Fonction et type de barre omnibus
1. Fonction de la barre omnibus
Barre omnibus : Un conducteur qui relie des conducteurs de grande section électriquetous les équipements tels que les générateurs et les transformateurs aux divers appareils électriques dans les équipements de distribution de tension à tous les niveaux des centrales électriques et des sous-stations.
La fonction de la barre omnibus est de collecter, distribuer et transmettre énergie électrique.
Les barres omnibus comprennent : la barre omnibus principale et les câbles de connexion des équipements primaires, la barre omnibus CA de l'alimentation électrique de la station, la barre omnibus CC du système CC et la petite barre omnibus de la partie secondaire.
2. Type de structure de barre omnibus
(1) Barre omnibus ouverte et exposée
1. Classés selon les matériaux utilisés pour la barre omnibus
Barre omnibus en cuivre : Le cuivre présente l'avantage d'une conductivité élevée, d'une grande résistance mécanique et d'une excellente résistance à la corrosion, mais ses nombreuses applications industrielles importantes sont caractérisées par une faible production et un coût élevé. C'est pourquoi il est principalement utilisé dans les zones exposées à la corrosion (comme à proximité des usines chimiques ou dans les zones côtières).
Barre omnibus en aluminium : L'aluminium possède une conductivité électrique supérieure à celle du cuivre ; léger, peu coûteux et à haut rendement, il est largement utilisé dans les équipements de distribution électrique, tant en intérieur qu'en extérieur.
Barre omnibus en alliage d'aluminium : Il existe deux types de barres omnibus : en alliage d’aluminium-manganèse et en alliage d’aluminium-magnésium. Les barres omnibus en alliage d’aluminium-manganèse présentent une capacité de transport de courant élevée mais une faible résistance mécanique ; elles peuvent être largement utilisées moyennant certains renforcements. Les barres omnibus en alliage d’aluminium-magnésium offrent une résistance mécanique élevée, mais une faible capacité de transport de courant, un soudage difficile et un domaine d’application limité.
Barre omnibus en acier : L'acier possède une résistance mécanique élevée, mais une faible conductivité, et n'est utilisé que dans les circuits haute tension de faible capacité (tels que les circuits de transformateurs de tension et le côté haute tension des transformateurs d'usine de faible capacité), les circuits basse tension avec un courant de fonctionnement ne dépassant pas 200 A, les circuits CC et les circuits de dispositifs de mise à la terre.
2. Classer selon la forme de la section transversale de la barre omnibus
Barre omnibus à section rectangulaire : couramment utilisé dans les équipements de distribution électrique intérieurs avec un courant de fonctionnement continu de 4000 A ou moins et une tension de 35 kV ou moins. Avantages : Bonne dissipation de la chaleur, faible effet peau, installation facile et connexion pratique. Le rapport des longueurs latérales des barres omnibus rectangulaires est généralement de 1:12, 1:5,
L'aire de la section transversale d'un barre omnibus unique La longueur ne doit pas dépasser 10 × 120 = 1200 mm. À section et température de chauffage admissible égales, les barres omnibus rectangulaires supportent un courant de service admissible plus élevé que les barres omnibus rectangulaires. barres omnibus circulairesLorsque le courant de fonctionnement dépasse le courant admissible d'une barre omnibus unique de section maximale, deux ou trois barres omnibus rectangulaires peuvent être fixées sur l'isolateur de support pour chaque phase. L'écartement entre chaque barre omnibus doit être égal à l'épaisseur d'une barre omnibus afin d'assurer une bonne dissipation thermique. Le nombre de barres omnibus rectangulaires par phase ne doit pas excéder trois.
barre omnibus à section circulaire : Utilisé dans les équipements de distribution électrique extérieurs de 110 kV et plus pour prévenir les décharges corona.
barre omnibus à section en forme de fente : couramment utilisé dans les équipements de distribution d'énergie avec un courant de fonctionnement continu de 4000 à 8000 A et une tension inférieure à 35 kV. avantage: Distribution uniforme du courant, faible effet de peau, bonnes conditions de refroidissement, taux d'utilisation élevé des matériaux métalliques et résistance mécanique élevée.
Barre omnibus à section tubulaire : couramment utilisé dans les équipements de distribution d'énergie avec un courant de fonctionnement continu supérieur à 8000 A et une tension de 110 kV et plus. Avantages : Faible effet de peau, tension de décharge corona élevée, résistance mécanique élevée et bonnes conditions de dissipation thermique.
Barre omnibus flexible ronde torsadée : Le câble multibrins en aluminium à âme d'acier est composé de plusieurs brins d'aluminium enroulés autour d'une ou plusieurs couches de fil d'acier. Il est généralement utilisé dans les équipements de distribution électrique extérieurs de 35 kV et plus. Le câble composite est constitué de plusieurs brins d'aluminium fixés sur un anneau et sert à raccorder le générateur à l'équipement de distribution intérieur ou au transformateur principal extérieur.
