電気工学におけるバスバーの目的と種類

1. バスバーの機能とは？一般的にどのようなタイプが使用されていますか？

バスバーは、変電所内の各レベルの電圧分配装置の接続や、変圧器や各分配装置などの電気機器の接続に使用されます。

バスバーは通常、断面が長方形または円形の裸線または素線である。バスバーの機能は、電気エネルギーを収集、分配、伝送することである。

運転中に大量の電気エネルギーがバスバーを通過するため、バスバーは短絡時に大きな発熱と電磁気の影響を受ける。

従って、安全で経済的な運転に必要な要件を満たすためには、バスバーの材質、断面形状、面積を適切に選択することが不可欠である。

バスバーは構造によってハードバスバーとソフトバスバーに分類される。ハードバスバーはさらに長方形バスバーとチューブラーバスバーに分けられます。

長方形バスバーは、一般的に主変圧器から配電室内まで使用される。設置が簡単で、運用上の変更が少なく、通電能力が大きいため有利ですが、高価になる傾向があります。

ソフト・バスバーは屋外で使用され、広いスペースが確保されるため、ワイヤーの揺れによって線間間隔が不十分になることはない。ソフト・バスバーは取り付けが簡単で、比較的安価です。

近年の変電所設計では、35kV以上のバスバーにはアルミ合金製のチューブラーバスバーが使用されている。

このタイプのバスバー構造は、バスバー間の距離を縮め、配線をすっきりさせ、メンテナンスを減らすことができるが、バスバーの固定金具がやや複雑である。

2. ハード・バスバー用に拡張補償装置を取り付ける必要があるのはなぜですか？

電流がバスバーを通過すると熱が発生します。熱量はバスバーを通過する電流の二乗に正比例します。硬いバスバーの熱膨張と収縮は、バスバー絶縁体に危険なストレスを与えます。バスバー・コンペンセーターを設置することで、このストレスを効果的に緩和することができます。

コンペンセータは、0.2～0.5mmの銅板またはアルミニウム板で作ることができます。 アルミバスバー)、その総断面積は元のバス バーの1.2倍を下回ってはならない。

コンペンセーターには亀裂、折れ、断片化がないようにし、各ピース間の酸化膜を除去する。アルミ板は中性ワセリンまたは複合グリースでコーティングし、銅板は錫メッキする。

3. バスバー支持磁器絶縁体のクランプに渦電流が発生しないようにするには、どのような対策を取るべきですか？

バスバーのクランプが鉄材でできている場合、閉じた磁気回路を形成します。交流電流の作用により、閉回路に誘導電流（渦電流）が発生し、バスバーの局所的な加熱を引き起こし、エネルギー損失を増加させます。

バスバー電流が大きいほど、その影響は深刻になる。したがって、バスバーのクランプが閉じた磁気回路を形成しないようにする必要があります。

4. 渦電流の発生を防ぐ、 どのような対策を取るべきか？

バスバー固定クランプには、以下の対策を採用すること：

1) 2つのクランプの一方は鉄製で、もう一方はアルミ製か銅製。

2) 両方のクランプが鉄製である場合、片方のクランプが鉄製である。 締付ボルト もうひとつは銅製でなければならない。

3) 鉄材は、バスバーを固定するためのオープンクランプを作るのに使うことができる。

5. 高圧架空線には一般的にどのような過電圧保護対策が採用されていますか？

架空送電線の長さと各地域に分布していることから、雷事故は比較的多い（送電網の雷事故の90%以上を占める）。

したがって、高圧架空送電線には、主に以下のような厳格かつ包括的な過電圧保護対策を講じる必要がある：

1）避雷針の設置、一部地域での避雷器の使用、保護ギャップの使用などの直接的な落雷防止対策。

2) バックフラッシュオーバーに対する保護電柱上部や避雷導線に雷が落ちた場合、電柱塔のインダクタンスや接地抵抗により、雷電流により電柱塔の電位が線路に逆フラッシュオーバー（フラッシュオーバー放電）を起こす値に達することがある。

一般的には、接地抵抗の低減、絶縁の強化、結合係数の増加などの対策が採用される。

3) 定常電源周波数アークの発生に対する保護：線路絶縁体がインパルスフラッシュオーバを経験した後、定常電力周波数短絡アークが発生しない限り、線路はトリップしない。

そのため、絶縁体の電位勾配を下げる、非接地中性点、またはアーク抑制コイルを介した接地などの対策を採用し、ほとんどのインパルス・フラッシュオーバー・アークが、電源周波数の短絡を引き起こすことなく、それ自体で消滅するようにする必要がある。

4) 是正保護措置として自動再閉鎖を実施するなど、電源遮断に対する保護。

6. 10kVラインポール用サーキットブレーカーの雷保護要件は？

10kVラインポール用サーキットブレーカの雷保護要件は以下の通りである：

(1) 金属酸化物避雷器、バルブ式避雷器、チューブ式避雷器または保護ギャップを設置して保護する。

(2)頻繁にオフされるにもかかわらず、通電したままになっているポールマウント・サーキットブレーカについては、ライブ側に避雷器を設置する。接地線はポールマウントサーキットブレーカの金属ケーシングに接続し、接地抵抗は10Ω以下とする。

(3)遮断頻度の高い遮断器には、電源側にのみ避雷器を設置し、遮断頻度の高い連系線の遮断器には、遮断器の両側に避雷器を設置する。

(4) サージアレスターは、保護回路ブレーカーのできるだけ近くに設置する。

7.一般的に10kV以下の配電線には架空地線が設置されないのはなぜですか？

10kV以下の配電線の絶縁強度は一般的に高くない。

このような電線に架空地線が設置され、その電線に雷が落ちると、その接地リード線から配電線への「逆襲」が容易に始まり、雷保護ができないばかりか、雷害を引き起こす。

さらに、架空地線の設置には多額の費用がかかるため、一般的に配電線には設置されない。