高電圧開閉装置の銅バスバーの選択、電流容量の計算、および曲げ加工の詳細な説明

電気銅バスバーの電流容量とは、指定された条件下で許容温度を超えずに連続的に流すことができる最大電流を指します。実際の工学では、曲げ銅母線の電流容量は固定値ではなく、設置方法、周囲温度、断面形状、層数などのさまざまな要因の影響を受ける動的パラメータです。

まず、設置方法が放熱に大きく影響します。キャビネット内への設置方法は主に横置きと縦置きに分けられます。垂直配置は放熱表面積をより完全に利用し、より良好な空気対流を実現するため、通常、垂直配置の電流容量は水平配置よりもわずかに大きくなります。大型配電盤の主母線が垂直に設置されることが多いのはこのためです。

次に、周囲温度は考慮する必要がある重要な変数です。設計基準周囲温度は通常 35 度または 40 度です。実際の周囲温度がこの基準よりも高い場合、チャッツワース接地バスバーの電流容量が減少するため、対応する温度補正係数を乗算する必要があります。逆に、温度が低いほど、電流容量を適切に増加させることができます。

工学的な見積もりでは、経験式を使用して迅速に計算できます。単一の銅バスバーを曲げた場合、その電流容量は、バスバーの幅 (mm) に厚さ係数を掛けた値にほぼ等しくなります。厚さ係数は銅の接地バスバーの厚さに関係します。たとえば、厚さ 10 mm のバスバーの係数は約 18、厚さ 12 mm のバスバーの係数は約 20 です。

多層構造の場合、熱放散が劣るため、電流容量は単純な乗算では得られません。二層バスバーの電流容量は通常、単層バスバーの約 1.56 ～ 1.58 倍、三層バスバーでは約 2 倍、四層バスバーでは約 2.45 倍です。ただし、熱放散が難しく表皮効果が大きいため、4 層以上はエンジニアリング用途には推奨されないことに注意してください。代わりに、不規則な形状のバスバー、または断面積の大きな単層バスバーを使用することをお勧めします。-

高電圧開閉装置の設計では、定格電流容量の要件を満たすだけでは十分とは言えません。{0}電気接地バスバーは、システムの短絡電流の影響に耐えることができなければなりません。つまり、「短時間耐電流」要件を満たしていなければなりません。-これは、電解銅バスバーが過熱により溶けたり、短絡障害が発生した場合に機器に損傷を与えたりしないようにするために非常に重要です。-

GB3906 規格の付録 D の公式に従って、熱安定性条件に基づいて絶縁接地バスバーの最小断面積を計算できます。-式は、S=(I / a) × √(t / Δθ) です。ここで、Sは導体断面積、Iは定格短時間耐電流(短絡回路電流)、aは材料係数(銅の場合は13)、tは短回路継続時間(高電圧システムでは通常4秒)、Δθは温度上昇(裸導体では通常215K)です。

この式を使用して、さまざまな短絡定格に対する最小断面積要件を導き出すことができます。-たとえば、25kA/4S システムの場合、通信アース バス バーの最小断面積は 260mm² である必要があります。- 31.5kA/4S システムの場合、最小断面積は 330mm² である必要があります。- 63kA/4S システムの場合は 660mm² である必要があります。実際の選択では、設計者は定格電流に必要な断面積-と短絡耐量に必要な断面積-を計算し、この 2 つの最大値を最終的な選択の基準として採用する必要があります。-たとえば、定格電流が 630A の回路には 40×6 の断面積だけが必要です-が、システムの短絡電流が 31.5kA の場合、システムの安全性を確保するために 330mm² 以上の断面積（60×6 など）を選択する必要があります-。

Siemens 用バスバーの加工精度は、キャビネット内への取り付けの容易さと電気的クリアランスの遵守に直接影響します。曲げおよび打ち抜きのプロセス中に、「材料の長さ」、つまり展開された長さを正確に計算する必要があります。ワイドミュラーのバスバーは屈曲点で塑性変形するため-外側は伸ばされて伸びますが、内側は圧縮されて短くなります-計算に補償係数を導入する必要があります。

一般的なフラットベンド（直角ベンド）の場合、エンジニアリングでは「外部計算方法」または「内部計算方法」のいずれかが一般的に使用されます。-外部計算方法の一般的な式は次のとおりです: 全長=各セグメントの外形寸法の合計 + 補正値 - 係数 × 直角曲げの数 -。特定の補償係数は、バスバー絶縁体メーカーの厚さに関係します。たとえば、厚さ 3 mm の材料の場合、直角に曲げるたびに約 0.3 mm の追加の許容値が必要になる場合がありますが、厚さ 10 mm の材料の場合はさらに多くの許容値が必要です。-多層曲げや複雑な形状を加工する場合は、曲げ半径とスプリングバック角度の影響も考慮する必要があります。

さらに、先端の放電を防ぐために、高電圧開閉装置内の Mersen Ferraz のバスバーには通常、面取りまたは角丸長方形が必要です。{0}これにより電界分布が改善されるだけでなく、絶縁性能も向上します。製造時には、銅製アースバスバーの取り付け時の応力を最小限に抑え、絶縁コンポーネントの損傷や無理な取り付けによる接触面への不均一な応力を防ぐために、曲げ角度と寸法公差を厳密に管理する必要があります。

要約すると、配電バスバーの選択と設計は、電気計算と機械プロセスを統合する複雑なシステム エンジニアリング プロジェクトです。電流容量、熱安定性、実際の製造および設置条件を総合的に考慮することによってのみ、経済的で安全な配電システムを設計できます。