PL242652B1

PL242652B1 - Three-phase track with phase conductors in a common metal sheath

Info

Publication number: PL242652B1
Application number: PL436048A
Authority: PL
Inventors: Piotr Kanios
Original assignee: Piotr Kanios
Priority date: 2020-11-23
Filing date: 2020-11-23
Publication date: 2023-04-03
Also published as: PL436048A1

Abstract

Szynoprzewód trójfazowy tworzący ciągłe połączenie między urządzeniami elektroenergetycznymi, zestawiony z dowolnej ilości połączonych ze sobą poprzez spawane złącza segmentów prostych lub zagiętych — kolanowych, w którym przewody faz skrajnych i fazy środkowej na odcinkach prostych rozmieszczone są we wspólnej metalowej obudowie w jednej płaszczyźnie, i w którym przewody dwóch faz skrajnych (1a) umieszczone są współosiowo we wnętrzu (9) indywidualnych dla danej fazy metalowych rurowych osłon cylindrycznych (3), a przewód fazy środkowej (1b) znajduje się w komorze (8) ograniczonej z boków zewnętrznymi powierzchniami (4) cylindrycznych osłon faz skrajnych (3), a z góry i z dołu metalowymi korzystnie płaskimi płytami równoległymi (6) umieszczonymi korzystnie stycznie do cylindrycznych powierzchni (4) osłon faz skrajnych (3).Three-phase busbar trunking forming a continuous connection between power devices, composed of any number of straight or bent segments - elbows connected to each other by welded joints, in which the conductors of the outer phases and the middle phase on straight sections are arranged in a common metal housing in one plane, and in which the conductors of the two extreme phases (1a) are placed coaxially inside (9) cylindrical metal tubular shields (3) individual for a given phase, and the middle phase conductor (1b) is located in the chamber (8) limited on the sides by external surfaces (4) of cylindrical shields end phases (3), and from above and below flat parallel metal plates (6) placed preferably tangentially to the cylindrical surfaces (4) of end phase covers (3).

Description

Przedmiotem wynalazku jest szynoprzewód trójfazowy z przewodami fazowymi w układzie płaskim we wspólnej osłonie metalowej oddzielonymi od siebie metalowymi przegrodami służący do przesyłu energii elektrycznej między urządzeniami elektroenergetycznymi.The subject of the invention is a three-phase track with phase conductors in a flat arrangement in a common metal sheath separated from each other by metal partitions, used to transmit electricity between power devices.

Dla osłabienia zewnętrznego pola elektromagnetycznego wytwarzanego wokół przewodów o wysokim potencjale elektrycznym, przez które płyną duże prądy elektryczne przewody te są umieszczane wewnątrz metalowych osłon o niskim potencjale elektrycznym, korzystnie potencjale ziemi, nazywanych ekranami. Gdy przewodami są sztywne szyny, które mogą mieć różne profile na przykład szyny płaskie, szyny płaskie wielopasmowe, rury cylindryczne, rury segmentowe, ceowniki i inne to układ taki jest nazywany szynoprzewodem w osłonie metalowej. Przewody są mocowane w ekranach na izolatorach wsporczych zapewniających odpowiednie dla danego poziomu napięcia odległości izolacyjne i wymaganą wytrzymałość mechaniczną układu. Izolatory osadzone są we włazach umożliwiających ich czyszczenie i ewentualną wymianę. Szynoprzewody w osłonie metalowej dostarczane są na miejsce montażu w postaci segmentów prostych lub zagiętych - kolanowych, których kształty i długości zależą od warunków realizowanego połączenia, i których odpowiednie przewody fazowe i ekrany są następnie łączone poprzez spawanie lub skręcanie śrubami tworząc w ten sposób ciągłe, odcinkami proste, połączenie między urządzeniami elektroenergetycznymi.In order to attenuate the external electromagnetic field generated around wires with high electric potential through which high electric currents flow, these wires are placed inside metal sheaths with low electric potential, preferably earth potential, called screens. When the conductors are rigid rails that can have different profiles, for example, flat rails, multi-lane flat rails, cylindrical tubes, sectional tubes, U-sections and others, such a system is called a metal-covered busbar. The wires are mounted in shields on supporting insulators ensuring insulation distances appropriate for a given voltage level and the required mechanical strength of the system. Insulators are embedded in manholes for cleaning and possible replacement. Busducts in a metal sheath are delivered to the assembly site in the form of straight or bent - knee segments, the shapes and lengths of which depend on the conditions of the connection being made, and whose respective phase conductors and screens are then joined by welding or bolting, thus creating a continuous, sectional simple, connection between power devices.

