อธิบายพิกัดความต้านทานการลัดวงจรของบัสบาร์: มาตรฐาน Icw, Ipk และ IEC

เมื่อบัสบาร์มาถึงไซต์ ป้ายชื่อจะมีกลุ่มค่าที่ดูเรียบง่ายแต่อ่านผิดได้ง่าย: Icw = 50 เคเอ / 1 s, Ipk = 105 kA หากคุณเป็นวิศวกรที่รับผิดชอบสถานีย่อย หรือผู้รวมระบบที่ซื้อบัสเวย์ พิกัดการทนต่อไฟฟ้าลัดวงจรนี้จะบอกคุณว่าตัวนำจะรอดพ้นจากข้อผิดพลาดหรือล้มเหลวในครึ่งรอบแรก กล่าวโดยสรุป การจัดอันดับจะกำหนดความเค้นไฟฟ้าลัดวงจรสูงสุดที่บัสบาร์สามารถทนได้โดยไม่มีการเปลี่ยนรูปถาวร ฉนวนแตก หรือความเสียหายต่อข้อต่อ เมื่อคุณเข้าใจสองค่า Icw และ Ipk การจัดอันดับทั้งหมดจะกลายเป็นเครื่องมือทางวิศวกรรมแทนที่จะเป็นหมายเลขแผ่นข้อมูล

สิ่งที่พิกัดการทนต่อการลัดวงจรวัดได้จริง

การลัดวงจรจะส่งกระแสไฟฟ้าผ่านบัสบาร์ซึ่งอาจสูงกว่ากระแสไฟฟ้าที่กำหนดได้หลายสิบเท่า บัสบาร์ต้องทนต่อผลกระทบสองประการที่แตกต่างกันในเวลาเดียวกัน: การให้ความร้อนจากกระแสและแรงทางกลระหว่างตัวนำ การให้คะแนนที่สมบูรณ์ทุกรายการจึงมีค่าสองค่า

กระแสทนระยะสั้น (Icw)

Icw คือค่า RMS ของกระแสไฟฟ้าที่บัสบาร์สามารถส่งผ่านได้ในช่วงเวลาที่ระบุไว้ โดยปกติคือ 1 วินาที, 3 วินาที หรือ 4 วินาที โดยไม่เกินอุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาต ผลกระทบด้านความร้อนเป็นไปตาม I²t ซึ่งหมายความว่าอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเท่ากันอาจเป็นผลมาจากกระแสไฟขนาดเล็กในช่วงเวลานาน หรือกระแสไฟขนาดใหญ่ในช่วงเวลาสั้นๆ สำหรับการจัดซื้อจัดจ้าง ระยะเวลามีความสำคัญเท่ากับปัจจุบัน

กระแสทนสูงสุด (Ipk)

Ipk คือค่ากระแสสูงสุดชั่วขณะในครึ่งรอบแรกของฟอลต์ จุดสูงสุดนี้สร้างแรงไฟฟ้าไดนามิกระหว่างเฟสบัสบาร์ และแรงจะเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของกระแส ฟอลต์ 50 kA RMS ที่จุดสูงสุดแรกมีพฤติกรรมเหมือนกับการกระแทก ไม่ใช่การโหลดที่มั่นคง มาตรฐานกำหนดความสัมพันธ์ระหว่าง Ipk และ Icw ด้วยปัจจัย n

ปัจจัย n จาก IEC 61439-1 เชื่อมต่อ Ipk กับ Icw ที่ 50 Hz
จัดอันดับช่วงเวลาสั้น ๆ ทนต่อกระแส Icw	ปัจจัยสูงสุด n (Ipk / Icw)
10 กิโลแอมป์ < ไอซีดับเบิลยู ≤ 20 กิโลแอมป์	2.0
20 กิโลแอมป์ < ไอซีดับเบิลยู ≤ 50 กิโลแอมป์	2.1
50 กิโลแอมป์ < ไอซีดับเบิลยู ≤ 100 กิโลแอมป์	2.2

