Sådan designes en transformerstationsskinnelayout: skemaer, frirum og afstandsregler

En 110 kV udendørs gård er 60 meter lang, den indgående ledning lander på vestsiden, og bygherren ønsker to transformerbåse plus plads til en kommende tredje. Enkeltlinjediagrammet er godkendt. Spørgsmålet, der stopper projektet i en uge, er langt mindre glamourøst: hvor præcist kører samleskinnen, og hvor mange støttestrukturer har den brug for?

Samleskinnelayout er et sekvensproblem, før det er et tegningsproblem. Fastgør først koblingsarrangementet, lås derefter de elektriske afstande, og anbring stål og isolatorer til sidst. Hold, der begynder med støttetegningen, tegner den normalt igen, fordi en frigang, der ser generøs ud i planbilledet, sjældent overlever en vedligeholdelsesadgangskontrol med en skovlvogn.

Det korte svar: vælg arrangementet ud fra fejlniveauet og vedligeholdelsesfilosofien, afled afstanden fra den højeste systemspænding og forureningsniveauet på stedet, og dimensioner derefter lederen ud fra kontinuerlig strøm og kortslutningsmodstand. Støtter, isolatorer, skyttegrave, veje og fremtidige bugter følger alle af disse tre beslutninger.

De input, du har brug for, før du tegner noget

Saml disse før den første skitse. Manglende nogen af dem skubber problemet ind i byggeriet, hvor rettelser koster langt mere end på papiret.

Nominel og højeste systemspænding, som sætter isolationsniveauet og indirekte hele gårdens geometri.
Kontinuerlig busstrøm plus den vækst, ejeren forventer over de næste 10 til 15 år.
Kortslutningsmodstand: rms og spidsstrøm og varighed, typisk 1 eller 3 sekunder.
Stedsgrænser, eksisterende kørselsrettigheder og den retning, hver linje går ind i.
Forureningsniveau og højde, som begge udvider krav til krybning og frihøjde.
Omgivelsestemperaturområde, vindhastighed og seismisk zone til strukturel belastning.
Redundansregler: hvilke kredsløb skal fortsætte med at køre, mens en samleskinne eller en afbryder vedligeholdes.

Den sidste genstand afgør penge. En samleskinne, der bærer 800 A i dag, er stadig designet til de 25 kA netværket kan levere, fordi støtteafstand og isolatorbelastning kommer fra den maksimale kortslutningskraft snarere end fra belastningsstrømmen. Hæv fejlniveauet senere, og du genopbygger stålet.

Valg af samleskinnearrangementsskema

Arrangementet er en handel mellem koblingsfleksibilitet og hvor mange afbrydere, adskillere og båse du køber, installerer og vedligeholder over 30 år.

Tabel 1: Almindelige understationsskinnearrangementer og deres praktiske afvejninger.
Arrangement	Omskiftningsfleksibilitet	Relativt fodaftryk	Typisk pasform	Hovedafvejning
Enkelt samleskinne	Laveste; en busfejl eller busvedligeholdelse afbryder stationen	Mindste	Små distributionsstationer, enkelttransformatoranlæg	Enkel og økonomisk, men ingen bus vedligeholdelse vindue
Enkelt samleskinne with sectionaliser	Moderat; sektioner kan isoleres uafhængigt	Lille	Fordelingsstationer med to indgående feeders	Begrænser udfaldet, men fjerner det ikke
Dobbelt samleskinne	Høj; enhver feeder kan overføres til begge busser	Større, med duplikeret bus og ekstra afbrydere	Transmissionsknudepunkter og vigtige industrielle transformerstationer	Højere omkostninger og mere kompleks sammenlåsning
Hoved- og transferbus	Moderat; en feeder bevæger sig til transferbussen for at vedligeholde afbryderen	Lidt større	Steder, hvor afbrydervedligeholdelse ikke må afbryde forsyningen	Overførselsskift kræver streng procedure
Halvanden breaker	Højeste; enhver afbryder kan trækkes tilbage uden at miste et kredsløb	Størst, med flest strukturer	EHV-noder og kritiske netforbindelser	Højeste kapitalomkostninger og beskyttelseskompleksitet

I praksis dækker en enkelt samleskinne med en sektionsfordeler det meste 10 kV til 35 kV distributionsarbejde. Dobbelt samleskinne tjener sine omkostninger, når at miste bussen betyder at miste produktionen eller en bydel. Halvanden afbryderarrangementer hører hjemme i knudepunkter, hvor intet kredsløb må kobles ud for at opretholde en afbryder.