Podstawowe typy przewodów w osłonie metalowej zostały zdefiniowane w normie „C37.23 2015: IEEE Standard for Metal Enclosed Bus” na stronie 14 i 15. Norma definiuje 4 rodzaje przewodów w osłonie metalowej, z których 3 dotyczą przewodów fazowych szynowych, czyli szynoprzewodów, a czwarty przewodów fazowych kablowych. Jednym z trzech opisanych w przytoczonej normie rodzajów szynoprzewodów jest szynoprzewód nazwany „segregated-phase bus”, w którym fazowe przewody szynowe są umieszczone we wspólnej metalowej osłonie z metalowymi przegrodami pomiędzy fazami.The basic types of metal sheathed conductors are defined in the standard "C37.23 2015: IEEE Standard for Metal Enclosed Bus" on pages 14 and 15. The standard defines 4 types of metal sheathed conductors, 3 of which are for phase bus conductors, i.e. busbars, and fourth phase cable conductors. One of the three types of busbar trunking described in the cited standard is the busbar trunking called "segregated-phase bus", in which the phase busbar conductors are placed in a common metal sheath with metal partitions between the phases.

W jednym ze znanych wykonań ekran szynoprzewodu w osłonie metalowej z metalowymi przegrodami pomiędzy przewodami fazowymi ma obrys prostokąta. Przewody fazowe na odcinku prostym usytuowane są wówczas w jednej płaszczyźnie, czyli w układzie płaskim. Szynoprzewód o takim usytuowaniu przewodów fazowych we wspólnym ekranie z przegrodami jest pokazany na rysunku w wyżej wymienionej normie i jego własności są opisane w literaturze technicznej na przykład w artykule „Induced Currents in High-Capacity Bus Enclosures” (autor: S.C. Killian, czasopismo „Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, volume 69, issue 2, rok 1950, strony 1388-1395, wydawnictwo IEEE).In one of the known embodiments, the screen of the busbar in a metal sheath with metal partitions between the phase conductors has a rectangular outline. Phase conductors in a straight section are then arranged in one plane, i.e. in a flat arrangement. A busbar with such arrangement of phase conductors in a common shield with partitions is shown in the drawing in the above-mentioned standard and its properties are described in the technical literature, for example in the article "Induced Currents in High-Capacity Bus Enclosures" (author: S.C. Killian, journal "Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, volume 69, issue 2, year 1950, pages 1388-1395, IEEE publisher).

W opisie patentowym USA numer 4,132,854 przedstawiono szynoprzewód, w którym ekran z metalowymi przegrodami pomiędzy fazami ma obrys okręgu. Przewody fazowe usytuowane są wówczas wewnątrz obwodowo, w układzie kołowym, w równych odstępach kątowych wokół cylindrycznego ekranu.US Patent No. 4,132,854 presents a busbar in which the screen with metal partitions between the phases has a circular outline. The phase conductors are then located internally, circumferentially, in a circular arrangement, at equal angular intervals around the cylindrical screen.

Przedmiotem wynalazku jest szynoprzewód trójfazowy, w którym trzy przewody fazowe na odcinku prostym rozmieszczone są we wspólnej metalowej obudowie w jednej płaszczyźnie, i w którym przewody dwóch faz skrajnych umieszczone są współosiowo we wewnętrzu indywidualnych dla danej fazy metalowych rurowych osłon cylindrycznych, a przewód fazy środkowej znajduje się w komorze ograniczonej z boków zewnętrznymi powierzchniami cylindrycznych osłon faz skrajnych, a z góry i z dołu dwiema metalowymi korzystnie płaskimi płytami równoległymi umieszczonymi korzystnie stycznie do cylindrycznych powierzchni osłon faz skrajnych. Cylindryczne osłony faz skrajnych oraz płaskie płyty równoległe będące osłonami górną i dolną komory fazy środkowej tworzą ekran, w którym przewody fazowe są od siebie oddzielone metalowymi przegrodami. Szynoprzewód według wynalazku spełnia w ten sposób kryteria określone przez wyżej wymienioną normą dla rodzaju „segregated-phase bus”.The subject of the invention is a three-phase track, in which three phase conductors in a straight section are arranged in a common metal housing in one plane, and in which the conductors of the two extreme phases are placed coaxially inside cylindrical metal tubular shields, individual for a given phase, and the middle phase conductor is in a chamber limited on the sides by the outer surfaces of the cylindrical end phase shields, and on the top and bottom by two metal, preferably flat, parallel plates placed preferably tangentially to the cylindrical surfaces of the end phase shields. Cylindrical shields of the end phases and flat parallel plates, which are the shields of the upper and lower chamber of the middle phase, form a screen in which the phase conductors are separated from each other by metal partitions. The busbar according to the invention thus meets the criteria defined by the above-mentioned standard for the "segregated-phase bus" type.