สำหรับบัสบาร์ 50 kA / 1 s โดยทั่วไปค่าสูงสุดที่ทนกระแสได้คือ 105 kA หากการติดตั้งมีปัจจัยความไม่สมมาตรสูง ค่าพีคแรกจริงอาจสูงกว่าได้ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงต้องตรวจสอบค่าพีคเทียบกับการคำนวณของเครือข่ายแทนที่จะสันนิษฐาน

เหตุใดการให้คะแนนจึงตัดสินความแตกต่างระหว่างข้อบกพร่องและภัยพิบัติ

การเลือกบัสบาร์ที่มีอัตราการทนต่อการลัดวงจรต่ำเกินไปถือเป็นข้อผิดพลาดที่อันตรายที่สุดประการหนึ่งในการออกแบบทางไฟฟ้า เนื่องจากความล้มเหลวจะปรากฏภายใต้สภาวะความผิดปกติเท่านั้น เมื่อสายเกินไปที่จะแก้ไข

ผลกระทบจากความร้อนเกิดขึ้นทันที ในระหว่างการลัดวงจร ความร้อนจะถูกสร้างขึ้นเร็วกว่าที่จะกระจายไปได้ ดังนั้นตัวนำจึงร้อนเกือบแบบอะเดียแบติก ในหนึ่งวินาที ตัวนำที่มีอุณหภูมิเริ่มต้นที่ 65 องศาเซลเซียส สามารถเข้าถึง 200 °C หรือมากกว่านั้น ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นกระแส ข้อต่อแบบเกลียวคือจุดเชื่อมต่อที่อ่อนแอที่สุด: ที่อุณหภูมิสูง แรงดันของสลักเกลียวจะคลายตัว ความต้านทานต่อการสัมผัสจะเพิ่มขึ้น และข้อต่ออาจเสียหายได้แม้ว่าตัวนำที่มองเห็นจะดูไม่บุบสลายก็ตาม

เอฟเฟกต์ทางกลนั้นน่าทึ่งยิ่งกว่าเดิม ตัวนำบัสบาร์คู่ขนานสองตัวที่แยกจากกัน 100 มม. รองรับกระแสไฟสูงสุด 100 kA พบกับแรงประมาณ 20,000 นิวตันต่อเมตร เทียบเท่ากับการแขวนน้ำหนักสองตันบนทุก ๆ เมตรของบัสบาร์ การโค้งงอ การแตกร้าวของฉนวน และส่วนโค้งแบบเฟสต่อเฟสเป็นผลลัพธ์โดยทั่วไปเมื่อเกินพิกัด ผลลัพธ์ไม่ใช่การซ่อมแซมเล็กน้อย เป็นการทดแทนส่วนทั้งหมดและการหยุดทำงานที่ยาวนานขึ้น

ข้อกำหนดทั่วไปของโครงการสำหรับการทนต่อกระแสไฟฟ้าในระยะเวลาอันสั้นตามระดับแรงดันไฟฟ้า ระยะเวลาแตกต่างกันไปตั้งแต่ 1 วินาทีถึง 4 วินาที

วิธีการตรวจสอบการให้คะแนน: มาตรฐาน การทดสอบประเภท และข้อมูลซื่อสัตย์

พิกัดการลัดวงจรจะมีค่าก็ต่อเมื่อมีหลักฐานรองรับเท่านั้น ข้อมูลอ้างอิงระหว่างประเทศสำหรับส่วนประกอบแรงดันไฟฟ้าต่ำคือ IEC 61439-1 ซึ่งกำหนดวิธีการตรวจสอบ Icw และ Ipk สำหรับระบบบัสบาร์แรงดันปานกลางและแรงสูง การทดสอบจะดำเนินการตามมาตรฐานสวิตช์เกียร์และบัสที่เกี่ยวข้อง

