Pourquoi les jeux de barres sont-ils essentiels dans les systèmes électriques ? Les barres omnibus, composants clés des sous-stations et des systèmes de distribution, transmettent efficacement l'énergie électrique. Cet article explore leur fonction, les différents types de barres comme les barres rectangulaires et les barres tubulaires, ainsi que leur importance pour garantir des opérations sûres et économiques. Les lecteurs découvriront la sélection des matériaux, la catégorisation structurelle et les applications pratiques des barres omnibus dans l'ingénierie électrique moderne.
Le jeu de barres est utilisé pour le raccordement des dispositifs de distribution de la tension à différents niveaux de la sous-station, ainsi que pour le raccordement des équipements électriques tels que les transformateurs et les dispositifs de distribution correspondants.
Il s'agit généralement d'un fil ou d'un toron nu de section rectangulaire ou circulaire. La fonction d'un jeu de barres est de collecter, distribuer et transmettre l'énergie électrique.
Comme une grande quantité d'énergie électrique passe par le jeu de barres pendant le fonctionnement, il subit un échauffement important et des effets électromagnétiques pendant les courts-circuits.
Il est donc essentiel de bien choisir le matériau, la forme de la section et la surface du jeu de barres pour répondre aux exigences d'un fonctionnement sûr et économique.
Les jeux de barres sont classés par structure en jeux de barres durs et souples. Les jeux de barres durs sont subdivisés en jeux de barres rectangulaires et tubulaires.
Les barres omnibus rectangulaires sont généralement utilisées depuis le transformateur principal jusqu'à l'intérieur de la salle de distribution d'électricité. Elles sont avantageuses en raison de leur facilité d'installation, des changements opérationnels minimaux et de leur capacité à supporter un courant important, mais elles ont tendance à être plus chères.
Les jeux de barres souples sont utilisés à l'extérieur, où de grands espaces garantissent que le balancement des fils n'entraînera pas un espacement insuffisant entre les lignes. Les jeux de barres souples sont faciles à installer et relativement peu coûteux.
Ces dernières années, des barres tubulaires en alliage d'aluminium ont été utilisées pour les barres de plus de 35 kV dans la conception des sous-stations.
Ce type de structure de jeux de barres permet de réduire la distance entre les jeux de barres, de clarifier le câblage et de réduire la maintenance, mais le matériel de fixation des jeux de barres est quelque peu complexe.
Le passage du courant dans le jeu de barres génère de la chaleur. La quantité de chaleur est directement proportionnelle au carré du courant qui traverse le jeu de barres. La dilatation et la contraction thermiques du jeu de barres rigide peuvent constituer une contrainte dangereuse pour l'isolateur du jeu de barres. L'installation d'un compensateur de jeu de barres peut atténuer efficacement cette contrainte.
Le compensateur peut être fabriqué à partir de feuilles de cuivre ou d'aluminium de 0,2 à 0,5 mm d'épaisseur (pour le barres omnibus en aluminium), et sa section totale ne doit pas être inférieure à 1,2 fois celle du jeu de barres d'origine.
Le compensateur ne doit pas présenter de fissures, de plis ou de fragmentations, et la couche d'oxyde doit être enlevée entre chaque pièce. Les feuilles d'aluminium doivent être enduites de vaseline neutre ou de graisse composite, et les feuilles de cuivre doivent être étamées.
Si la pince du jeu de barres est constituée de matériaux ferreux, elle formera un circuit magnétique fermé. Sous l'action du courant alternatif, un courant induit, ou courant de Foucault, sera généré dans le circuit fermé, provoquant un échauffement localisé du jeu de barres et augmentant la perte d'énergie.
Plus le courant du jeu de barres est important, plus l'effet est grave. Par conséquent, la pince du jeu de barres ne doit pas former un circuit magnétique fermé.
Les mesures suivantes doivent être adoptées au niveau des pinces de fixation des barres omnibus :
1) L'une des deux pinces peut être en fer, tandis que l'autre est en aluminium ou en cuivre.
2) Lorsque les deux pinces sont en fer, l'une des deux boulons de fixation doit être en fer et l'autre en cuivre.
3) Les matériaux en fer peuvent être utilisés pour fabriquer des colliers ouverts afin de fixer le jeu de barres.
Compte tenu de la longueur des lignes aériennes et de leur répartition dans différentes régions, les accidents dus à la foudre sont relativement fréquents (plus de 90% des accidents dus à la foudre sur le réseau électrique).
Par conséquent, des mesures strictes et complètes de protection contre les surtensions doivent être prises pour les lignes aériennes à haute tension, comprenant principalement les éléments suivants :
1) Mesures directes de prévention des coups de foudre, telles que l'installation de paratonnerres, l'utilisation de parafoudres dans certaines zones et l'utilisation d'espaces de protection.
2) Protection contre les retours de flamme : Lorsque le sommet d'un poteau ou un paratonnerre est frappé par la foudre, en raison de l'inductance du poteau et de la résistance de la mise à la terre, le courant de foudre peut amener le potentiel du poteau à atteindre une valeur qui provoque un retour de flamme (décharge d'éclair) sur la ligne.
En général, des mesures telles que la réduction de la résistance de mise à la terre, le renforcement de l'isolation et l'augmentation du coefficient de couplage peuvent être adoptées pour la protection.
3) Protection contre l'apparition d'arcs électriques à fréquence constante : Après que l'isolation de la ligne a subi un claquage d'impulsion, tant qu'un arc de court-circuit à fréquence constante ne se produit pas, la ligne ne se déclenche pas.
Par conséquent, des mesures telles que la réduction du gradient de potentiel sur l'isolation, le neutre non mis à la terre ou la mise à la terre par l'intermédiaire d'une bobine de suppression d'arc doivent être employées, de sorte que la plupart des arcs d'embrasement disparaissent d'eux-mêmes, sans provoquer de court-circuit à fréquence industrielle.
4) Protection contre les interruptions de l'alimentation électrique, par exemple par la mise en œuvre d'un réenclenchement automatique en tant que mesure de protection corrective.
Les exigences en matière de protection contre la foudre pour les disjoncteurs des poteaux de ligne 10kV sont les suivantes :
(1) Des parafoudres à l'oxyde métallique, des parafoudres à soupape, des parafoudres à tube ou des espaces de protection doivent être installés pour la protection.
(2) Pour les disjoncteurs montés sur poteau qui sont fréquemment mis hors tension tout en restant sous tension, des parafoudres doivent être installés du côté sous tension. Le fil de mise à la terre doit être connecté au boîtier métallique du disjoncteur monté sur poteau, et la résistance de mise à la terre ne doit pas dépasser 10Ω.
(3) Pour les disjoncteurs qui sont fréquemment fermés, les parafoudres doivent être installés uniquement du côté de l'alimentation électrique ; pour les disjoncteurs des lignes d'interconnexion qui sont fréquemment mis hors tension, les parafoudres doivent être installés des deux côtés du disjoncteur.
(4) Les parafoudres doivent être installés aussi près que possible du disjoncteur protégé.
La résistance d'isolation des lignes de distribution inférieures à 10kV n'est généralement pas élevée.
Si des fils de terre aériens sont installés sur ces lignes et que la foudre frappe les fils, elle peut facilement déclencher une "contre-attaque" sur la ligne de distribution à partir de son fil de terre, ce qui non seulement n'assure pas la protection contre la foudre, mais provoque également des dégâts dus à la foudre.
De plus, le coût d'installation des fils de terre aériens est important, c'est pourquoi ils ne sont généralement pas installés sur les lignes de distribution.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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