Szynoprzewód według wynalazku tworzący ciągłe połączenie między urządzeniami elektroenergetycznymi jest zestawiony z segmentów prostych lub zagiętych - kolanowych. Zagięcie w segmentach kolanowych może być wykonane w płaszczyźnie położenia przewodów fazowych lub w płaszczyźnie do niej prostopadłej. Przewody fazowe i elementy ekranów segmentów są wykonane z aluminium lub stopów aluminium. Elementy ekranów, czyli cylindryczne osłony przewodów faz skrajnych oraz płaskie płyty równoległe będące osłonami górną i dolną komory przewodu fazy środkowej segmentu są połączone ze sobą poprzez spawanie tworząc w ten sposób jednolity ekran segmentu. Dla utworzenia ciągłego połączenia między urządzeniami elektroenergetycznymi ekrany i odpowiednie przewody fazowe sąsiednich segmentów są ze sobą połączone poprzez spawanie. Aby umożliwić połączenie spawane ekranów dwóch sąsiednich segmentów, końcówki cylindrycznych osłon faz skrajnych wysunięte są poza czołowe krawędzie płaskich płyt górnej i dolnej. W miejscu złącza, na wysunięte końcówki cylindrycznych osłon dwóch faz skrajnych dwóch sąsiednich segmentów nałożone są dwie pary korzystnie półcylindrycznych nakładek o wewnętrznej średnicy równej lub nieco większej od zewnętrznej średnicy cylindrycznych osłon faz skrajnych. Półcylindryczne nakładki są przyspawane obwodowo do wysuniętych końcówek i wzdłużnie między sobą tworząc w ten sposób szczelne złącze między segmentami dla faz skrajnych. Komora fazy środkowej w miejscu złącza dwóch sąsiednich segmentów jest domknięta poprzez spawanie metalowych korzystnie płaskich płyt równoległych umieszczonych korzystnie stycznie do cylindrycznych powierzchni osłon półcylindrycznych nakładek złącza faz skrajnych. Półcylindryczne nakładki i płaskie płyty mogą posiadać technologiczne wycięcia, zagięcia i przetłoczenia poprawiające sztywność i ułatwiające montaż i spawanie.The busbar trunking according to the invention, which creates a continuous connection between power devices, is composed of straight or bent - knee segments. The bend in the knee segments can be made in the plane of the phase conductors or in the plane perpendicular to it. Phase conductors and segment screen elements are made of aluminum or aluminum alloys. Elements of the shields, i.e. cylindrical shields of the end phase conductors and flat parallel plates, which are the shields of the upper and lower chamber of the middle phase conductor of the segment, are joined together by welding, thus creating a uniform shield of the segment. In order to create a continuous connection between power devices, the screens and the corresponding phase conductors of the adjacent segments are connected to each other by welding. To enable the welded connection of the screens of two adjacent segments, the ends of the cylindrical shields of the end phases are extended beyond the front edges of the flat upper and lower plates. In the place of the joint, two pairs of preferably semi-cylindrical caps with an internal diameter equal to or slightly larger than the outer diameter of the cylindrical end phase covers are placed on the protruding ends of the cylindrical covers of the two end phases of the two adjacent segments. Semi-cylindrical caps are welded circumferentially to the extended ends and longitudinally to each other, thus creating a tight joint between the segments for the end phases. The middle phase chamber at the junction of two adjacent segments is closed by welding metal, preferably flat, parallel plates placed preferably tangentially to the cylindrical surfaces of the semi-cylindrical shields of the end phase joint caps. Semi-cylindrical overlays and flat plates may have technological cut-outs, bends and embossing to improve rigidity and facilitate assembly and welding.