มาตรฐานทั่วไปที่ใช้สำหรับการตรวจสอบการลัดวงจรของระบบบัสบาร์
มาตรฐาน	ขอบเขต	ความเกี่ยวข้องกับบัสบาร์
IEC 61439-1	ชุดสวิตช์เกียร์แรงดันต่ำและชุดควบคุม	กำหนด Icw, Ipk และกระบวนการตรวจสอบการออกแบบ
IEC/TR 61641	ส่วนประกอบไฟฟ้าแรงต่ำแบบปิด	การทดสอบข้อบกพร่องส่วนโค้งภายในสำหรับบัสเวย์แบบปิด
กิกะไบต์/ที 7251.1	การประกอบแรงดันต่ำในประเทศจีน	การดำเนินการระดับชาติสอดคล้องกับ IEC 61439
อีอีอี C37.23	รถบัสที่หุ้มด้วยโลหะ	ข้อกำหนดการลัดวงจรและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นสำหรับบัสสถานี

IEC 61439 อนุญาตให้มีการตรวจสอบความถูกต้องได้สามเส้นทาง: การทดสอบประเภทในห้องปฏิบัติการกำลังสูง การตรวจสอบการออกแบบโดยการคำนวณ หรือการเปรียบเทียบกับการออกแบบอ้างอิง ในการทดสอบแบบ บัสบาร์จะจ่ายกระแสไฟฟ้าระยะสั้นที่พิกัดเต็มตามระยะเวลาที่ระบุไว้ และอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะถูกวัดอีกครั้งหลังการทดสอบ การจัดวางที่ทดสอบ รวมถึงระยะห่างของตัวนำ ระยะรองรับ และกรอบหุ้ม จะต้องตรงกับผลิตภัณฑ์ตามที่จัดส่ง

เมื่อคุณเปรียบเทียบข้อเสนอของคู่แข่ง ให้ขอรายงานการทดสอบประเภทและตรวจสอบสามสิ่ง: มูลค่าปัจจุบัน ระยะเวลา และการตั้งค่าการทดสอบ รายงานสำหรับระยะห่างของตัวนำที่แตกต่างกันหรือช่วงการรองรับที่แตกต่างกันไม่ได้พิสูจน์อะไรเกี่ยวกับการกำหนดค่าของคุณ

สิ่งที่กำหนดว่ากระแสไฟลัดวงจรที่บัสบาร์สามารถอยู่รอดได้มากเพียงใด

การจัดอันดับที่พิมพ์บนฉลากเป็นผลมาจากตัวเลือกการออกแบบที่เฉพาะเจาะจง ปัจจัยสี่ประการที่สำคัญที่สุด

วัสดุตัวนำและหน้าตัด ทองแดงมีความต้านทานต่ำและมีความจุความร้อนสูงกว่า ดังนั้นจึงดูดซับความร้อนได้มากขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นเท่าเดิม อลูมิเนียมอัลลอยด์จำเป็นต้องมีหน้าตัดที่ใหญ่กว่าสำหรับ Icw เดียวกัน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมบัสบาร์แบบท่อแรงดันสูงจึงใช้ท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่
รูปร่างตัวนำและระยะห่างรองรับ ความแข็งแรงทางไฟฟ้าไดนามิกขึ้นอยู่กับโมดูลัสหน้าตัดของตัวนำและระยะห่างระหว่างส่วนรองรับ ตัวนำแบบท่อมีโมเมนต์ความเฉื่อยสูงและต้านทานการโค้งงอได้ดีกว่าแท่งแบนในบริเวณเดียวกัน
คุณภาพร่วมกัน ข้อต่อแบบเกลียวมักเป็นจุดจำกัด พื้นที่สัมผัส การชุบ และแรงบิดของโบลต์จะกำหนดว่าความต้านทานของข้อต่อยังอยู่ในระดับต่ำหลังจากเกิดฟอลต์กระแสไฟสูงหรือไม่
ระบบฉนวน. สำหรับบัสบาร์ที่หุ้มฉนวนทั้งหมดและบัสบาร์แบบหล่อเรซิน วัสดุฉนวนจะตั้งค่าอุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตในระหว่างที่เกิดข้อผิดพลาด การหล่อด้วยอีพ็อกซี่ให้ขีดจำกัดความร้อนที่กำหนด ในขณะที่ฉนวนที่ทำจากยางมีพฤติกรรมแตกต่างออกไปที่อุณหภูมิเดียวกัน

