Dans un système de barres omnibus tubulaires isolées, l'utilisation de post-isolateurs peut être éliminée ou remplacée grâce à une optimisation structurelle. La barre omnibus tubulaire isolée est directement fixée à des structures en acier ou à des supports en béton, offrant une forte résistance aux vibrations. Sa contrainte admissible est quatre fois supérieure à celle des barres omnibus rectangulaires. Sous un courant de court-circuit de 50 kA, une barre omnibus tubulaire Φ100×6 mm peut atteindre une portée suspendue allant jusqu'à 9 mètres, ou 13 mètres lorsqu'elle est supportée par des supports de barre omnibus. Il peut être directement connecté à des salles haute tension, à des réacteurs intérieurs limitant le courant ou à des armoires de commutation de 10 kV, réduisant ainsi le nombre correspondant d'isolateurs de poteaux, de raccords de barres omnibus et de fondations structurelles. La barre omnibus est installée de manière exposée à l'aide de supports dédiés, avec un espacement des supports de ≥275 mm. Des supports fixes doivent être installés pour des portées allant de 6 à 13 mètres. La conception du post-isolant répond aux exigences des conditions sismiques, résistant à une accélération horizontale de 0,20 g, une accélération verticale de 0,15 g, une fréquence de vibration de 20 Hz et une tolérance à trois cycles d'ondes sinusoïdales, avec un facteur de sécurité supérieur à 1,67. Cela garantit un fonctionnement normal dans des conditions sismiques et de court-circuit simultanées et convient à des altitudes allant jusqu'à 4 000 mètres.
Avantages techniques
Structure simplifiée et installation facile : la barre omnibus tubulaire isolée est directement fixée aux structures en acier ou aux supports en béton, éliminant ainsi le besoin de bagues murales et d'isolateurs de poteaux. Il adopte une méthode d'installation exposée, supportée par des supports de barres omnibus tubulaires dédiés avec un espacement de ≥275 mm. Des supports fixes sont installés lorsque la portée varie de 6 m à 13 m.
Haute résistance mécanique et grande portée de support : la contrainte admissible de la barre omnibus tubulaire isolée est quatre fois supérieure à celle des barres omnibus rectangulaires, ce qui lui permet de résister à des courants de court-circuit importants. Sous un courant de court-circuit de 50 kA, une barre omnibus tubulaire Φ100×6 mm atteint une portée suspendue allant jusqu'à 9 mètres, et avec support de support de barre omnibus, la portée peut atteindre 13 mètres. La barre omnibus peut être directement connectée à des chambres haute tension, à des réacteurs de limitation de courant intérieurs ou à des armoires de commutation de 10 kV, réduisant ainsi le besoin d'isolateurs de poteaux correspondants, de raccords de barre omnibus et de fondations structurelles.
Forte performance sismique : la conception du produit prend en compte les conditions sismiques, résistant à une accélération horizontale de 0,20 g, une accélération verticale de 0,15 g, une fréquence de vibration de 20 Hz et une tolérance à trois cycles d'ondes sinusoïdales. Le facteur de sécurité dépasse 1,67, assurant un fonctionnement normal dans des conditions sismiques et de court-circuit simultanées.
Excellente adaptabilité environnementale : Convient aux altitudes ≤4000 mètres et aux environnements avec une classe de gravité de pollution V (pollution lourde), le rapport de distance de fluage de conception est de 31 mm/kV. Après l'installation de prolongateurs de fluage sur les terminaux extérieurs, la distance totale de fluage n'est pas inférieure à 680 mm.
Caractéristiques
Valeur de la simplification structurelle
Dans les systèmes de jeux de barres traditionnels, les isolateurs de poteaux remplissent la double fonction de support mécanique et d'isolation électrique. Grâce à des conceptions innovantes qui fixent directement les barres omnibus tubulaires sur des supports structurels en acier, le nombre d'isolateurs utilisés est non seulement réduit, mais la structure du système est fondamentalement simplifiée. Cela réduit la complexité de l’installation et les points de défaillance potentiels, reflétant la tendance technologique à évoluer des composants discrets vers des systèmes intégrés.
Exigences en matière d'adaptabilité environnementale
Les isolateurs de poteaux doivent répondre à des exigences de fonctionnement stables à long terme dans des environnements difficiles, en particulier dans des conditions sévères avec des niveaux de pollution allant jusqu'à la classe V, où leurs performances anti-retournement de pollution deviennent un indicateur critique. En optimisant la conception du hangar, en utilisant des matériaux hydrophobes et en contrôlant strictement la distance de fluage, des performances d'isolation fiables sont assurées dans des environnements particuliers tels que les zones de pollution côtières et industrielles.