Szynoprzewód według wynalazku przy najmniejszym rozstawie przewodów fazowych uwarunkowanym odległościami izolacyjnymi dla danego poziomu napięcia pozwala na uzyskanie większej objętości komory przewodu fazy środkowej i większej powierzchni zewnętrznej tej komory we wspólnym ekranie w porównaniu do szynoprzewodu ze wspólnym ekranem prostokątnym i z płaskimi przegrodami między przewodami fazowymi co z kolei zapewnia lepsze warunki chłodzenia przewodu fazy środkowej i tym samym wyższą obciążalność, czyli możliwość przesyłu większego prądu przez szynoprzewód.The busbar according to the invention, with the smallest spacing of phase conductors conditioned by the insulation distances for a given voltage level, allows for a larger volume of the middle phase conductor chamber and a larger external surface of this chamber in a common screen compared to a busbar with a common rectangular screen and flat partitions between phase conductors, which in turn provides better cooling conditions for the middle phase cable and thus a higher load capacity, i.e. the ability to transmit more current through the busbar.

Szynoprzewód według wynalazku pozwala na połączenie cylindrycznych osłon rurowych dwóch faz skrajnych dwóch sąsiednich segmentów poprzez spawanie dwóch par półcylindrycznych nakładek - sposobu powszechnie stosowanego w innych rodzajach szynoprzewodów z cylindrycznym ekranem rurowym.The busbar trunking according to the invention allows for connecting cylindrical tubular casings of two end phases of two adjacent segments by welding two pairs of semi-cylindrical overlays - a method commonly used in other types of busducts with a cylindrical tubular screen.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania został pokazany na rysunku, na którym fig. 1, fig. 2 przedstawiają rzut z przodu i rzut z góry końcowego fragmentu segmentu szynoprzewodu, fig. 3, fig. 4, fig. 5, fig. 6 przedstawiają rzut z góry, przekrój i szczegóły połączenia spawanego dwóch segmentów szynoprzewodu, fig. 7 przedstawia rzut perspektywiczny - eksplodujący połączenia spawanego dwóch segmentów szynoprzewodu, fig. 8 przedstawia przykładowy szynoprzewód zestawiony z różnych rodzajów segmentów łączący dwa urządzenia elektroenergetyczne bez uwzględnienia konstrukcji wsporczych szynoprzewodów.The subject of the invention in the embodiments is shown in the drawing, in which Fig. 1, Fig. 2 show a front view and a top view of the end fragment of the busbar segment, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 show a view from top, section and details of the welded connection of two segments of the busbar, fig. 7 shows a perspective view - exploding of the welded connection of two segments of the busbar, fig.

Przewody fazowe skrajne 1a i środkowy 1b leżące w jednej płaszczyźnie umieszczone są we wspólnej metalowej obudowie 2. Obudowa 2 składa się z dwóch równoległych rurowych osłon cylindrycznych 3 połączonych poprzez spawanie równoległymi, korzystnie płaskimi płytami 6 korzystnie do nich stycznymi. Przewody dwóch faz skrajnych 1a są umieszczone współśrodkowo we wnętrzu 9 rurowych osłon cylindrycznych 3, a przewód fazy środkowej 1b jest umieszczony w komorze 8 utworzonej przez zewnętrzne powierzchnie 4 rurowych osłon cylindrycznych 3 i płaskie płyty 6. Przewody faz 1a i 1 b są zamocowane na izolatorach wsporczych 16 osadzonych we włazach dostępowych 18 za pomocą elementów mocujących 17. Końcówki 5 rurowych osłon cylindrycznych 3 są wysunięte poza krawędzie 7 płaskich płyt 6. Końcowy fragment segmentu jest korzystnie taki sam dla segmentów prostych 21 i segmentów kolanowych zagiętych w płaszczyźnie położenia przewodów fazowych 22 lub zagiętych w płaszczyźnie do niej prostopadłej 23.The outermost phase conductors 1a and the middle one 1b lying in one plane are placed in a common metal casing 2. The casing 2 consists of two parallel tubular casings 3 connected by welding with parallel, preferably flat plates 6 preferably tangential to them. The conductors of the two extreme phases 1a are located concentrically inside 9 of the tubular cylindrical casings 3, and the conductor of the middle phase 1b is placed in the chamber 8 formed by the outer surfaces 4 of the tubular casings 3 and the flat plates 6. The conductors of the phases 1a and 1b are mounted on insulators of supporting supports 16 embedded in access hatches 18 by means of fasteners 17. Ends 5 of tubular covers 3 extend beyond the edges of 7 flat plates 6. The end portion of the segment is preferably the same for straight segments 21 and knee segments bent in the plane of the phase conductors 22 or bent in a plane perpendicular to it 23.