อุณหภูมิของตัวนำตัวอย่างจะเพิ่มขึ้นที่ความหนาแน่นกระแสคงที่ เส้นโค้งอะลูมิเนียมที่ชันกว่าอธิบายว่าทำไมจึงต้องมีหน้าตัดที่ใหญ่ขึ้นสำหรับข้อกำหนด Icw สูง

นี่คือหลักวิศวกรรมเชิงปฏิบัติเบื้องหลังพิกัด: ผู้ผลิตไม่สามารถเพิ่มพิกัดการลัดวงจรได้ง่ายๆ โดยการเปลี่ยนฉลาก จำเป็นต้องมีวัสดุตัวนำเพิ่มขึ้น ระบบรองรับที่แข็งแกร่งขึ้น การออกแบบข้อต่อที่ดีขึ้น หรือทั้งสามอย่างรวมกัน

วิธีการระบุพิกัดความต้านทานไฟฟ้าลัดวงจรที่เหมาะสม

การให้คะแนนที่ถูกต้องไม่ใช่จำนวนที่สูงที่สุดในตลาด เป็นค่าที่ตรงกับกระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่จุดติดตั้ง การตั้งค่าการป้องกัน และแรงดันไฟฟ้าของระบบ กระบวนการต่อไปนี้ใช้ได้กับโครงการส่วนใหญ่:

ตรวจสอบระดับความผิดปกติที่อาจเกิดขึ้นจากยูทิลิตี้หรือวิศวกรออกแบบเครือข่าย ณ จุดเชื่อมต่อ
เลือก Icw เพื่อไม่ให้ต่ำกว่ากระแสฟอลต์ที่คำนวณได้ โดยมีระยะขอบเพิ่มเติมสำหรับการขยายในอนาคต
ยืนยันระยะเวลา: โดยทั่วไปบัสเวย์แรงดันต่ำจะอยู่ที่ 1 วินาที เนื่องจากเบรกเกอร์เคลียร์ได้รวดเร็ว ในขณะที่ระบบแรงดันไฟฟ้าปานกลางมักใช้ 31.5 kA / 4 วินาทีเพื่อให้ตรงกับการประสานงานการป้องกัน
ตรวจสอบ Ipk กับระยะห่างของตัวรองรับ: ความแข็งแรงทางกลขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างตัวรองรับ ไม่ใช่แค่ตัวตัวนำเท่านั้น
เปรียบเทียบรายงานการทดสอบประเภทมากกว่าหมายเลขแผ่นข้อมูล และยืนยันว่าการกำหนดค่าที่ทดสอบตรงกับการติดตั้งของคุณ

สำหรับการกระจายแรงดันต่ำ การออกแบบบัสเวย์ขนาดกะทัดรัดความหนาแน่นสูงจะรักษา Icw สูงไว้ในพื้นที่หน้าตัดขนาดเล็ก ซึ่งมีความสำคัญในศูนย์ข้อมูลและอาคารอุตสาหกรรมที่มีพื้นที่จำกัด แผนภูมิด้านล่างแสดงการผสมผสานคลาส Icw โดยทั่วไปที่พบในโครงการบัสเวย์แรงดันต่ำ