Analyse comparative de l'installation et de la maintenance
Par rapport aux procédures complexes requises pour l'installation d'isolateurs de poteaux traditionnels —tels que la construction de fondations, l'alignement de nivellement et la fixation multipoint—, les systèmes de barres omnibus tubulaires intégrées adoptent des méthodes d'installation de supports standardisées, raccourcissant considérablement les périodes de construction. En termes de maintenance, les isolateurs traditionnels nécessitent un nettoyage régulier de la contamination, une détection des fissures et des tests électriques, tandis que la conception entièrement fermée des barres omnibus tubulaires réduit considérablement la fréquence et les coûts de maintenance.
Caractéristiques techniques du matériau et du procédé
Les isolateurs de poteaux modernes sont principalement fabriqués à partir de porcelaine électrique à haute résistance, de verre trempé ou de matériaux composites. Parmi ceux-ci, les isolants composites offrent des avantages tels qu’une excellente hydrophobicité, une résistance élevée à l’éclatement et un poids léger.
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D'un point de vue technique, ces barres omnibus sont particulièrement adaptées aux niveaux de tension allant de 35kV à 220kV et au-delà. Leur conception est conforme aux normes internationales telles que CEI et IEEE, garantissant un fonctionnement stable sous une charge continue, des conditions de court-circuit et des facteurs environnementaux variables tels que les fluctuations de température et l'humidité.
Aux fréquences de haute tension, le courant alternatif a tendance à se concentrer près de la surface des conducteurs, phénomène connu sous le nom d’effet cutané. La géométrie tubulaire augmente la surface effective, permettant une distribution de courant plus uniforme et obtenant Capacité de courant alternatif 15 à 25 % plus élevée par rapport aux conducteurs solides. Cela améliore directement l’efficacité de la transmission et réduit les pertes d’énergie sur de longues distances.
L'aluminium a une densité d'environ 2,70 g/cm³ , ce qui le rend nettement plus léger que le cuivre. Combiné avec la structure creuse, le poids total du système peut être réduit de 40 à 50 % , ce qui réduit la charge sur les isolateurs de support et les structures en acier. Cet avantage est particulièrement important dans les grandes sous-stations extérieures et les installations surélevées.
L'aluminium forme naturellement une couche d'oxyde dense qui protège la surface de la dégradation environnementale. Avec un revêtement anodisé ou protecteur, les barres omnibus tubulaires peuvent maintenir des performances stables pendant décennies dans des environnements extérieurs , y compris les régions côtières, industrielles et à forte humidité. Cela réduit les besoins de maintenance et améliore la fiabilité à long terme.
Lors d'événements de court-circuit, les barres omnibus sont soumises à de fortes forces électromagnétiques. La section circulaire offre un moment d'inertie plus élevé que celui des barres plates, permettant à la structure de résister contrainte mécanique extrême sans déformation. Cela garantit la stabilité et la sécurité du système en cas de panne.
| Comparaison : barre omnibus tubulaire en aluminium et barre omnibus en cuivre | ||
| Paramètre | Tubulaire en aluminium | Cuivre Solide |
| Poids | Inférieur | Plus haut |
| Performance de l'effet peau | Optimisé | Moins efficace |
| Résistance mécanique | Élevé | Modéré |
| Résistance à la corrosion | Excellent | Modéré |
Lors de la conception de systèmes de sous-stations, les ingénieurs sélectionnent généralement les dimensions des barres omnibus en fonction de la demande actuelle, de la température ambiante et des conditions d'installation. Des diamètres plus grands offrent une plus grande surface, améliorant à la fois la capacité de courant et la dissipation thermique.
Ces configurations sont généralement validées par des calculs thermiques et sont conformes aux directives de conception internationales pour garantir un fonctionnement stable à long terme.
Ils sont couramment utilisés dans les systèmes de applications moyenne tension jusqu'à ultra haute tension , en fonction de l'isolation et de la conception de l'installation.
Les fabricants effectuent généralement tests de matériaux, vérification de la conductivité et inspections structurelles pour assurer la cohérence et le respect des normes.
Oui, des connecteurs appropriés tels que des interfaces bimétalliques sont utilisés pour garantir un contact électrique stable et prévenir la corrosion.
Avec une installation correcte et une protection de l'environnement, les systèmes peuvent fonctionner de manière fiable pendant plusieurs décennies .
La sélection dépend de la charge actuelle, de l'environnement d'installation et des normes de conception du système. Des calculs techniques ou des outils de simulation sont généralement utilisés.
Les barres omnibus tubulaires en aluminium continuent de jouer un rôle essentiel dans les systèmes électriques modernes, offrant transmission efficace, fiabilité structurelle et stabilité opérationnelle à long terme dans un large éventail d'applications.
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