Końcowe fragmenty sąsiednich segmentów szynoprzewodu 20 składających się na połączenie między urządzeniami elektroenergetycznymi 19a i 19b są połączone ze sobą poprzez spawanie odpowiednich złącz 12 pomiędzy przewodami fazowymi i złącz 24 pomiędzy metalowymi obudowami 2. Złącze 24 pomiędzy metalowymi obudowami składa się z dwóch par półcylindrycznych nakładek 10 i dwóch korzystnie płaskich płyt 11. Para półcylindrycznych nakładek 10 składa się z nakładki 10a i 10b mogących różnić się od siebie technologicznymi wycięciami, zagięciami i przetłoczeniami poprawiającymi sztywność i ułatwiającymi montaż i spawanie. Dwie pary półcylindrycznych nakładek 10 zakładane są na wysunięte końcówki 5 rurowych cylindrycznych osłon 3 sąsiednich segmentów i są do nich spawane spoinami obwodowymi 13 oraz między sobą spoinami wzdłużnymi 14. W miejscu złącza komora 8 przewodu fazy środkowej jest zamknięta od spodu i od góry płytami 11 spawanymi spoiną 15 do nakładek 10 i płyt 6.The end portions of the adjacent segments of the busbar 20 that make up the connection between the power devices 19a and 19b are connected to each other by welding appropriate joints 12 between the phase conductors and joints 24 between the metal casings 2. The joint 24 between the metal casings consists of two pairs of semi-cylindrical caps 10 and two preferably flat plates 11. A pair of semi-cylindrical overlays 10 consists of overlays 10a and 10b which may differ from each other in terms of technological cut-outs, bends and embossing improving stiffness and facilitating assembly and welding. Two pairs of semi-cylindrical caps 10 are put on the protruding ends 5 of tubular cylindrical covers of 3 adjacent segments and are welded to them with circumferential welds 13 and with longitudinal welds 14 between them. joint 15 to the overlaps 10 and the panels 6.

Dla zbudowania szynoprzewodu 20 łączącego urządzenia elektroenergetyczne 19a i 19b należy zastosować odpowiednią ilość segmentów prostych 21, segmentów kolanowych zagiętych w płaszczyźnie położenia przewodów fazowych 22 i kolanowych zagiętych w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny położenia przewodów fazowych 23, w których należy dobrać odpowiednie długości odcinków prostych, i w których dla uzyskania ciągłości połączenia przewody fazowe będą połączone złączem spawanym 12, a metalowe osłony złączem spawanym 24.In order to build a busbar 20 connecting the power devices 19a and 19b, an appropriate number of straight segments 21, elbow segments bent in the plane of the phase conductors 22 and elbow segments bent in the plane perpendicular to the plane of the phase conductors 23 should be used, in which appropriate lengths of straight sections should be selected, and where, in order to obtain continuity of connection, the phase conductors will be connected with a welded joint 12, and the metal shields with a welded joint 24.

Claims

1. A three-phase track forming a continuous connection between power devices, composed of any number of straight segments or bent segments - elbows connected to each other by welded joints, in which the conductors of the outer phases and the middle phase on straight sections are arranged in a common metal casing in one plane, characterized by in that the conductors of the two extreme phases (1a) are placed coaxially inside (9) cylindrical metal tubular shields (3) individual for a given phase, and the conductor of the middle phase (1b) is located in the chamber (8) limited on the sides by external surfaces ( 4) cylindrical covers of end phases (3), and from above and below metal, preferably flat, parallel plates (6) placed preferably tangentially to the cylindrical surfaces (4) of end phase covers (3).

2. A three-phase busbar according to claim 1, characterized in that in individual straight segments (21) and bent elbow segments (22) and (23) a common metal sheath (2) of the conductors of the end phases (1a) and the middle phase (1b) in sections is formed by welded connection of preferably flat and parallel plates (6) to cylindrical tubular sheaths of the conductors of the two end phases (3).

3. A three-phase busbar according to claims 1 and 2, characterized in that in individual straight segments (21) and bent knee segments (22) and (23) the ends (5) of the cylindrical covers of the end phase conductors (3) are extended beyond the front edges (7 ) flat upper and lower plates (6).

4. Three-phase busbar according to claims 1 and 2, characterized in that common metal shields (2) of adjacent straight (21) or bent knee (22) or (23) segments are put together to make a continuous connection (20) between power devices (19a) and (19b) are connected to each other with joints (24) by welding pairs of semi-cylindrical overlays (10a) and (10b) on the protruding ends (5) of the cylindrical shells of the end phases (3), and the middle phase chamber (8) in the place of the joint (24 ) is closed from the top and bottom by welding metal, preferably flat, upper and lower plates (11) to the cylindrical surfaces of the end phase joint caps (10a) and (10b) and to the flat plates (6) of the middle phase chambers of the adjacent segments.