Frirum og mellemrum former gården

Når arrangementet er fastlagt, er clearance det, der rent faktisk tegner planen. Start fra den højeste systemspænding, anvend forurenings- og højdekorrektionerne, og kontroller derefter resultatet i forhold til den gældende standard.

Tabel 2: typiske fase-til-fase luftafstande for udendørs luftisolerede samleskinner; den gældende standard styrer altid.
Systemspænding	Typisk minimum fase-til-fase clearance	Praktisk konsekvens for indretningen
10 kV	Omkring 200 mm	Kompakte bugter; indendørs koblingsudstyr erstatter ofte åbne samleskinner
35 kV	Omkring 400 mm	Slanke fag, et-niveau skinnestrukturer er almindelige
66 kV	Omkring 700 mm	Bugtbredder vokser hurtigt; støttekonstruktioner bliver højere
110 kV	Omkring 1000 mm	Layout i to niveauer med samleskinner over adskillerne
220 kV	Omkring 1800 mm	Lange spænd, tunge strukturer, brede adgangsveje
500 kV	Omkring 3800 mm	Haveplanlægning er domineret af rydning og corona

To konsekvenser følger. For det første er en 220 kV yard omtrent tre gange bredden af en 35 kV yard, der bærer den samme strøm. For det andet betyder spændvidden lige så meget som frigangen. Stolpeisolatorer bærer sædvanligvis stive rørformede samleskinner på spændvidder på 6 til 12 meter, og spændvidden skal være kort nok til, at den maksimale kortslutningskraft ikke overbelaste isolatoren, støtten eller selve lederen.

Matcher leder og isolering til layoutet

Dirigentvalg følger af layoutet, ikke omvendt. Hvor frigange er let at komme, er nøgne aluminium- eller kobberrørformede samleskinner på stolpeisolatorer det økonomiske svar: stiv, nem at inspicere og nem at forlænge, når en ny bås tilføjes.

Aluminum Alloy Tubular Bus Bar for High-Voltage Systems

Aluminiumslegering rørformet busstang til højspændingssystemer Denne stive 6063G rørformede samleskinne af aluminiumslegering passer til layouter med rigelig frigang og tilbyder høj mekanisk styrke og ledningsevne. Se produkt →

Hvor pladsen er trang, såsom et indendørs koblingsrum, en kompakt industribugt, et vindmølletårn, en tunnel eller en tagtransformatorstation, kan nøgne ledere ikke nå frigang i den tilgængelige bredde. Isolerede rørskinne løser det ved at lægge isoleringen på lederen i stedet for at være afhængig af luft, hvilket også er grunden til, at de i stigende grad er almindelige i eftermonteringsprojekter med faste bygningsmål. Den fuldt isoleret rørformet samleskinne rækkevidde dækker de fleste af disse begrænsninger.

Tre isoleringssystemer håndterer de fleste sager. Vakuumstøbte skinner i epoxyharpiks giver en hård, formstabil skal, der er velegnet til fugtige eller forurenede miljøer. EPDM silikonegummi bevarer fleksibiliteten og absorberer termiske bevægelser. PTFE passer til applikationer, hvor kemisk resistens og en lille diameter betyder mest.

Fully Insulated Epoxy Resin Cast Tubular Bus Bar

Fuldt isoleret epoxyharpiksstøbt rørformet busstang Denne fuldt isolerede epoxyharpiksstøbte skinne giver en hård, formstabil skal til fugtige eller forurenede miljøer i mellem- og lavspændingsbrug indendørs. Se produkt →

Ved mellem- og lavspænding inde i bygninger erstatter busvejssystemer kabelføringer, hvor aftapningsfleksibilitet, forudsigelig varmeafledning og lettere fejlplacering betyder mere end den laveste første pris.