50 กิโลแอมป์ / 1 วินาที — 45%
100 กิโลแอมป์ / 1 วินาที — 20%
30 กิโลแอมป์ / 1 วินาที — 15%
65 กิโลแอมป์ / 1 วินาที — 12%
80 กิโลแอมป์ / 1 วินาที — 8%

ส่วนแบ่งตัวอย่างข้อมูลจำเพาะของโครงการบัสเวย์แรงดันต่ำตามคลาส Icw โดยอิงจากการสอบถามทางอุตสาหกรรมและศูนย์ข้อมูลทั่วไป

เมื่อโครงการต้องการบัสเวย์ขนาดกะทัดรัดที่ได้รับการทดสอบและมีระดับความผิดพลาดสูง ระบบบัสเวย์ขนาดกะทัดรัดพร้อมข้อต่อที่ได้รับการตรวจสอบแล้วนั้นคุ้มค่าเมื่อเปรียบเทียบกับการออกแบบทั่วไป

Compact Cast-Resin Busway for Low-Voltage Distribution

บัสเวย์หล่อเรซินขนาดกะทัดรัดสำหรับการกระจายแรงดันต่ำ บัสเวย์หล่อเรซินแรงดันต่ำนี้ใช้การจัดเรียงหนาแน่นและฉนวนอีพอกซีเพื่อประหยัดพื้นที่ในขณะที่จัดการกระแสตั้งแต่ 400 A ถึง 5,000 A ข้อต่อที่ได้รับการตรวจสอบแล้วทำให้เป็นตัวเลือกที่ใช้งานได้จริงเมื่อเปรียบเทียบการออกแบบบัสเวย์ที่มีพิกัดข้อบกพร่อง ดูผลิตภัณฑ์ →

ที่แรงดันไฟฟ้าปานกลาง บัสบาร์แบบท่อหุ้มฉนวนทั้งหมดพร้อมการหล่ออีพอกซีเรซินจะช่วยลดระยะห่างระหว่างเฟส และให้ขีดจำกัดของฉนวนที่กำหนดไว้ในระหว่างการลัดวงจร ซึ่งทำให้การคำนวณความทนทานสามารถคาดการณ์ได้มากขึ้น

Epoxy-Cast Tubular Busbar with Integrated Insulation

บัสบาร์แบบท่อหล่ออีพ็อกซี่พร้อมฉนวนในตัว บัสบาร์แบบท่อหุ้มฉนวนอย่างสมบูรณ์นี้ถูกสร้างขึ้นโดยการหล่อแบบสุญญากาศอัตโนมัติ ทำให้มีโครงสร้างตัวนำและเกราะป้องกันที่ไร้รอยต่อ พฤติกรรมของฉนวนที่กำหนดช่วยให้วิศวกรคาดการณ์การทนต่อไฟฟ้าลัดวงจรที่แรงดันไฟฟ้าปานกลาง ดูผลิตภัณฑ์ →

ในสถานีไฟฟ้าแรงสูงพิเศษ เส้นผ่านศูนย์กลางของตัวนำ ความหนาของผนัง และช่วงรองรับของบัสบาร์ท่อโลหะผสมอลูมิเนียมความแข็งแรงสูง จะถูกเลือกบนพื้นฐานของทั้งกระแสที่ได้รับการจัดอันดับและแรงลัดวงจร หากคุณอยู่ในขั้นตอนการเลือก วิธีเลือกบัสบาร์ที่เหมาะสมสำหรับระบบแรงดันไฟฟ้าปานกลางและต่ำจะครอบคลุมข้อดีข้อเสียในทางปฏิบัติ

High-Strength Aluminum-Alloy Tubular Busbar for EHV

บัสบาร์ท่ออลูมิเนียมอัลลอยด์ความแข็งแรงสูงสำหรับ EHV สร้างขึ้นสำหรับระบบ 220 kV ถึง 1,000 kV บัสบาร์โลหะผสมแมกนีเซียม-อลูมิเนียมนี้ผสมผสานความแข็งแรงเชิงกลสูงเข้ากับการนำไฟฟ้าที่เชื่อถือได้ การตรวจสอบการให้คะแนนระดับข้อผิดพลาดและรายงานการทดสอบประเภทสนับสนุนการเลือกสถานีไฟฟ้าแรงสูงพิเศษอย่างมั่นใจ ดูผลิตภัณฑ์ →