(2) Barre omnibus fermée
Barre omnibus fermée : La barre omnibus est enfermée dans une enveloppe et sert à connecter les câbles entre les grands groupes électrogènes d’une capacité unitaire supérieure à 200 MW, les générateurs et les transformateurs, ainsi que les lignes de dérivation telles que les transformateurs de puissance et de tension des installations industrielles.
1. Types structurels de barres omnibus fermées
Division selon le matériau de l'enveloppe : barres omnibus à enveloppe plastique et barres omnibus à enveloppe métallique.
Selon la forme structurelle entre la coque et la barre omnibus :
Barre omnibus triphasée non isolée : La barre omnibus triphasée est installée dans une enceinte commune sans plaques de phase, ce qui peut seulement empêcher la contamination des isolateurs et les courts-circuits de la barre omnibus causés par des objets extérieurs, mais ne peut pas éliminer la possibilité de courts-circuits de phase, ni réduire la génération de force électrique de phase et la chaleur de la structure en acier.
Barre omnibus triphasée à phases séparées : La barre omnibus triphasée est installée dans une enveloppe métallique avec des cloisons métalliques (ou isolantes) entre les phases. Ceci permet de prévenir efficacement les défauts de phase et de réduire, dans une certaine mesure, la force électrique dans la barre omnibus ainsi que l’échauffement de la structure métallique environnante. Toutefois, un court-circuit de phase reste possible en cas de perforation de la cloison de phase par une mise à la terre monophasée.
Barre omnibus à isolation séparée : chaque conducteur de phase est enfermé dans une enveloppe circulaire en aluminium. Selon le mode de connexion de chaque section de l’enveloppe métallique, on distingue deux types : à isolation segmentée et entièrement connectée.
2. Structure de base d'une barre omnibus fermée et entièrement connectée à phases séparées
Composition : conducteur porteur de courant, isolateur de support, enveloppe de protection, accessoires, dispositif de cloisonnement étanche, dispositif de compensation de dilatation, carte de court-circuit, composants de support de l'enveloppe.
Conducteur de courant : généralement en aluminium, de structure creuse pour réduire l’effet de peau. En cas de courant élevé, on peut utiliser des barres omnibus tubulaires rondes refroidies par eau.
Isolateur de poteau : Adoptant une structure à plusieurs bords pour augmenter la distance de fuite, chaque point d’appui peut être supporté par un à quatre isolateurs. Généralement, une structure supportée par trois isolateurs est utilisée, ce qui présente les avantages suivants : bonne résistance aux contraintes, installation et maintenance aisées, et possibilité d’utiliser des isolateurs légers.
Coque de protection : Fabriquée en plaque d'aluminium de 5,8 mm en forme de tube circulaire, avec des trous de maintenance et d'observation prévus sur la coque.
Dispositif de compensation de dilatation : dispositif de compensation de dilatation soudé installé dans une certaine plage de longueur ; installer des dispositifs de compensation de dilatation à joint vissé aux emplacements appropriés où ils sont connectés à l’équipement.
Dispositif de cloison étanche : La barre omnibus fermée est située à proximité de l’extrémité du générateur, de la borne du transformateur principal et de la borne du transformateur haute tension de l’usine. Une plaque isolante de grand diamètre sert de dispositif de cloison étanche, et un joint torique en caoutchouc assure l’étanchéité et le maintien d’une micro-pression positive dans la zone.
3. Caractéristiques d'une barre omnibus fermée à phases séparées et entièrement connectées
avantage:
(1) Les enveloppes de chaque phase sont séparées pour un fonctionnement sûr et fiable, et la barre omnibus est enfermée dans l'enveloppe, ce qui la protège des intempéries et des objets extérieurs et empêche les courts-circuits entre phases. De plus, l'enveloppe est mise à la terre en plusieurs points, garantissant ainsi la sécurité du personnel en contact avec elle.
(2) Les pertes et l'échauffement de la structure métallique à proximité de la barre omnibus sont considérablement réduits grâce au court-circuit de l'enveloppe triphasée. La résistance de l'enveloppe en aluminium étant très faible, un courant de circulation d'amplitude similaire à celui de la barre omnibus, mais de sens opposé, y est induit. L'effet de blindage de ce courant réduit le champ magnétique à l'extérieur de l'enveloppe à moins de 10 % de celui de la barre omnibus exposée, rendant ainsi l'échauffement de la structure métallique à l'extérieur de l'enveloppe négligeable.
(3) En cas de court-circuit, la force électrique entre les barres omnibus est fortement réduite, ce qui permet d'augmenter l'écartement entre les isolateurs. Lorsqu'une barre omnibus est traversée par un courant de court-circuit triphasé, le champ magnétique généré par le courant d'une phase est atténué par le blindage de son enveloppe extérieure par le courant de circulation. Le champ magnétique résiduel pénètre alors dans l'enveloppe extérieure d'une autre phase et est lui aussi blindé par les courants de Foucault de cette enveloppe, ce qui réduit considérablement le champ magnétique qui y pénètre. La force électrique agissant sur la barre omnibus de cette phase peut généralement être réduite à environ un quart de sa valeur initiale. Simultanément, la puissance électrique entre les enveloppes diminue également de manière significative.