Fully Insulated High and Low Voltage Busway System

Fuldt isoleret høj- og lavspændingsbussystem Dette fuldt isolerede bussystem tilbyder et kompakt design med delt kabinet til strømfordeling, velegnet til eftermontering og udvidelsesprojekter med pladsbegrænsninger. Se produkt →

Jording, vedligeholdelsesadgang og plads til at vokse

Samleskinnegeometri og jordingsdesign skal bevæge sig sammen. Jordnettets fodaftryk følger lederruterne, så en samleskinne, der er flyttet sent i designet, tvinger jordingsundersøgelsen til at blive lavet om, og trin- og berøringsspændingsgrænser strammes normalt i stedet for at slappe af.

Hold adgangsveje 3,5 til 4 meter brede, med et frit vendeområde ved transformerbåsen.
Efterlad tilstrækkelig gangbro til, at en tekniker kan betjene afbrydere uden at gå ind i frigangszonen.
Før kabelgrave, så de ikke krydser under skinnestøtter, der muligvis skal udskiftes.
Reserver én ekstra plads eller i det mindste den fysiske plads til den, inklusive dens jordforbindelser.

En praktisk designsekvens

Bekræft de elektriske data: spænding, kontinuerlig strøm, fejlniveau og varighed.
Vælg samleskinnearrangementet fra redundanskravet, ikke fra vane.
Udled afstande fra den højeste systemspænding plus forurening og højdekorrektioner.
Dimensionér lederen til kontinuerlig strøm og termisk kortslutning.
Indstil spændvidden og støtteafstanden fra den maksimale kortslutningskraft.
Placer understøtninger, fundamenter, veje og skyttegrave på planen, og kontroller derefter vedligeholdelsesadgang.
Bekræft beskyttelseszoner, sammenlåsning og jording mod det endelige fysiske layout.
Gennemgå tegningen med operationsteamet, før den fryses; de vil finde det adgangsproblem, du gik glip af.

Hvor samleskinnelayouts normalt går galt

Dimensionering af samleskinnen kun til belastningsstrøm, og opdage derefter, at støtteafstanden er styret af fejlkraft.
Brug af en frihøjde tabel på et sted over 1000 meter.
At glemme, at forureningsniveauet udvider krybningen, hvilket forlænger isolatorer og hæver strukturhøjderne.
Placering af afbryder, hvor betjeningshåndtaget ender inde i sikkerhedsafstanden.
Efterlader ingen fysisk plads til en fremtidig bugt, hvilket senere tvinger en fuldstændig gårdomlægning.
At vælge en fleksibel leder, hvor en stiv rørskinne ville have halveret spændvidden og stålet.

Ofte stillede spørgsmål

Hvor bred skal en understations skinnebås være?

Båsbredden er normalt drevet af den bredeste frigang i faget plus arbejdsplads, ikke af lederdiameteren. For en 110 kV udendørs bugt er 8 til 12 meter mellem fasecentre typisk; ved 35 kV er 3 til 5 meter ofte tilstrækkeligt. Bekræft altid mod den gældende standard og koblingsudstyrets dimensioner.

Skal samleskinnen sidde over eller under adskillerne?

Ovenfor i de fleste udendørs luftisolerede designs, så vedligeholdelse på en afbryder kan udføres uden at nærme sig en strømførende samleskinne. Afvejningen er højere strukturer og længere isolatorer. Et-niveau layout sparer stål, men gør adgangen sværere.

Stiv rørskinne eller fleksibel leder?

Stive rørformede samleskinner passer til korte, rene spændvidder og reducerer strukturens højde og antal. Fleksible ledere håndterer lange spændvidder, seismisk bevægelse og ujævn støttesætning bedre. Beslutningen kommer normalt til spændvidde og hvor meget stål du er villig til at bygge.

Hvis ovenstående sekvens følges, holder layouttegningen op med at være en forhandling og bliver en konsekvens af de elektriske beslutninger. Start med arrangementet, udled afstandene, og størrelse derefter hardwaren. Hvis du arbejder gennem en specifik gård, kan vores ingeniører gennemgå dit enkeltlinjediagram og begrænsninger på stedet og foreslå en leder- og isoleringskombination, der passer til den plads, du faktisk har. Du kan nå holdet gennem kontaktside .