แบ่งปันการศึกษาระดับข้อบกพร่องกับทีมวิศวกรและขอรายงานการทดสอบประเภทที่เกี่ยวข้องก่อนเริ่มการผลิต

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับพิกัดการทนต่อการลัดวงจร

Icw และ Ipk แตกต่างกันอย่างไร?

Icw คือกระแส RMS ที่บัสบาร์สามารถพกพาได้ตามระยะเวลาที่ระบุโดยไม่เกิดความร้อนสูงเกินไป Ipk คือค่าสูงสุดของรอบแรกของความผิดปกติ ซึ่งสร้างแรงทางกล โดยทั่วไปบัสบาร์ 50 kA / 1 s จะมี Ipk อยู่ที่ 105 kA ที่ 50 Hz

เหตุใดการให้คะแนนบางรายการจึงบอกว่า 50 kA / 1 s และอื่น ๆ 31.5 kA / 4 s

ความแตกต่างคือระยะเวลา หนึ่งวินาทีเหมาะกับระบบไฟฟ้าแรงต่ำที่มีเบรกเกอร์เร็ว สี่วินาทีเป็นเรื่องปกติในระบบแรงดันไฟฟ้าปานกลาง ซึ่งการประสานงานการป้องกันอาจทำให้การสะดุดล่าช้าได้ การเพิ่มระยะเวลาเป็นสองเท่าจะทำให้การทำความร้อน I²t เป็นสองเท่า ดังนั้นหน้าตัดของตัวนำจึงต้องใหญ่ขึ้น

บัสบาร์สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้หลังจากการลัดวงจรจริงหรือไม่?

ควรตรวจสอบบัสบาร์ที่ผ่านข้อผิดพลาดแม้ว่าจะดูไม่เสียหายก็ตาม ตรวจสอบข้อต่อแบบสลักเกลียว พื้นผิวฉนวน และส่วนรองรับก่อน หากมีส่วนโค้งเกิดขึ้น ให้เปลี่ยนส่วนฉนวนที่ได้รับผลกระทบ เนื่องจากคุณสมบัติของวัสดุอาจเปลี่ยนแปลงอย่างถาวร

พิกัดการลัดวงจรที่สูงกว่าจะมีค่าใช้จ่ายมากกว่าเสมอหรือไม่?

ไม่สมส่วน. การเพิ่มหน้าตัดของตัวนำจะทำให้พิกัดเพิ่มขึ้น แต่การออกแบบข้อต่อที่ดีขึ้นหรือการจัดวางส่วนรองรับที่หนาแน่นมากขึ้น สามารถเพิ่มความสามารถในการทนทานโดยใช้วัสดุน้อยลง เปรียบเทียบการกำหนดค่าที่ทดสอบ ไม่ใช่แค่ฉลากเท่านั้น

พิกัดความทนทานต่อการลัดวงจรคือหมายเลขเดียวที่แยกบัสบาร์ที่ยังคงให้บริการอยู่หลังจากเกิดข้อผิดพลาดจากบัสบาร์ที่หายไปจากโครงการในรอบเดียว อ่านค่าทั้งหมด รวมถึงระยะเวลาและกระแสสูงสุด และขอรายงานการทดสอบประเภทที่อยู่ด้านหลัง เมื่อระดับข้อผิดพลาดที่ไซต์งานสูงกว่าระดับ ผลลัพธ์ที่ตามมาจะไม่เป็นไปตามทฤษฎี ดังนั้น โปรดยืนยันข้อกำหนดกับผู้ผลิตก่อนเริ่มการผลิต