(4) La capacité de transport de courant de la barre omnibus peut être importante, et la barre omnibus et le boîtier peuvent servir de canalisations pour le refroidissement forcé.
Inconvénients :
(1) La consommation de métaux non ferreux a augmenté d'environ - fois.
(2) L'enveloppe génère des pertes, et la perte de puissance de la barre omnibus augmente d'environ - fois.
(3) Lorsque les conditions de dissipation de chaleur du conducteur de la barre omnibus sont mauvaises, la capacité de transport de courant de la barre omnibus de même section transversale diminue.
(3) Barre omnibus isolée
Barre omnibus isolée : composée de conducteurs, d’une isolation en papier enduit de résine époxy, d’un écran de terre, d’un écran d’extrémité, d’une bride d’extrémité et de borniers, elle est parfaitement adaptée aux sous-stations compactes, aux sous-stations souterraines et aux sous-stations de métro, avec un encombrement réduit et un fonctionnement fiable.
Principaux avantages :
(1) La barre omnibus isolée est entièrement isolée et l'espacement des phases n'est pas limité par le niveau de tension, mais dépend uniquement de la taille de l'installation. L'espacement des phases est considérablement réduit et le fonctionnement est fiable.
(2) Une seule barre omnibus isolée peut être conçue en fonction de l'intensité du courant qui la traverse, ce qui permet de répondre aux exigences de tout courant et d'éviter le problème de déséquilibre de courant causé par l'utilisation simultanée de plusieurs câbles lorsque le courant est important.
(3) Le coulage sans moule de la couche isolante de la barre omnibus isolée permet intentionnellement d'ajuster la forme et la taille de la barre omnibus selon les besoins pour répondre à divers besoins.
(4) L'utilisation de dispositifs de connexion de barres omnibus isolées rend l'installation des barres omnibus isolées très flexible, permettant une segmentation et une combinaison arbitraires en fonction de différentes positions spatiales et dimensions d'installation, tout en compensant certaines variations des dimensions d'installation dues à certaines raisons.
3. Installation et maintenance des barres omnibus
1. Traitement et production des barres omnibus
(1) Redressement de barre omnibus rigide
Avant utilisation, il convient de vérifier que la surface de la barre omnibus rigide est lisse et plane, et qu'elle ne présente ni fissures, ni déformations, ni distorsions. Si la barre omnibus présente des courbures ou des torsions, il est nécessaire de la redresser.
(2) Découpe des barres omnibus
Les dimensions exactes de la barre omnibus rigide sont généralement déterminées en fonction des contraintes sur site. La découpe manuelle s'effectue à l'aide d'une scie à acier, tandis que la découpe mécanique peut être réalisée avec des scies mécaniques, des cisailles électriques, etc. Il convient de prévoir une marge suffisante autour de la barre omnibus lors de la découpe.
La construction d'une barre omnibus souple exige de respecter la flèche spécifiée dans la conception et de s'assurer que le point le plus bas de la barre triphasée est au même niveau. En présence d'un sectionneur à ciseaux sous la barre omnibus, les exigences sont encore plus strictes. Lors de la coupe des fils, les extrémités doivent être nouées et la face de coupe doit être nette, sans bavures et perpendiculaire au brin. Lors de l'utilisation d'une meuleuse, le fil doit être fixé sur le dispositif de la table de coupe. Les scies à main sont généralement utilisées pour couper les brins d'aluminium ; il est strictement interdit d'endommager l'âme en acier pendant la coupe. Lors du sciage d'un brin d'aluminium jusqu'à la couche la plus interne, seules les deuxième et troisième couches peuvent être sciées, puis coupées à la main.
(3) Courbure d'une barre omnibus rigide
Les joints et les zones de jonction de la barre omnibus rigide peuvent être façonnés selon diverses formes, notamment des coudes à plat, des coudes verticaux, des coudes torsadés et des coudes en col de canard. L'écart maximal de parallélisme de part et d'autre d'un coude équidistant ne doit pas excéder 3 mm. La partie cintrée doit être exempte de fissures et de plis apparents.
(4) Traitement de la surface de contact des barres omnibus
Méthodes de manutention : manuelles et mécaniques.
La surface de contact traitée est brossée à l'aide d'une brosse métallique afin d'éliminer la couche d'oxyde superficielle, puis enduite d'une couche de graisse composite électrique. La surface de recouvrement de la barre omnibus argentée ne doit pas être limée. La surface de contact de la barre omnibus doit être lisse et exempte de film d'oxyde. La réduction de section admissible après traitement ne doit pas excéder 5 pour les barres omnibus en aluminium et 3 pour les barres omnibus en cuivre.