Hệ thống thanh cái tủ đóng cắt: thiết kế kỹ thuật, mối nối và tuân thủ tiêu chuẩn

Trong sản xuất tủ đóng cắt điện trung thế (MV) và hạ thế (LV), bố trí hệ thống thanh cái đồng chính là trái tim quan trọng của phân phối điện năng. Việc tìm nguồn và chế tạo thanh cái kết cấu đòi hỏi kiểm soát kỹ thuật nghiêm ngặt. Lỗi thiết kế, khoảng cách sai hoặc mối nối đột lỗ kém sẽ dẫn đến tích tụ nhiệt nghiêm trọng, suy giảm sứ cách điện và phóng điện hồ quang do ngắn mạch thảm khốc.

Đối với nhà sản xuất tủ điện B2B, việc mở rộng sản xuất từ dụng cụ thủy lực thủ công sang trung tâm đột lỗ và cắt CNC tự động tích hợp hoàn toàn hoặc máy chế biến thanh cái đa trạm 3 trong 1 hiệu suất cao là điều thiết yếu để đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế nghiêm ngặt và ngăn ngừa sự cố vận hành tốn kém.

Hướng dẫn kỹ thuật này xem xét các quy tắc thiết kế bố trí thanh cái tủ đóng cắt hạ thế, mối nối bulong và tuân thủ tiêu chuẩn quốc tế.

Khe hở không khí và khoảng cách phóng điện bề mặt kết cấu (IEC 61439-1)

Để đảm bảo an toàn dưới tải nhiệt cao và đột biến quá áp, các nhà thiết kế phải duy trì khe hở không khí và khoảng cách phóng điện bề mặt tiêu chuẩn giữa dây dẫn pha và mặt phẳng đất:

1. Khoảng cách khe hở (khe hở không khí): khoảng cách vật lý ngắn nhất trong không khí giữa hai dây dẫn mang điện. Theo IEC 61439-1, điện áp chịu xung danh định ($U_{\text{imp}}$) tiêu chuẩn 8 kV yêu cầu khe hở không khí tối thiểu 8.0 mm.
2. Khoảng cách phóng điện bề mặt: khoảng cách ngắn nhất dọc theo bề mặt vật liệu cách điện rắn giữa hai dây dẫn. Với điện áp cách điện danh định ($Ui$) điển hình 1,000 V AC trong môi trường cấp ô nhiễm 3, khoảng cách phóng điện bề mặt tối thiểu trên giá đỡ epoxy hoặc sợi thủy tinh là 14.0 mm.

Mỗi lỗ đột hoặc mỗi mối uốn tạo hình đều phải duy trì các ngưỡng khoảng cách này. Sử dụng máy uốn thanh cái servo-thủy lực độ chính xác cao với bù đàn hồi trả về tự động đảm bảo tọa độ uốn không lệch khỏi thông số CAD, bảo toàn giới hạn khoảng cách kết cấu.

---

Nối ghép bulong và tối ưu hóa điện trở tiếp xúc

Mối nối chồng bulong là điểm nghẽn chính trong bất kỳ hệ thống thanh cái dòng lớn nào. Điện trở tiếp xúc ($R_c$) của mối nối chồng được quyết định bởi:

• Diện tích tiếp xúc (chiều dài chồng): quy tắc chồng B2B tiêu chuẩn là tỷ lệ chiều rộng 1:1 (ví dụ, thanh cái rộng 80 mm phải có mối nối chồng 80 mm).
• Độ phẳng bề mặt tiếp giáp: thao tác đột lỗ phải tạo ra các cạnh sạch, không gờ. Khuôn cùn tạo ra các cạnh nổi làm hạn chế tiếp xúc ở viền lỗ, tăng gấp đôi điện trở tiếp xúc.
• Lực kẹp (đặc tính mô-men): đồng đỏ dẫn điện cao chịu các chu kỳ giãn nở nhiệt. Mối nối phải được bắt bulong bằng bu lông cường độ cao cấp 8.8 kết hợp với long đền lò xo Belleville (hình nón) để duy trì áp lực kẹp không đổi trong các dao động nhiệt độ.

Các nhà thiết kế nên tuân theo thông số mô-men xoắn tiêu chuẩn:

---

Khả năng chịu lực điện từ do ngắn mạch

Tủ đóng cắt hạ thế phải chịu được lực điện từ khổng lồ trong các dòng ngắn mạch đột ngột. Lực động đỉnh ($F_d$) sinh ra giữa hai thanh cái pha song song được tính theo công thức kỹ thuật:

$$F_d = 2 \times 10^{-7} \times \frac{I_p^2 \times L}{d}$$

Trong đó:

• $I_p$ là dòng ngắn mạch đỉnh (Ampe - A).
• $L$ là chiều dài nhịp thanh cái giữa các sứ đỡ (mét).
• $d$ là khoảng cách tâm-tâm giữa các dây dẫn pha (mét).

Để ngăn ngừa hư hỏng kết cấu:

• Giảm thiểu chiều dài nhịp ($L$): thiết kế các đoạn đồng ngắn, cứng vững.
• Đột lỗ chính xác: vị trí rãnh thuôn dài phải được tính toán trước bằng thuật toán xếp lồng động để tránh các điểm yếu kết cấu gần sứ đỡ.

Hỗ trợ trực tiếp từ nhà máy và tùy chỉnh theo lưới điện khu vực

Nhà sản xuất tủ điện B2B phải đảm bảo máy gia công CNC của họ được cấu hình phù hợp với yêu cầu lưới điện của nhà máy địa phương. Chúng tôi thiết kế và kiểm tra trước tất cả động cơ quấn tùy chỉnh và van tỷ lệ để xử lý:

• 220V / 440V - 60Hz (Mỹ Latinh và Mexico)
• 380V / 400V - 50Hz (Châu Âu, Trung Đông, Châu Á)
• 480V - 60Hz (Bắc Mỹ)

Kỹ sư thu mua được khuyến khích mạnh mẽ yêu cầu tư vấn thiết kế kỹ thuật tùy chỉnh để kiểm tra bản vẽ bố trí tủ điện và cấu hình máy CNC tối ưu.

Các đội tủ điện Bắc Mỹ có thể tiếp tục với hướng dẫn yêu cầu và chế tạo thanh cái theo UL 891. Để khép kín vòng lắp ráp, hãy dùng hướng dẫn điện trở tiếp xúc mối nối, mô-men và mạ thanh cái để xác định bằng chứng chất lượng kết nối.