
올바르게 지정된 버스 바 시스템은 설치 및 유지 관리 관행이 부적절할 경우 여전히 성능이 저하될 수 있습니다. 버스 바 성능 저하의 가장 일반적인 설치 관련 원인은 제대로 준비되지 않은 볼트 조인트, 잘못된 볼트 토크 및 수용할 수 없는 열 팽창입니다.
볼트 체결 준비 및 토크
볼트로 고정된 모든 버스 바 연결부에서 조립 직전에 스테인리스 스틸 와이어 브러시를 사용하여 양쪽 접촉 표면을 밝은 금속으로 청소합니다. 전도성 접합 화합물(알루미늄의 경우 아연 기반, 구리의 경우 석유 기반)을 양쪽 표면에 도포합니다. 제조업체가 지정한 토크로 볼트를 조입니다. 일반적으로 M10 볼트의 경우 20–30 Nm 그리고 M12 볼트의 경우 40–60 Nm 구리-구리 연결에서. 모든 알루미늄 버스 바 연결부의 볼트 머리와 너트 아래에 Belleville 스프링 와셔를 사용하여 고온에서 지속적인 압축 하중 하에서 발생하는 알루미늄 크리프 완화를 보상합니다.
열팽창 관리
구리의 열팽창 계수는 대략 다음과 같습니다. 17 × 10⁻⁶ /°C ; 알루미늄 대략 23 × 10⁻⁶ /°C . 20미터 길이의 알루미늄 버스에서 시운전 중 차가운 대기 온도에서 여름 최대 부하 작동 온도까지 온도 변화가 70°C이면 대략적인 온도 변화가 발생합니다. 32mm의 선형 확장 . 적절한 간격으로 지지 클램프와 신축성 확장 조인트를 밀어서 이러한 움직임을 수용하지 않으면 결과적인 압축 응력으로 인해 도체가 휘어지고, 지지 절연체가 손상되고, 볼트 연결이 점진적으로 느슨해집니다. 유연한 확장 조인트는 다음을 초과하지 않는 간격으로 설치되어야 합니다. 30~40미터 직선 버스 운행 및 고정 장비 터미널에 대한 모든 연결에서.
열화상 검사
작동 하중을 받는 버스바 볼트 조인트의 적외선 열화상 조사는 열 손상이나 서비스 중단이 발생하기 전에 개발 중인 고저항 연결을 식별하기 위한 가장 비용 효율적인 유지 관리 도구입니다. 중전압 버스 바 시스템 및 고전류 저전압 어셈블리의 경우 시운전 시 열화상 검사를 수행하고 다음 간격으로 반복해야 합니다. 12개월 이내 for critical circuits. 이상으로 운영되는 조인트 인접한 연결보다 10°C 높음 등가 부하에서는 조사 및 개선이 필요한 접촉 저항이 증가했음을 나타냅니다.
자주 묻는 질문
알루미늄 부스바 연결부의 산화는 자연 산화물 층을 기계적으로 제거하고, 청소 후 즉시 산화 방지 접합 화합물을 적용하고, 올바른 도금 또는 바이메탈 커넥터를 사용하고, 적절한 토크와 밀봉을 유지하여 습기와 공기가 접합부에 다시 들어갈 수 없도록 함으로써 방지됩니다. 이 네 단계를 함께 수행하면 잘 설계된...
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